化合物半導体装置及びその製造方法
【課題】セルフアライメントにより容易に電極を形成することができる化合物半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】エッチングストッパ層２の上方に、Ｓｂを含み、所定の溶液に対するエッチング耐性がエッチングストッパ層２よりも低いＳｂ含有層３ｂを形成し、Ｓｂ含有化合物半導体層３ｂ上に、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性がエッチングストッパ層２よりも低いＡｓ含有層３ｃを形成する。そして、前記所定の溶液を用いて、導電膜４をエッチングマスクとし、Ｓｂ含有層３ｂ及びＡｓ含有層３ｃをメサ状にウェットエッチングし、平面視でＳｂ含有層３ｂ及びＡｓ含有層３ｃから離間した位置において化合物半導体層１の上方に導電膜５ａを形成する。
【解決手段】エッチングストッパ層２の上方に、Ｓｂを含み、所定の溶液に対するエッチング耐性がエッチングストッパ層２よりも低いＳｂ含有層３ｂを形成し、Ｓｂ含有化合物半導体層３ｂ上に、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性がエッチングストッパ層２よりも低いＡｓ含有層３ｃを形成する。そして、前記所定の溶液を用いて、導電膜４をエッチングマスクとし、Ｓｂ含有層３ｂ及びＡｓ含有層３ｃをメサ状にウェットエッチングし、平面視でＳｂ含有層３ｂ及びＡｓ含有層３ｃから離間した位置において化合物半導体層１の上方に導電膜５ａを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の化合物半導体装置においてメサ型構造が採用され、その製造の際には、メサ型構造に含まれる２つの化合物半導体層に対してセルフアライメントで電極を形成することがある。セルフアライメントで電極を形成するのは、平面視での電極間の間隔を狭めて（理想的には間隔を０にして）、電極が設けられる化合物半導体層内を移動する電荷の経路長を短縮し、抵抗を下げるためである。このような構造を採用することにより、例えばヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、エミッタとベースとの間隔が短縮されて、ベース抵抗が低下し、高速特性が向上する。
【０００３】
しかしながら、このような化合物半導体装置のメサ部に用いられるＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ及びＩｎＰ等の化合物半導体層には、その少なくとも一部がメサ形成時にエッチングマスクの縁の内側まで入り込みにくいという性質がある。即ち、図１（ａ）に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板１０１上にエッチングストッパとしてＩｎＰ層１０２を形成し、その上のＩｎＡｌＡｓ又はＩｎＧａＡｓの化合物半導体層１０３を、金属膜１０４をエッチングマスクとしてウェットエッチングすると、化合物半導体層１０３の下端が上端よりもエッチングされにくい。この結果、化合物半導体層１０３が順テーパ状となってしまう。従って、セルフアライメントで電極を形成するためには、化合物半導体層１０３の下端が金属膜１０４の縁よりも内側まで入り込むまでウェットエッチングを行う必要があり、時間がかかると共に、上端が過剰にエッチングされて金属膜１０４の剥がれ等の問題が生じることもある。また、図１（ｂ）に示すように、表面が（１００）面の半絶縁性ＩｎＰの基板１１１上にエッチングストッパとしてＩｎＧａＡｓ層１１２を形成し、その上のＩｎＰの化合物半導体層１１３を、金属膜１１４をエッチングマスクとしてウェットエッチングすると、基板１１１の［０−１−１］方向から観察した場合には、化合物半導体層１１３の下端が上端よりもエッチングされやすくなっている。この結果、基板１１１の［０−１−１］方向から観察した場合には、化合物半導体層１１３が逆テーパ状に見える。その一方で、図１（ｃ）に示すように、基板１１１の［０１−１］方向から観察した場合には、化合物半導体層１１３の下端が上端よりもエッチングされにくくなっている。この結果、基板１１１の［０１−１］方向から観察した場合には、化合物半導体層１１３が順テーパ状に見える。従って、セルフアライメントで電極を形成するためには、基板１１１の［０１−１］方向から観察した場合でも、化合物半導体層１１３の下端が金属膜１１４の縁よりも内側まで入り込んでいるように、ウェットエッチングを行う必要があり、時間がかかると共に、上端が過剰にエッチングされて金属膜１１４の剥がれ等の問題が生じることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７−９５５４２号公報
【特許文献２】特開２００１−３３２５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、セルフアライメントにより容易に電極を形成することができる化合物半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
化合物半導体装置の製造方法の一態様では、第１の化合物半導体層の上方に、Ｐを含むエッチングストッパ層を形成し、前記エッチングストッパ層の上方に、第２の化合物半導体層を形成し、前記第２の化合物半導体層の上方の所定の領域に第１の導電膜を形成する。また、所定の溶液を用いて、前記第１の導電膜をエッチングマスクとし、前記第２の化合物半導体層をメサ状にウェットエッチングし、平面視で前記第２の化合物半導体層から離間した位置において前記第１の化合物半導体層の上方に第２の導電膜を形成する。前記第２の化合物半導体層を形成する際には、前記エッチングストッパ層の上方に、Ｓｂを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低いＳｂ含有化合物半導体層を形成し、前記Ｓｂ含有化合物半導体層上に、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第１のＡｓ含有化合物半導体層を形成する。
【０００７】
化合物半導体装置の一態様には、第１の化合物半導体層と、前記第１の化合物半導体層の上方にメサ形成された第２の化合物半導体層と、平面視で前記第２の化合物半導体層から離間した位置において前記第１の化合物半導体層の上方に形成された第１の電極と、前記第２の化合物半導体層の上方に形成された第２の電極と、前記第１の化合物半導体層と前記第２の化合物半導体層との間に形成され、Ｐを含むエッチングストッパ層と、が設けられている。前記第２の化合物半導体層には、前記エッチングストッパ層の上方に形成され、Ｓｂを含み、所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低いＳｂ含有化合物半導体層と、前記Ｓｂ含有化合物半導体層上に形成され、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第１のＡｓ含有化合物半導体層と、が設けられている。平面視で、前記Ｓｂ含有化合物半導体層及び前記第１のＡｓ含有化合物半導体層の各々の縁全体が、前記第２の電極の縁の内側に入り込んでいる。
【発明の効果】
【０００８】
上記の化合物半導体装置の製造方法等によれば、Ｓｂ含有化合物半導体層及びＡｓ含有化合物半導体層の積層体の作用により、Ａｓ含有化合物半導体層のＳｂ含有化合物半導体層側の部分が優先的にエッチングされるため、後に第２の導電膜、第１の電極をセルフアライメントで容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来の化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態と同様の構造の積層体の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【図５Ａ】第３の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに引き続き、化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｂに引き続き、化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｃに引き続き、化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｅ】図５Ｄに引き続き、化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｆ】図５Ｅに引き続き、化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｇ】図５Ｆに引き続き、化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｈ】図５Ｇに引き続き、化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】第３の実施形態の変形例を示す断面図である。
【図７】第４の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】第５の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図９】第６の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。図２は、第１の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００１２】
第１の実施形態では、先ず、図２（ａ）に示すように、化合物半導体層１上にエッチングストッパ層２を形成し、エッチングストッパ層２上に化合物半導体層３を形成する。エッチングストッパ層２としては、Ｐを含有する化合物半導体層、例えば、ＩｎＰ層又はＩｎＧａＰ層等を形成する。化合物半導体層３の形成に当たっては、Ｓｂを含有するＳｂ含有化合物半導体層（Ｓｂ含有層）３ｂをエッチングストッパ層２上に形成し、Ａｓを含有するＡｓ含有化合物半導体層（Ａｓ含有層）３ｃをＳｂ含有層３ｂ上に形成する。Ｓｂ含有層３ｂ及びＡｓ含有層３ｃとしては、後に行うこれらのウェットエッチングに用いる所定の溶液に対するエッチング耐性がエッチングストッパ層２のそれよりも低いものを用いる。従って、Ｓｂ含有層３ｂ及びＡｓ含有層３ｃはＰを含有していないことが好ましい。また、Ｓｂ含有層３ｂとのエッチング速度差を十分に確保するために、Ａｓ含有層３ｃはＳｂを含有していないことが好ましい。例えば、Ｓｂ含有層３ｂとしては、ＧａＳｂ層、ＧａＡｓＳｂ層、ＡｌＳｂ層、ＡｌＡｓＳｂ層、ＡｌＧａＳｂ層、ＡｌＧａＡｓＳｂ層、ＩｎＧａＳｂ層、ＩｎＧａＡｓＳｂ層、ＩｎＡｌＳｂ層、ＩｎＡｌＡｓＳｂ層、ＩｎＡｌＧａＳｂ層、又はＩｎＡｌＧａＡｓＳｂ層を形成する。これらの２種以上を含む積層体を形成してもよい。また、例えば、Ａｓ含有層３ｃとしては、ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＡｌＡｓ層、ＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層、又はＩｎＡｌＧａＡｓ層を形成する。これらの２種以上を含む積層体を形成してもよい。
【００１３】
次いで、図２（ｂ）に示すように、化合物半導体層３上の所定の領域に導電膜４を形成する。導電膜４としては、例えば、タングステンシリサイド膜等の導電性金属化合物膜又は金属膜を形成する。
【００１４】
その後、図２（ｃ）に示すように、上記の所定の溶液を用いて、導電膜４をエッチングマスクとし、化合物半導体層３をメサ状にウェットエッチングする。所定の溶液としては、例えば、りん酸、過酸化水素水及び水の混合溶液を用いる。Ａｓを含有する化合物半導体層とＳｂを含有する化合物半導体層との積層体に対して、このような混合溶液を用いてウェットエッチングを行うと、Ｓｂを含有する化合物半導体層のエッチングが優先的に進行する。また、これに伴って、Ａｓを含有する化合物半導体層では、Ｓｂを含有する層との界面近傍が優先的にエッチングされる。従って、本実施形態では、図２（ｃ）に示すように、Ｓｂ含有層３ｂのエッチングが優先的に進行する。また、Ａｓ含有層３ｃでは、導電膜４側よりもＡｓ含有層３ｂ側が優先的にエッチングされる。従って、化合物半導体層３は逆テーパ状となり、平面視で、Ａｓ含有層３ｃの上端の縁全体が導電膜４の縁の内側に入り込んだ時点では、化合物半導体層３の全体が導電膜４の縁の内側に入り込んでいることになる。
【００１５】
続いて、図２（ｄ）に示すように、セルフアライメントで、導電膜５ａをエッチングストッパ層２上に形成し、導電膜５ｂを導電膜４上に形成する。つまり、少なくとも、平面視で化合物半導体層３から離間した位置において化合物半導体層１の上方に導電膜５ａを形成する。エッチングストッパ層２上の導電膜５ａからエッチングストッパ層２を介して化合物半導体層１に電流及び電圧を供給することができ、化合物半導体層３上の導電膜４及び５ｂから化合物半導体層３に電流及び電圧を供給することができる。つまり、エッチングストッパ層２上の導電膜５ａ、並びに化合物半導体層３上の導電膜４及び５ｂは、夫々電極として機能する。
【００１６】
なお、図２（ｅ）に示すように、導電膜５ａの形成前に、導電膜４をエッチングマスクとして用いたエッチングを行うことにより、化合物半導体層１の一部を露出しておき、その上に導電膜５ａを形成してもよい。
【００１７】
このように、本実施形態によれば、容易にセルフアライメントで電極を形成することができる。これは、メサ形状とする化合物半導体層３にＳｂ含有層３ｂ及びＡｓ含有層３ｃを含ませているからである。
【００１８】
そして、本実施形態により製造された化合物半導体装置では、図２（ｄ）又は（ｅ）に示すように、平面視で、Ｓｂ含有層３ｂ及びＡｓ含有層３ｃの各々の縁全体が、導電膜４及び５の積層体の縁の内側に入り込んでいる。
【００１９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。ここでは、第１の実施形態と相違する点を中心にして説明する。
【００２０】
第２の実施形態では、先ず、図３（ａ）に示すように、化合物半導体層１上にエッチングストッパ層２を形成し、エッチングストッパ層２上に化合物半導体層３を形成する。化合物半導体層３の形成に当たっては、Ａｓを含有するＡｓ含有化合物半導体層（Ａｓ含有層）３ａを形成し、Ｓｂ含有層３ｂをＡｓ含有層３ａ上に形成し、Ａｓ含有層３ｃをＳｂ含有層３ｂ上に形成する。Ａｓ含有層３ａとしては、Ａｓ含有層３ｃと同様に、後に行うウェットエッチングに用いる所定の溶液に対するエッチング耐性がエッチングストッパ層２のそれよりも低いものを用いる。従って、Ａｓ含有層３ａもＰを含有していないことが好ましい。例えば、Ａｓ含有層３ａとしては、Ａｓ含有層３ｃと同様のものを形成する。
【００２１】
次いで、図３（ｂ）に示すように、化合物半導体層３上の所定の領域に導電膜４を形成する。
【００２２】
その後、図３（ｃ）に示すように、上記の所定の溶液を用いて、導電膜４をエッチングマスクとし、化合物半導体層３をメサ状にウェットエッチングする。この結果、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、Ｓｂ含有層３ｂのエッチングが優先的に進行する。また、Ａｓ含有層３ｃでは、導電膜４側よりもＡｓ含有層３ｂ側が優先的にエッチングされる。更に、Ａｓ含有層３ａでは、エッチングストッパ層２側よりもＡｓ含有層３ｂ側が優先的にエッチングされる。従って、化合物半導体層３は、高さ方向の中心部がくびれた鼓状となり、平面視で、Ａｓ含有層３ｃの上端の縁全体が導電膜４の縁の内側に入り込んだ時点では、化合物半導体層３の全体が導電膜４の縁の内側に入り込んでいることになる。
【００２３】
続いて、図３（ｄ）に示すように、セルフアライメントで、導電膜５ａをエッチングストッパ層２上に形成し、導電膜５ｂを導電膜４上に形成する。つまり、少なくとも、平面視で化合物半導体層３から離間した位置において化合物半導体層１の上方に導電膜５ａを形成する。
【００２４】
なお、図３（ｅ）に示すように、導電膜５ａの形成前に、導電膜４をエッチングマスクとして用いたエッチングを行うことにより、化合物半導体層１の一部を露出しておき、その上に導電膜５ａを形成してもよい。
【００２５】
このように、本実施形態によっても、容易にセルフアライメントで電極を形成することができる。これは、メサ形状とする化合物半導体層３にＡｓ含有層３ａ、Ｓｂ含有層３ｂ及びＡｓ含有層３ｃを含ませているからである。
【００２６】
また、本実施形態によれば、第１の実施形態と比較して、化合物半導体層３の下端の縁と導電膜５ａとの距離を短くすることができる。順テーパ状になるＡｓ含有層３ａを化合物半導体層３に含ませているからである。そして、化合物半導体層３の下端の縁と導電膜５ａとの距離の短縮により、これらの間の抵抗をより一層低下させることができる。
【００２７】
図４（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態と同様の構造の積層体の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示す図である。ここでは、Ａｓ含有層３ａはＩｎＧａＡｓ層、Ｓｂ含有層３ｂはＧａＡｓＳｂ層、Ａｓ含有層３ｃはＩｎＧａＡｓ層である。図４（ａ）及び（ｂ）中のくびれた部分にＧａＡｓＳｂ層が存在しており、その上下にＩｎＧａＡｓ層が存在している。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、結晶方位に拘わらず、化合物半導体層３に相当する部分全体が、導電膜４及び５ｂに相当する部分の縁よりも内側に入り込んでいる。
【００２８】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を形成する。図５Ａ〜図５Ｈは、第３の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００２９】
第３の実施形態では、先ず、図５Ａ（ａ）に示すように、基板１０上に、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層１６、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層１８、ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層１１、ｎ−ＩｎＰ層１２、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃ、及びｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９を有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：metal organic chemical vapor deposition）法により形成する。
【００３０】
基板１０としては、例えば半絶縁性のＩｎＰ基板を用いる。ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層１６の形成では不純物のドーピングを行わず、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層１６の厚さは、例えば３００ｎｍとする。ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７の形成では、例えばＳｉ等のｎ型不純物を２×１０19ｃｍ-3程度の高濃度でドーピングし、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７の厚さは、例えば２００ｎｍとする。ｉ−ＩｎＧａＡｓ層１８の形成では不純物のドーピングを行わず、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層１８の厚さは、例えば２００ｎｍとする。ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層１１の形成では、例えばＭｇ等のｐ型不純物を２×１０19ｃｍ-3程度の高濃度でドーピングし、ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層１１の厚さは、例えば５０ｎｍとする。ｎ−ＩｎＰ層１２の形成では、例えばＳｉ等のｎ型不純物を５×１０17ｃｍ-3程度でドーピングし、ｎ−ＩｎＰ層１２の厚さは、例えば３０ｎｍとする。ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａの形成では、例えばＳｉ等のｎ型不純物を５×１０17ｃｍ-3程度でドーピングし、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａの厚さは、例えば５０ｎｍとする。ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂの形成では不純物のドーピングを行わず、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂの厚さは、例えば５ｎｍとする。ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃの形成では、例えばＳｉ等のｎ型不純物を５×１０17ｃｍ-3程度でドーピングし、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃの厚さは、例えば８０ｎｍとする。ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９の形成では、例えばＳｉ等のｎ型不純物を２×１０19ｃｍ-3程度の高濃度でドーピングし、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９の厚さは、例えば２００ｎｍとする。また、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂの組成は、例えば、ＩｎＰに格子整合するＧａＡｓ0.51Ｓｂ0.49とする。
【００３１】
次いで、図５Ａ（ｂ）に示すように、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９上にＷＳｉ層１４をスパッタリング法により形成する。ＷＳｉ層１４の厚さは、例えば２００ｎｍ程度とする。
【００３２】
その後、図５Ｂ（ｃ）に示すように、ＨＢＴのエミッタを形成する予定の領域を覆うレジストパターン２０をＷＳｉ層１４上に形成する。そして、レジストパターン２０をエッチングマスクとして用い、ＷＳｉ層１４のドライエッチングを行う。このドライエッチングでは、例えばＣＦ4ガスをエッチングガスとして用いる。
【００３３】
続いて、図５Ｂ（ｄ）に示すように、レジストパターン２０を除去する。
【００３４】
次いで、図５Ｃ（ｅ）に示すように、ＷＳｉ層１４をエッチングマスクとして用い、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａのウェットエッチングを行う。このウェットエッチングでは、例えばリン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液をエッチング溶液として用いる。このウェットエッチングでは、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９のエッチング後に、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａがエッチングされる。また、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａのエッチングの際に、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂのエッチングが優先的に進行する。更に、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃでは、ＷＳｉ層１４側よりもｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ側が優先的にエッチングされ、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａでは、ｎ−ＩｎＰ層１２側よりもｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ側が優先的にエッチングされる。従って、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａを含む化合物半導体層１３は、高さ方向の中心部がくびれた鼓状となり、平面視で、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃの上端の縁全体がＷＳｉ層１４の縁の内側に入り込んだ時点では、化合物半導体層１３の全体がＷＳｉ層１４の縁の内側に入り込んでいることになる。なお、このウェットエッチングは、ｎ−ＩｎＰ層１２が露出した時点で停止する。リン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液に対するｎ−ＩｎＰ層１２のエッチング耐性が、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａと比較して極めて高いからである。
【００３５】
その後、図５Ｃ（ｆ）に示すように、ＨＢＴのベースを形成する予定の領域を覆うレジストパターン２１をｎ−ＩｎＰ層１２及びＷＳｉ層１４等上に形成する。
【００３６】
続いて、図５Ｄ（ｇ）に示すように、レジストパターン２１をエッチングマスクとして用い、ｎ−ＩｎＰ層１２、ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層１１、及びｉ−ＩｎＧａＡｓ層１８のウェットエッチングを行う。ｎ−ＩｎＰ層１２のウェットエッチングでは、例えば塩酸をエッチング溶液として用い、ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層１１及びｉ−ＩｎＧａＡｓ層１８のウェットエッチングでは、例えばリン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液をエッチング溶液として用いる。
【００３７】
次いで、図５Ｄ（ｈ）に示すように、レジストパターン２１を除去し、全面にシリコン窒化膜２２を、例えばプラズマＣＶＤ法により形成する。シリコン窒化膜２２の厚さは、例えば２０ｎｍ程度とする。
【００３８】
その後、図５Ｅ（ｉ）に示すように、シリコン窒化膜２２のドライエッチングを行う。このドライエッチングでは、例えばＣＦ4ガスをエッチングガスとして用いる。この結果、このドライエッチングでは、シリコン窒化膜２２のＷＳｉ層１４の上方に位置する部分は除去されるが、ＷＳｉ層１４の下方、かつ平面視でＷＳｉ層１４の輪郭の内側に位置する部分は除去されずに残存する。つまり、化合物半導体層１３及びｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９の側面はシリコン窒化膜２２により覆われたままである。
【００３９】
続いて、図５Ｅ（ｊ）に示すように、シリコン窒化膜２２をエッチングマスクとして用い、ｎ−ＩｎＰ層１２のウェットエッチングを行う。このウェットエッチングでは、例えば塩酸をエッチング溶液として用いる。
【００４０】
次いで、図５Ｆ（ｋ）に示すように、ＨＢＴのベース電極を形成する領域を開口するレジストパターン２３をｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７上に形成する。
【００４１】
その後、導電膜を全面に蒸着し、レジストパターン２３上の導電膜をレジストパターン２３と共に除去する。この結果、図５Ｆ（ｌ）に示すように、ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層１１上に導電膜１５ａが形成され、ＷＳｉ層１４上に導電膜１５ｂが形成される。つまり、リフトオフ法により導電膜１５ａ及び１５ｂを形成する。導電膜の形成では、例えば、厚さが１０ｎｍ程度のＴｉ膜を形成し、このＴｉ膜上に厚さが３０ｎｍ程度のＰｔ膜を形成し、このＰｔ膜上に厚さが６０ｎｍ程度のＡｕ膜を形成する。
【００４２】
続いて、図５Ｇ（ｍ）に示すように、素子分離領域を形成する領域を開口するレジストパターン２４をｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７、ＷＳｉ層１４、及び導電膜１５ａ等上に形成する。次いで、レジストパターン２４をエッチングマスクとして用い、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７のウェットエッチングを行う。このウェットエッチングでは、例えばリン酸、過酸化水素水、及び水の混合溶液をエッチング溶液として用いる。
【００４３】
その後、図５Ｇ（ｎ）に示すように、レジストパターン２４を除去する。
【００４４】
続いて、図５Ｈ（ｏ）に示すように、ＨＢＴのコレクタ電極を形成する領域を開口するレジストパターン２５をｉ−ＩｎＡｌＡｓ層１６、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７、ＷＳｉ層１４、及び導電膜１５ａ等上に形成する。
【００４５】
次いで、導電膜を全面に蒸着し、レジストパターン２５上の導電膜をレジストパターン２５と共に除去する。この結果、図５Ｈ（ｐ）に示すように、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７上に導電膜２６が形成される。つまり、リフトオフ法により導電膜２６を形成する。導電膜の形成では、例えば、厚さが１０ｎｍ程度のＴｉ膜を形成し、このＴｉ膜上に厚さが３０ｎｍ程度のＰｔ膜を形成し、このＰｔ膜上に厚さが３００ｎｍ程度のＡｕ膜を形成する。
【００４６】
このようにしてＨＢＴが形成される。このＨＢＴでは、例えば、コレクタに、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層１８が含まれ、ベースに、ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層１１が含まれ、エミッタに、ｎ−ＩｎＰ層１２及び化合物半導体層１３が含まれる。また、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層１８よりも低抵抗のｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７がコレクタコンタクト層に含まれ、ｎ−ＩｎＰ層１２及び化合物半導体層１３よりも低抵抗のｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９がエミッタコンタクト層に含まれる。また、導電膜２６がコレクタ電極に含まれ、導電膜１５ａがベース電極に含まれ、ＷＳｉ層１４及び導電膜１５ｂがエミッタ電極に含まれる。また、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層１６は基板１０とＨＢＴとの間のバッファ層として機能する。なお、ｎ−ＩｎＰ層１２は製造プロセス中のエッチングストッパ層としても機能し、化合物半導体層１３中のｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂは製造プロセス中のエッチング促進層としても機能する。
【００４７】
そして、本実施形態によれば、このようなＨＢＴの形成に際して、ベース電極に含まれる導電膜１５ａを容易にセルフアライメントで形成することができる。これは、メサ形状とする化合物半導体層１３にｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃを含ませているからである。
【００４８】
また、順テーパ状になるｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａを化合物半導体層１３に含ませているため、化合物半導体層１３の下端の縁と導電膜１５ａとの距離を短くして、ベース抵抗を低減することも可能である。
【００４９】
なお、第３の実施形態では、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａをｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃより薄くしているが、図６（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａをｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃより厚くしてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａの厚さをｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃの厚さと同等にしてもよい。更に、図６（ｃ）に示すように、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａを省略してもよい。ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａを省略した場合、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａをｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃより薄くした場合には、導電膜１５ａを、セルフアライメントにより特に形成しやすいという利点がある。ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａをｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃより厚くした場合には、化合物半導体層１３の下端の縁と導電膜１５ａとの距離を短くして、ベース抵抗を低減しやすいという利点がある。ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａの厚さをｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃの厚さと同等にした場合には、これらの利点を得ることができる。従って、セルフアライメントによるベース電極の形成しやすさ及びベース抵抗の低減等を考慮して、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａ及び１３ｃの厚さの関係を設定することが好ましい。また、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａのウェットエッチングにおいて、リン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液に代えて、例えば硫酸、過酸化水素水及び水の混合溶液を用いてもよい。
【００５０】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。図７は、第４の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。ここでは、第３の実施形態と相違する点を中心にして説明する。
【００５１】
第４の実施形態では、図７に示すように、第３の実施形態の化合物半導体層１３に代えて化合物半導体層３３を形成する。そして、化合物半導体層３３の形成に当たっては、先ず、ｎ−ＩｎＰ層１２上に、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層３３ａ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｂ、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層３３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｄ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層３３ｅを形成する。ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層３３ａ、３３ｃ、及び３３ｅの材料としては、例えばｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａ及び１３ｃと同様のものを用いる。ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｂ及び３３ｄの材料としては、例えばｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂと同様のものを用いる。また、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層３３ａ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｂ、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層３３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｄ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層３３ｅの厚さは、例えば、それぞれ、５０ｎｍ、５ｎｍ、５０ｎｍ、５ｎｍ、５０ｎｍとする。他の処理等は第３の実施形態と同様である。
【００５２】
第４の実施形態によっても第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、化合物半導体層３３に、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｂ及び３３ｄが含まれているため、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｂ及び３３ｄのそれぞれのエッチング量を抑えながら、化合物半導体層３３の全体を平面視でＷＳｉ層１４の縁よりも内側に入り込ませることができる。従って、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｂ及び３３ｄによって、ＷＳｉ層１４及び導電膜１５ｂをより強固に支持することができる。
【００５３】
なお、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層の形成及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層の形成を更に繰り返して化合物半導体層に含まれる層数をより多くしてもよい。
【００５４】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態では、メサ型のｐｎ接合ダイオードを形成する。図８は、第５の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００５５】
第５の実施形態では、先ず、図８（ａ）に示すように、基板４０上に、ｉ−ＡｌＧａＡｓ層４６、ｐ−ＧａＡｓ層４１、ｎ−ＩｎＧａＰ層４２、ｎ−ＧａＡｓ層４３ａ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂ、ｎ−ＧａＡｓ層４３ｃ、及びｎ+−ＩｎＧａＡｓ層４８をＭＯＣＶＤ法により形成する。基板４０としては、例えばＧａＡｓ基板を用いる。例えば、ｉ−ＡｌＧａＡｓ層４６の厚さは３００ｎｍとし、組成はＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓとする。ｐ−ＧａＡｓ層４１の厚さは、例えば１００ｎｍとする。ｎ−ＩｎＧａＰ層４２の厚さは、例えば２０ｎｍとする。ｎ−ＧａＡｓ層４３ａの厚さは、例えば５０ｎｍとする。例えば、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂの厚さは５ｎｍとし、組成はＧａＡｓ0.8Ｓｂ0.2とする。ｎ−ＧａＡｓ層４３ｃの厚さは、例えば５０ｎｍとする。例えば、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層４８の厚さは２０ｎｍとし、組成はＩｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓとする。
【００５６】
次いで、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層４８上にＷＳｉ層４４を形成する。ＷＳｉ層４４は、例えば、ＷＳｉ層１４の形成及びパターニングと同様の処理により形成することができる。
【００５７】
その後、図８（ｂ）に示すように、ＷＳｉ層４４をエッチングマスクとして用い、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層４８、ｎ−ＧａＡｓ層４３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂ、及びｎ−ＧａＡｓ層４３ａのウェットエッチングを行う。このウェットエッチングでは、例えばリン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液をエッチング溶液として用いる。このウェットエッチングでは、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂのエッチングが優先的に進行する。また、ｎ−ＧａＡｓ層４３ｃでは、ＷＳｉ層４４側よりもｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂ側が優先的にエッチングされ、ｎ−ＧａＡｓ層４３ａでは、ｎ−ＩｎＧａＰ層４２側よりもｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂ側が優先的にエッチングされる。従って、ｎ−ＧａＡｓ層４３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂ、及びｎ−ＧａＡｓ層４３ａを含む化合物半導体層４３は、高さ方向の中心部がくびれた鼓状となり、平面視で、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層４８の上端の縁全体がＷＳｉ層４４の縁の内側に入り込んだ時点では、化合物半導体層４３の全体がＷＳｉ層４４の縁の内側に入り込んでいることになる。なお、このウェットエッチングは、ｎ−ＩｎＧａＰ層４２が露出した時点で停止する。リン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液に対するｎ−ＩｎＧａＰ層４２のエッチング耐性が、ｎ−ＧａＡｓ層４３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂ、及びｎ−ＧａＡｓ層４３ａと比較して極めて高いからである。
【００５８】
続いて、図８（ｃ）に示すように、化合物半導体層４３の側面を覆うシリコン窒化膜４９を形成する。シリコン窒化膜４９は、例えば、シリコン窒化膜２２の形成及びパターニングと同様の処理により形成することができる。
【００５９】
次いで、図８（ｄ）に示すように、シリコン窒化膜４９をエッチングマスクとして用い、ｎ−ＩｎＧａＰ層４２のウェットエッチングを行う。このウェットエッチングでは、例えば塩酸をエッチング溶液として用いる。
【００６０】
その後、図８（ｅ）に示すように、リフトオフ法により、ｐ−ＧａＡｓ層４１上に導電膜４５ａを形成し、ＷＳｉ層４４上に導電膜４５ｂを形成する。導電膜４５ａ及び４５ｂは、導電膜１５ａ及び１５ｂの形成と同様の処理により形成することができる。
【００６１】
このようにしてメサ型のｐｎ接合ダイオードが形成される。このｐｎ接合ダイオードでは、例えば、アノードに、ｐ−ＧａＡｓ層４１が含まれ、カソードに、ｎ−ＩｎＧａＰ層４２、化合物半導体層４３、及びｎ+−ＩｎＧａＡｓ層４８が含まれる。また、導電膜４５ａがカソード電極に含まれ、ＷＳｉ層４４及び導電膜４５ｂがアノード電極に含まれる。なお、ｎ−ＩｎＧａＰ層４２は製造プロセス中のエッチングストッパ層としても機能し、化合物半導体層４３中のｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂは製造プロセス中のエッチング促進層としても機能する。
【００６２】
そして、本実施形態によれば、このようなメサ型のｐｎ接合ダイオードの形成に際して、カソード電極に含まれる導電膜４５ａを容易にセルフアライメントで形成することができる。これは、メサ形状とする化合物半導体層４３にｎ−ＧａＡｓ層４３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂ、及びｎ−ＧａＡｓ層４３ａを含ませているからである。
【００６３】
また、順テーパ状になるｎ−ＧａＡｓ層４３ａを化合物半導体層４３に含ませているため、化合物半導体層４３の下端の縁と導電膜４５ａとの距離を短くして、抵抗を低減することも可能である。
【００６４】
なお、ｎ−ＩｎＧａＰ層４２に代えて、ｐ−ＩｎＧａＰ層又はｉ−ＩｎＧａＰ層を用いてもよい。
【００６５】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。第６の実施形態では、メサ型共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ：resonant tunneling diode）を形成する。図９は、第６の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００６６】
第６の実施形態では、先ず、図９（ａ）に示すように、基板５０上に、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５６、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５１、ｎ−ＩｎＰ層５２、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇをＭＯＣＶＤ法により形成する。各層の組成は、ＩｎＰに格子整合するものとする。基板５０としては、例えばＩｎＰ基板を用いる。ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５６、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５１、及びｎ−ＩｎＰ層５２の厚さは、例えば、それぞれ、３００ｎｍ、１００ｎｍ、５ｎｍとする。ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇの厚さは、例えば、それぞれ、５０ｎｍ、３ｎｍ、５ｎｍ、３ｎｍ、５０ｎｍ、５ｎｍ、５０ｎｍとする。
【００６７】
次いで、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇ上にＷＳｉ層５４を形成する。ＷＳｉ層５４は、例えば、ＷＳｉ層１４の形成及びパターニングと同様の処理により形成することができる。
【００６８】
その後、図９（ｂ）に示すように、ＷＳｉ層５４をエッチングマスクとして用い、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａのウェットエッチングを行う。このウェットエッチングでは、例えばリン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液をエッチング溶液として用いる。このウェットエッチングでは、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆのエッチングが優先的に進行する。また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇでは、ＷＳｉ層５４側よりもｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ側が優先的にエッチングされる。ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａの積層体では、ｎ−ＩｎＰ層５２側よりもｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ側が優先的にエッチングされる。従って、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａを含む化合物半導体層５３は、高さ方向の中心部がくびれた鼓状となり、平面視で、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇの上端の縁全体がＷＳｉ層５４の縁の内側に入り込んだ時点では、化合物半導体層５３の全体がＷＳｉ層５４の縁の内側に入り込んでいることになる。なお、このウェットエッチングは、ｎ−ＩｎＰ層５２が露出した時点で停止する。リン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液に対するｎ−ＩｎＰ層５２のエッチング耐性が、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａと比較して極めて高いからである。
【００６９】
続いて、図９（ｃ）に示すように、化合物半導体層５３の側面を覆うシリコン窒化膜５９を形成する。シリコン窒化膜５９は、例えば、シリコン窒化膜２２の形成及びパターニングと同様の処理により形成することができる。
【００７０】
次いで、図９（ｄ）に示すように、シリコン窒化膜５９をエッチングマスクとして用い、ｎ−ＩｎＰ層５２のウェットエッチングを行う。このウェットエッチングでは、例えば塩酸をエッチング溶液として用いる。
【００７１】
その後、図９（ｅ）に示すように、リフトオフ法により、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５１上に導電膜５５ａを形成し、ＷＳｉ層５４上に導電膜５５ｂを形成する。導電膜５５ａ及び５５ｂは、導電膜１５ａ及び１５ｂの形成と同様の処理により形成することができる。
【００７２】
このようにしてメサ型のＲＴＤが形成される。このＲＴＤでは、例えば、２つのバリア層の一方にｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂが含まれ、他方にｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄが含まれ、量子井戸層にｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃが含まれる。また、２つの電極の一方に導電膜５５ａが含まれ、他方にＷＳｉ層５４及び導電膜５５ｂが含まれる。なお、ｎ−ＩｎＰ層５２は製造プロセス中のエッチングストッパ層としても機能し、化合物半導体層５３中のｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆは製造プロセス中のエッチング促進層としても機能する。
【００７３】
そして、本実施形態によれば、このようなメサ型のＲＴＤの形成に際して、電極に含まれる導電膜５５ａを容易にセルフアライメントで形成することができる。これは、メサ形状とする化合物半導体層５３にｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａを含ませているからである。
【００７４】
また、順テーパ状になるｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａを化合物半導体層５３に含ませているため、化合物半導体層５３の下端の縁と導電膜５５ａとの距離を短くして、抵抗を低減することも可能である。
【００７５】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００７６】
（付記１）
第１の化合物半導体層の上方に、Ｐを含むエッチングストッパ層を形成する工程と、
前記エッチングストッパ層の上方に、第２の化合物半導体層を形成する工程と、
前記第２の化合物半導体層の上方の所定の領域に第１の導電膜を形成する工程と、
所定の溶液を用いて、前記第１の導電膜をエッチングマスクとし、前記第２の化合物半導体層をメサ状にウェットエッチングする工程と、
平面視で前記第２の化合物半導体層から離間した位置において前記第１の化合物半導体層の上方に第２の導電膜を形成する工程と、
を有し、
前記第２の化合物半導体層を形成する工程は、
前記エッチングストッパ層の上方に、Ｓｂを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低いＳｂ含有化合物半導体層を形成する工程と、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層上に、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第１のＡｓ含有化合物半導体層を形成する工程と、
を有することを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
【００７７】
（付記２）
前記Ｓｂ含有化合物半導体層として、ＧａＳｂ層、ＧａＡｓＳｂ層、ＡｌＳｂ層、ＡｌＡｓＳｂ層、ＡｌＧａＳｂ層、ＡｌＧａＡｓＳｂ層、ＩｎＧａＳｂ層、ＩｎＧａＡｓＳｂ層、ＩｎＡｌＳｂ層、ＩｎＡｌＡｓＳｂ層、ＩｎＡｌＧａＳｂ層、及びＩｎＡｌＧａＡｓＳｂ層からなる群から選択された少なくとも１種を含むものを形成し、
前記第１のＡｓ含有化合物半導体層として、ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＡｌＡｓ層、ＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層、及びＩｎＡｌＧａＡｓ層からなる群から選択された少なくとも１種を含むものを形成することを特徴とする付記１に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【００７８】
（付記３）
前記第２の化合物半導体層を形成する工程は、前記Ｓｂ含有化合物半導体層を形成する工程の前に、前記エッチングストッパ層の上方に、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第２のＡｓ含有化合物半導体層を形成する工程を有し、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層を前記第２のＡｓ含有化合物半導体層上に形成することを特徴とする付記１又は２に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【００７９】
（付記４）
前記第２のＡｓ含有化合物半導体層として、ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＡｌＡｓ層、ＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層、及びＩｎＡｌＧａＡｓ層からなる群から選択された少なくとも１種を含むものを形成することを特徴とする付記３に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【００８０】
（付記５）
前記第２のＡｓ含有化合物半導体層の厚さを、前記第１のＡｓ含有化合物半導体の厚さ以下とすることを特徴とする付記３又は４に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【００８１】
（付記６）
前記所定の溶液として、りん酸、過酸化水素水及び水の混合溶液、又は硫酸、過酸化水素水及び水の混合溶液を用いることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【００８２】
（付記７）
前記Ｓｂ含有化合物半導体層を形成する工程と前記第１のＡｓ含有化合物半導体層を形成する工程とを繰り返し行うことを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【００８３】
（付記８）
前記第２の導電膜を第１の導電膜上にも形成することを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【００８４】
（付記９）
第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層の上方にメサ形成された第２の化合物半導体層と、
平面視で前記第２の化合物半導体層から離間した位置において前記第１の化合物半導体層の上方に形成された第１の電極と、
前記第２の化合物半導体層の上方に形成された第２の電極と、
前記第１の化合物半導体層と前記第２の化合物半導体層との間に形成され、Ｐを含むエッチングストッパ層と、
を有し、
前記第２の化合物半導体層は、
前記エッチングストッパ層の上方に形成され、Ｓｂを含み、所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低いＳｂ含有化合物半導体層と、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層上に形成され、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第１のＡｓ含有化合物半導体層と、
を有し、
平面視で、前記Ｓｂ含有化合物半導体層及び前記第１のＡｓ含有化合物半導体層の各々の縁全体が、前記第２の電極の縁の内側に入り込んでいることを特徴とする化合物半導体装置。
【００８５】
（付記１０）
前記第２の化合物半導体層は、前記エッチングストッパ層の上方に形成され、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第２のＡｓ含有化合物半導体層を有し、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層は前記第２のＡｓ含有化合物半導体層上に形成されていることを特徴とする付記９に記載の化合物半導体装置。
【符号の説明】
【００８６】
１、３：化合物半導体層
２：エッチングストッパ層
３：化合物半導体層
３ａ、３ｃ：Ａｓ含有層
３ｂ：Ｓｂ含有層
４、５ａ、５ｂ：導電膜
１０：基板
１１：ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層
１２：ｎ−ＩｎＰ層
１３：化合物半導体層
１３ａ、１３ｃ：ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層
１３ｂ：ｉ−ＧａＡｓＳｂ層
１４：ＷＳｉ層
１５ａ、１５ｂ、２６：導電膜
３３：化合物半導体層
３３ａ、３３ｃ、３３ｅ：ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層
３３ｂ、３３ｄ：ｉ−ＧａＡｓＳｂ層
４０：基板
４１：ｐ−ＧａＡｓ層
４２：ｎ−ＩｎＧａＰ層
４３：化合物半導体層
４３ａ、４３ｃ：ｎ−ＧａＡｓ層
４３ｂ：ｉ−ＧａＡｓＳｂ層
４４：ＷＳｉ層
４５ａ、４５ｂ：導電膜
５０：基板
５１、５３ａ、５３ｅ、５３ｇ：ｎ−ＩｎＧａＡｓ層
５２：ｎ−ＩｎＰ層
５３ｂ、５３ｄ：ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層
５３ｃ：ｉ−ＩｎＧａＡｓ層
５３ｆ：ｉ−ＧａＡｓＳｂ層
５４：ＷＳｉ層
５５ａ、５５ｂ：導電膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の化合物半導体装置においてメサ型構造が採用され、その製造の際には、メサ型構造に含まれる２つの化合物半導体層に対してセルフアライメントで電極を形成することがある。セルフアライメントで電極を形成するのは、平面視での電極間の間隔を狭めて（理想的には間隔を０にして）、電極が設けられる化合物半導体層内を移動する電荷の経路長を短縮し、抵抗を下げるためである。このような構造を採用することにより、例えばヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、エミッタとベースとの間隔が短縮されて、ベース抵抗が低下し、高速特性が向上する。
【０００３】
しかしながら、このような化合物半導体装置のメサ部に用いられるＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ及びＩｎＰ等の化合物半導体層には、その少なくとも一部がメサ形成時にエッチングマスクの縁の内側まで入り込みにくいという性質がある。即ち、図１（ａ）に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板１０１上にエッチングストッパとしてＩｎＰ層１０２を形成し、その上のＩｎＡｌＡｓ又はＩｎＧａＡｓの化合物半導体層１０３を、金属膜１０４をエッチングマスクとしてウェットエッチングすると、化合物半導体層１０３の下端が上端よりもエッチングされにくい。この結果、化合物半導体層１０３が順テーパ状となってしまう。従って、セルフアライメントで電極を形成するためには、化合物半導体層１０３の下端が金属膜１０４の縁よりも内側まで入り込むまでウェットエッチングを行う必要があり、時間がかかると共に、上端が過剰にエッチングされて金属膜１０４の剥がれ等の問題が生じることもある。また、図１（ｂ）に示すように、表面が（１００）面の半絶縁性ＩｎＰの基板１１１上にエッチングストッパとしてＩｎＧａＡｓ層１１２を形成し、その上のＩｎＰの化合物半導体層１１３を、金属膜１１４をエッチングマスクとしてウェットエッチングすると、基板１１１の［０−１−１］方向から観察した場合には、化合物半導体層１１３の下端が上端よりもエッチングされやすくなっている。この結果、基板１１１の［０−１−１］方向から観察した場合には、化合物半導体層１１３が逆テーパ状に見える。その一方で、図１（ｃ）に示すように、基板１１１の［０１−１］方向から観察した場合には、化合物半導体層１１３の下端が上端よりもエッチングされにくくなっている。この結果、基板１１１の［０１−１］方向から観察した場合には、化合物半導体層１１３が順テーパ状に見える。従って、セルフアライメントで電極を形成するためには、基板１１１の［０１−１］方向から観察した場合でも、化合物半導体層１１３の下端が金属膜１１４の縁よりも内側まで入り込んでいるように、ウェットエッチングを行う必要があり、時間がかかると共に、上端が過剰にエッチングされて金属膜１１４の剥がれ等の問題が生じることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７−９５５４２号公報
【特許文献２】特開２００１−３３２５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、セルフアライメントにより容易に電極を形成することができる化合物半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
化合物半導体装置の製造方法の一態様では、第１の化合物半導体層の上方に、Ｐを含むエッチングストッパ層を形成し、前記エッチングストッパ層の上方に、第２の化合物半導体層を形成し、前記第２の化合物半導体層の上方の所定の領域に第１の導電膜を形成する。また、所定の溶液を用いて、前記第１の導電膜をエッチングマスクとし、前記第２の化合物半導体層をメサ状にウェットエッチングし、平面視で前記第２の化合物半導体層から離間した位置において前記第１の化合物半導体層の上方に第２の導電膜を形成する。前記第２の化合物半導体層を形成する際には、前記エッチングストッパ層の上方に、Ｓｂを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低いＳｂ含有化合物半導体層を形成し、前記Ｓｂ含有化合物半導体層上に、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第１のＡｓ含有化合物半導体層を形成する。
【０００７】
化合物半導体装置の一態様には、第１の化合物半導体層と、前記第１の化合物半導体層の上方にメサ形成された第２の化合物半導体層と、平面視で前記第２の化合物半導体層から離間した位置において前記第１の化合物半導体層の上方に形成された第１の電極と、前記第２の化合物半導体層の上方に形成された第２の電極と、前記第１の化合物半導体層と前記第２の化合物半導体層との間に形成され、Ｐを含むエッチングストッパ層と、が設けられている。前記第２の化合物半導体層には、前記エッチングストッパ層の上方に形成され、Ｓｂを含み、所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低いＳｂ含有化合物半導体層と、前記Ｓｂ含有化合物半導体層上に形成され、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第１のＡｓ含有化合物半導体層と、が設けられている。平面視で、前記Ｓｂ含有化合物半導体層及び前記第１のＡｓ含有化合物半導体層の各々の縁全体が、前記第２の電極の縁の内側に入り込んでいる。
【発明の効果】
【０００８】
上記の化合物半導体装置の製造方法等によれば、Ｓｂ含有化合物半導体層及びＡｓ含有化合物半導体層の積層体の作用により、Ａｓ含有化合物半導体層のＳｂ含有化合物半導体層側の部分が優先的にエッチングされるため、後に第２の導電膜、第１の電極をセルフアライメントで容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来の化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態と同様の構造の積層体の走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【図５Ａ】第３の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに引き続き、化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｂに引き続き、化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｃに引き続き、化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｅ】図５Ｄに引き続き、化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｆ】図５Ｅに引き続き、化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｇ】図５Ｆに引き続き、化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５Ｈ】図５Ｇに引き続き、化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】第３の実施形態の変形例を示す断面図である。
【図７】第４の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】第５の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図９】第６の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。図２は、第１の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００１２】
第１の実施形態では、先ず、図２（ａ）に示すように、化合物半導体層１上にエッチングストッパ層２を形成し、エッチングストッパ層２上に化合物半導体層３を形成する。エッチングストッパ層２としては、Ｐを含有する化合物半導体層、例えば、ＩｎＰ層又はＩｎＧａＰ層等を形成する。化合物半導体層３の形成に当たっては、Ｓｂを含有するＳｂ含有化合物半導体層（Ｓｂ含有層）３ｂをエッチングストッパ層２上に形成し、Ａｓを含有するＡｓ含有化合物半導体層（Ａｓ含有層）３ｃをＳｂ含有層３ｂ上に形成する。Ｓｂ含有層３ｂ及びＡｓ含有層３ｃとしては、後に行うこれらのウェットエッチングに用いる所定の溶液に対するエッチング耐性がエッチングストッパ層２のそれよりも低いものを用いる。従って、Ｓｂ含有層３ｂ及びＡｓ含有層３ｃはＰを含有していないことが好ましい。また、Ｓｂ含有層３ｂとのエッチング速度差を十分に確保するために、Ａｓ含有層３ｃはＳｂを含有していないことが好ましい。例えば、Ｓｂ含有層３ｂとしては、ＧａＳｂ層、ＧａＡｓＳｂ層、ＡｌＳｂ層、ＡｌＡｓＳｂ層、ＡｌＧａＳｂ層、ＡｌＧａＡｓＳｂ層、ＩｎＧａＳｂ層、ＩｎＧａＡｓＳｂ層、ＩｎＡｌＳｂ層、ＩｎＡｌＡｓＳｂ層、ＩｎＡｌＧａＳｂ層、又はＩｎＡｌＧａＡｓＳｂ層を形成する。これらの２種以上を含む積層体を形成してもよい。また、例えば、Ａｓ含有層３ｃとしては、ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＡｌＡｓ層、ＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層、又はＩｎＡｌＧａＡｓ層を形成する。これらの２種以上を含む積層体を形成してもよい。
【００１３】
次いで、図２（ｂ）に示すように、化合物半導体層３上の所定の領域に導電膜４を形成する。導電膜４としては、例えば、タングステンシリサイド膜等の導電性金属化合物膜又は金属膜を形成する。
【００１４】
その後、図２（ｃ）に示すように、上記の所定の溶液を用いて、導電膜４をエッチングマスクとし、化合物半導体層３をメサ状にウェットエッチングする。所定の溶液としては、例えば、りん酸、過酸化水素水及び水の混合溶液を用いる。Ａｓを含有する化合物半導体層とＳｂを含有する化合物半導体層との積層体に対して、このような混合溶液を用いてウェットエッチングを行うと、Ｓｂを含有する化合物半導体層のエッチングが優先的に進行する。また、これに伴って、Ａｓを含有する化合物半導体層では、Ｓｂを含有する層との界面近傍が優先的にエッチングされる。従って、本実施形態では、図２（ｃ）に示すように、Ｓｂ含有層３ｂのエッチングが優先的に進行する。また、Ａｓ含有層３ｃでは、導電膜４側よりもＡｓ含有層３ｂ側が優先的にエッチングされる。従って、化合物半導体層３は逆テーパ状となり、平面視で、Ａｓ含有層３ｃの上端の縁全体が導電膜４の縁の内側に入り込んだ時点では、化合物半導体層３の全体が導電膜４の縁の内側に入り込んでいることになる。
【００１５】
続いて、図２（ｄ）に示すように、セルフアライメントで、導電膜５ａをエッチングストッパ層２上に形成し、導電膜５ｂを導電膜４上に形成する。つまり、少なくとも、平面視で化合物半導体層３から離間した位置において化合物半導体層１の上方に導電膜５ａを形成する。エッチングストッパ層２上の導電膜５ａからエッチングストッパ層２を介して化合物半導体層１に電流及び電圧を供給することができ、化合物半導体層３上の導電膜４及び５ｂから化合物半導体層３に電流及び電圧を供給することができる。つまり、エッチングストッパ層２上の導電膜５ａ、並びに化合物半導体層３上の導電膜４及び５ｂは、夫々電極として機能する。
【００１６】
なお、図２（ｅ）に示すように、導電膜５ａの形成前に、導電膜４をエッチングマスクとして用いたエッチングを行うことにより、化合物半導体層１の一部を露出しておき、その上に導電膜５ａを形成してもよい。
【００１７】
このように、本実施形態によれば、容易にセルフアライメントで電極を形成することができる。これは、メサ形状とする化合物半導体層３にＳｂ含有層３ｂ及びＡｓ含有層３ｃを含ませているからである。
【００１８】
そして、本実施形態により製造された化合物半導体装置では、図２（ｄ）又は（ｅ）に示すように、平面視で、Ｓｂ含有層３ｂ及びＡｓ含有層３ｃの各々の縁全体が、導電膜４及び５の積層体の縁の内側に入り込んでいる。
【００１９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。ここでは、第１の実施形態と相違する点を中心にして説明する。
【００２０】
第２の実施形態では、先ず、図３（ａ）に示すように、化合物半導体層１上にエッチングストッパ層２を形成し、エッチングストッパ層２上に化合物半導体層３を形成する。化合物半導体層３の形成に当たっては、Ａｓを含有するＡｓ含有化合物半導体層（Ａｓ含有層）３ａを形成し、Ｓｂ含有層３ｂをＡｓ含有層３ａ上に形成し、Ａｓ含有層３ｃをＳｂ含有層３ｂ上に形成する。Ａｓ含有層３ａとしては、Ａｓ含有層３ｃと同様に、後に行うウェットエッチングに用いる所定の溶液に対するエッチング耐性がエッチングストッパ層２のそれよりも低いものを用いる。従って、Ａｓ含有層３ａもＰを含有していないことが好ましい。例えば、Ａｓ含有層３ａとしては、Ａｓ含有層３ｃと同様のものを形成する。
【００２１】
次いで、図３（ｂ）に示すように、化合物半導体層３上の所定の領域に導電膜４を形成する。
【００２２】
その後、図３（ｃ）に示すように、上記の所定の溶液を用いて、導電膜４をエッチングマスクとし、化合物半導体層３をメサ状にウェットエッチングする。この結果、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、Ｓｂ含有層３ｂのエッチングが優先的に進行する。また、Ａｓ含有層３ｃでは、導電膜４側よりもＡｓ含有層３ｂ側が優先的にエッチングされる。更に、Ａｓ含有層３ａでは、エッチングストッパ層２側よりもＡｓ含有層３ｂ側が優先的にエッチングされる。従って、化合物半導体層３は、高さ方向の中心部がくびれた鼓状となり、平面視で、Ａｓ含有層３ｃの上端の縁全体が導電膜４の縁の内側に入り込んだ時点では、化合物半導体層３の全体が導電膜４の縁の内側に入り込んでいることになる。
【００２３】
続いて、図３（ｄ）に示すように、セルフアライメントで、導電膜５ａをエッチングストッパ層２上に形成し、導電膜５ｂを導電膜４上に形成する。つまり、少なくとも、平面視で化合物半導体層３から離間した位置において化合物半導体層１の上方に導電膜５ａを形成する。
【００２４】
なお、図３（ｅ）に示すように、導電膜５ａの形成前に、導電膜４をエッチングマスクとして用いたエッチングを行うことにより、化合物半導体層１の一部を露出しておき、その上に導電膜５ａを形成してもよい。
【００２５】
このように、本実施形態によっても、容易にセルフアライメントで電極を形成することができる。これは、メサ形状とする化合物半導体層３にＡｓ含有層３ａ、Ｓｂ含有層３ｂ及びＡｓ含有層３ｃを含ませているからである。
【００２６】
また、本実施形態によれば、第１の実施形態と比較して、化合物半導体層３の下端の縁と導電膜５ａとの距離を短くすることができる。順テーパ状になるＡｓ含有層３ａを化合物半導体層３に含ませているからである。そして、化合物半導体層３の下端の縁と導電膜５ａとの距離の短縮により、これらの間の抵抗をより一層低下させることができる。
【００２７】
図４（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態と同様の構造の積層体の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示す図である。ここでは、Ａｓ含有層３ａはＩｎＧａＡｓ層、Ｓｂ含有層３ｂはＧａＡｓＳｂ層、Ａｓ含有層３ｃはＩｎＧａＡｓ層である。図４（ａ）及び（ｂ）中のくびれた部分にＧａＡｓＳｂ層が存在しており、その上下にＩｎＧａＡｓ層が存在している。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、結晶方位に拘わらず、化合物半導体層３に相当する部分全体が、導電膜４及び５ｂに相当する部分の縁よりも内側に入り込んでいる。
【００２８】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を形成する。図５Ａ〜図５Ｈは、第３の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００２９】
第３の実施形態では、先ず、図５Ａ（ａ）に示すように、基板１０上に、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層１６、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層１８、ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層１１、ｎ−ＩｎＰ層１２、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃ、及びｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９を有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：metal organic chemical vapor deposition）法により形成する。
【００３０】
基板１０としては、例えば半絶縁性のＩｎＰ基板を用いる。ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層１６の形成では不純物のドーピングを行わず、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層１６の厚さは、例えば３００ｎｍとする。ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７の形成では、例えばＳｉ等のｎ型不純物を２×１０19ｃｍ-3程度の高濃度でドーピングし、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７の厚さは、例えば２００ｎｍとする。ｉ−ＩｎＧａＡｓ層１８の形成では不純物のドーピングを行わず、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層１８の厚さは、例えば２００ｎｍとする。ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層１１の形成では、例えばＭｇ等のｐ型不純物を２×１０19ｃｍ-3程度の高濃度でドーピングし、ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層１１の厚さは、例えば５０ｎｍとする。ｎ−ＩｎＰ層１２の形成では、例えばＳｉ等のｎ型不純物を５×１０17ｃｍ-3程度でドーピングし、ｎ−ＩｎＰ層１２の厚さは、例えば３０ｎｍとする。ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａの形成では、例えばＳｉ等のｎ型不純物を５×１０17ｃｍ-3程度でドーピングし、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａの厚さは、例えば５０ｎｍとする。ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂの形成では不純物のドーピングを行わず、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂの厚さは、例えば５ｎｍとする。ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃの形成では、例えばＳｉ等のｎ型不純物を５×１０17ｃｍ-3程度でドーピングし、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃの厚さは、例えば８０ｎｍとする。ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９の形成では、例えばＳｉ等のｎ型不純物を２×１０19ｃｍ-3程度の高濃度でドーピングし、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９の厚さは、例えば２００ｎｍとする。また、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂの組成は、例えば、ＩｎＰに格子整合するＧａＡｓ0.51Ｓｂ0.49とする。
【００３１】
次いで、図５Ａ（ｂ）に示すように、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９上にＷＳｉ層１４をスパッタリング法により形成する。ＷＳｉ層１４の厚さは、例えば２００ｎｍ程度とする。
【００３２】
その後、図５Ｂ（ｃ）に示すように、ＨＢＴのエミッタを形成する予定の領域を覆うレジストパターン２０をＷＳｉ層１４上に形成する。そして、レジストパターン２０をエッチングマスクとして用い、ＷＳｉ層１４のドライエッチングを行う。このドライエッチングでは、例えばＣＦ4ガスをエッチングガスとして用いる。
【００３３】
続いて、図５Ｂ（ｄ）に示すように、レジストパターン２０を除去する。
【００３４】
次いで、図５Ｃ（ｅ）に示すように、ＷＳｉ層１４をエッチングマスクとして用い、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａのウェットエッチングを行う。このウェットエッチングでは、例えばリン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液をエッチング溶液として用いる。このウェットエッチングでは、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９のエッチング後に、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａがエッチングされる。また、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａのエッチングの際に、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂのエッチングが優先的に進行する。更に、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃでは、ＷＳｉ層１４側よりもｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ側が優先的にエッチングされ、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａでは、ｎ−ＩｎＰ層１２側よりもｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ側が優先的にエッチングされる。従って、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａを含む化合物半導体層１３は、高さ方向の中心部がくびれた鼓状となり、平面視で、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃの上端の縁全体がＷＳｉ層１４の縁の内側に入り込んだ時点では、化合物半導体層１３の全体がＷＳｉ層１４の縁の内側に入り込んでいることになる。なお、このウェットエッチングは、ｎ−ＩｎＰ層１２が露出した時点で停止する。リン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液に対するｎ−ＩｎＰ層１２のエッチング耐性が、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａと比較して極めて高いからである。
【００３５】
その後、図５Ｃ（ｆ）に示すように、ＨＢＴのベースを形成する予定の領域を覆うレジストパターン２１をｎ−ＩｎＰ層１２及びＷＳｉ層１４等上に形成する。
【００３６】
続いて、図５Ｄ（ｇ）に示すように、レジストパターン２１をエッチングマスクとして用い、ｎ−ＩｎＰ層１２、ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層１１、及びｉ−ＩｎＧａＡｓ層１８のウェットエッチングを行う。ｎ−ＩｎＰ層１２のウェットエッチングでは、例えば塩酸をエッチング溶液として用い、ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層１１及びｉ−ＩｎＧａＡｓ層１８のウェットエッチングでは、例えばリン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液をエッチング溶液として用いる。
【００３７】
次いで、図５Ｄ（ｈ）に示すように、レジストパターン２１を除去し、全面にシリコン窒化膜２２を、例えばプラズマＣＶＤ法により形成する。シリコン窒化膜２２の厚さは、例えば２０ｎｍ程度とする。
【００３８】
その後、図５Ｅ（ｉ）に示すように、シリコン窒化膜２２のドライエッチングを行う。このドライエッチングでは、例えばＣＦ4ガスをエッチングガスとして用いる。この結果、このドライエッチングでは、シリコン窒化膜２２のＷＳｉ層１４の上方に位置する部分は除去されるが、ＷＳｉ層１４の下方、かつ平面視でＷＳｉ層１４の輪郭の内側に位置する部分は除去されずに残存する。つまり、化合物半導体層１３及びｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９の側面はシリコン窒化膜２２により覆われたままである。
【００３９】
続いて、図５Ｅ（ｊ）に示すように、シリコン窒化膜２２をエッチングマスクとして用い、ｎ−ＩｎＰ層１２のウェットエッチングを行う。このウェットエッチングでは、例えば塩酸をエッチング溶液として用いる。
【００４０】
次いで、図５Ｆ（ｋ）に示すように、ＨＢＴのベース電極を形成する領域を開口するレジストパターン２３をｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７上に形成する。
【００４１】
その後、導電膜を全面に蒸着し、レジストパターン２３上の導電膜をレジストパターン２３と共に除去する。この結果、図５Ｆ（ｌ）に示すように、ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層１１上に導電膜１５ａが形成され、ＷＳｉ層１４上に導電膜１５ｂが形成される。つまり、リフトオフ法により導電膜１５ａ及び１５ｂを形成する。導電膜の形成では、例えば、厚さが１０ｎｍ程度のＴｉ膜を形成し、このＴｉ膜上に厚さが３０ｎｍ程度のＰｔ膜を形成し、このＰｔ膜上に厚さが６０ｎｍ程度のＡｕ膜を形成する。
【００４２】
続いて、図５Ｇ（ｍ）に示すように、素子分離領域を形成する領域を開口するレジストパターン２４をｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７、ＷＳｉ層１４、及び導電膜１５ａ等上に形成する。次いで、レジストパターン２４をエッチングマスクとして用い、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７のウェットエッチングを行う。このウェットエッチングでは、例えばリン酸、過酸化水素水、及び水の混合溶液をエッチング溶液として用いる。
【００４３】
その後、図５Ｇ（ｎ）に示すように、レジストパターン２４を除去する。
【００４４】
続いて、図５Ｈ（ｏ）に示すように、ＨＢＴのコレクタ電極を形成する領域を開口するレジストパターン２５をｉ−ＩｎＡｌＡｓ層１６、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７、ＷＳｉ層１４、及び導電膜１５ａ等上に形成する。
【００４５】
次いで、導電膜を全面に蒸着し、レジストパターン２５上の導電膜をレジストパターン２５と共に除去する。この結果、図５Ｈ（ｐ）に示すように、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７上に導電膜２６が形成される。つまり、リフトオフ法により導電膜２６を形成する。導電膜の形成では、例えば、厚さが１０ｎｍ程度のＴｉ膜を形成し、このＴｉ膜上に厚さが３０ｎｍ程度のＰｔ膜を形成し、このＰｔ膜上に厚さが３００ｎｍ程度のＡｕ膜を形成する。
【００４６】
このようにしてＨＢＴが形成される。このＨＢＴでは、例えば、コレクタに、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層１８が含まれ、ベースに、ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層１１が含まれ、エミッタに、ｎ−ＩｎＰ層１２及び化合物半導体層１３が含まれる。また、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層１８よりも低抵抗のｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７がコレクタコンタクト層に含まれ、ｎ−ＩｎＰ層１２及び化合物半導体層１３よりも低抵抗のｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９がエミッタコンタクト層に含まれる。また、導電膜２６がコレクタ電極に含まれ、導電膜１５ａがベース電極に含まれ、ＷＳｉ層１４及び導電膜１５ｂがエミッタ電極に含まれる。また、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層１６は基板１０とＨＢＴとの間のバッファ層として機能する。なお、ｎ−ＩｎＰ層１２は製造プロセス中のエッチングストッパ層としても機能し、化合物半導体層１３中のｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂは製造プロセス中のエッチング促進層としても機能する。
【００４７】
そして、本実施形態によれば、このようなＨＢＴの形成に際して、ベース電極に含まれる導電膜１５ａを容易にセルフアライメントで形成することができる。これは、メサ形状とする化合物半導体層１３にｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃを含ませているからである。
【００４８】
また、順テーパ状になるｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａを化合物半導体層１３に含ませているため、化合物半導体層１３の下端の縁と導電膜１５ａとの距離を短くして、ベース抵抗を低減することも可能である。
【００４９】
なお、第３の実施形態では、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａをｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃより薄くしているが、図６（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａをｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃより厚くしてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａの厚さをｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃの厚さと同等にしてもよい。更に、図６（ｃ）に示すように、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａを省略してもよい。ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａを省略した場合、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａをｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃより薄くした場合には、導電膜１５ａを、セルフアライメントにより特に形成しやすいという利点がある。ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａをｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃより厚くした場合には、化合物半導体層１３の下端の縁と導電膜１５ａとの距離を短くして、ベース抵抗を低減しやすいという利点がある。ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａの厚さをｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃの厚さと同等にした場合には、これらの利点を得ることができる。従って、セルフアライメントによるベース電極の形成しやすさ及びベース抵抗の低減等を考慮して、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａ及び１３ｃの厚さの関係を設定することが好ましい。また、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１９、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａのウェットエッチングにおいて、リン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液に代えて、例えば硫酸、過酸化水素水及び水の混合溶液を用いてもよい。
【００５０】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。図７は、第４の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。ここでは、第３の実施形態と相違する点を中心にして説明する。
【００５１】
第４の実施形態では、図７に示すように、第３の実施形態の化合物半導体層１３に代えて化合物半導体層３３を形成する。そして、化合物半導体層３３の形成に当たっては、先ず、ｎ−ＩｎＰ層１２上に、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層３３ａ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｂ、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層３３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｄ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層３３ｅを形成する。ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層３３ａ、３３ｃ、及び３３ｅの材料としては、例えばｎ−ＩｎＡｌＡｓ層１３ａ及び１３ｃと同様のものを用いる。ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｂ及び３３ｄの材料としては、例えばｉ−ＧａＡｓＳｂ層１３ｂと同様のものを用いる。また、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層３３ａ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｂ、ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層３３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｄ、及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層３３ｅの厚さは、例えば、それぞれ、５０ｎｍ、５ｎｍ、５０ｎｍ、５ｎｍ、５０ｎｍとする。他の処理等は第３の実施形態と同様である。
【００５２】
第４の実施形態によっても第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。更に、化合物半導体層３３に、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｂ及び３３ｄが含まれているため、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｂ及び３３ｄのそれぞれのエッチング量を抑えながら、化合物半導体層３３の全体を平面視でＷＳｉ層１４の縁よりも内側に入り込ませることができる。従って、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層３３ｂ及び３３ｄによって、ＷＳｉ層１４及び導電膜１５ｂをより強固に支持することができる。
【００５３】
なお、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層の形成及びｎ−ＩｎＡｌＡｓ層の形成を更に繰り返して化合物半導体層に含まれる層数をより多くしてもよい。
【００５４】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態では、メサ型のｐｎ接合ダイオードを形成する。図８は、第５の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００５５】
第５の実施形態では、先ず、図８（ａ）に示すように、基板４０上に、ｉ−ＡｌＧａＡｓ層４６、ｐ−ＧａＡｓ層４１、ｎ−ＩｎＧａＰ層４２、ｎ−ＧａＡｓ層４３ａ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂ、ｎ−ＧａＡｓ層４３ｃ、及びｎ+−ＩｎＧａＡｓ層４８をＭＯＣＶＤ法により形成する。基板４０としては、例えばＧａＡｓ基板を用いる。例えば、ｉ−ＡｌＧａＡｓ層４６の厚さは３００ｎｍとし、組成はＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓとする。ｐ−ＧａＡｓ層４１の厚さは、例えば１００ｎｍとする。ｎ−ＩｎＧａＰ層４２の厚さは、例えば２０ｎｍとする。ｎ−ＧａＡｓ層４３ａの厚さは、例えば５０ｎｍとする。例えば、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂの厚さは５ｎｍとし、組成はＧａＡｓ0.8Ｓｂ0.2とする。ｎ−ＧａＡｓ層４３ｃの厚さは、例えば５０ｎｍとする。例えば、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層４８の厚さは２０ｎｍとし、組成はＩｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓとする。
【００５６】
次いで、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層４８上にＷＳｉ層４４を形成する。ＷＳｉ層４４は、例えば、ＷＳｉ層１４の形成及びパターニングと同様の処理により形成することができる。
【００５７】
その後、図８（ｂ）に示すように、ＷＳｉ層４４をエッチングマスクとして用い、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層４８、ｎ−ＧａＡｓ層４３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂ、及びｎ−ＧａＡｓ層４３ａのウェットエッチングを行う。このウェットエッチングでは、例えばリン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液をエッチング溶液として用いる。このウェットエッチングでは、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂのエッチングが優先的に進行する。また、ｎ−ＧａＡｓ層４３ｃでは、ＷＳｉ層４４側よりもｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂ側が優先的にエッチングされ、ｎ−ＧａＡｓ層４３ａでは、ｎ−ＩｎＧａＰ層４２側よりもｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂ側が優先的にエッチングされる。従って、ｎ−ＧａＡｓ層４３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂ、及びｎ−ＧａＡｓ層４３ａを含む化合物半導体層４３は、高さ方向の中心部がくびれた鼓状となり、平面視で、ｎ+−ＩｎＧａＡｓ層４８の上端の縁全体がＷＳｉ層４４の縁の内側に入り込んだ時点では、化合物半導体層４３の全体がＷＳｉ層４４の縁の内側に入り込んでいることになる。なお、このウェットエッチングは、ｎ−ＩｎＧａＰ層４２が露出した時点で停止する。リン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液に対するｎ−ＩｎＧａＰ層４２のエッチング耐性が、ｎ−ＧａＡｓ層４３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂ、及びｎ−ＧａＡｓ層４３ａと比較して極めて高いからである。
【００５８】
続いて、図８（ｃ）に示すように、化合物半導体層４３の側面を覆うシリコン窒化膜４９を形成する。シリコン窒化膜４９は、例えば、シリコン窒化膜２２の形成及びパターニングと同様の処理により形成することができる。
【００５９】
次いで、図８（ｄ）に示すように、シリコン窒化膜４９をエッチングマスクとして用い、ｎ−ＩｎＧａＰ層４２のウェットエッチングを行う。このウェットエッチングでは、例えば塩酸をエッチング溶液として用いる。
【００６０】
その後、図８（ｅ）に示すように、リフトオフ法により、ｐ−ＧａＡｓ層４１上に導電膜４５ａを形成し、ＷＳｉ層４４上に導電膜４５ｂを形成する。導電膜４５ａ及び４５ｂは、導電膜１５ａ及び１５ｂの形成と同様の処理により形成することができる。
【００６１】
このようにしてメサ型のｐｎ接合ダイオードが形成される。このｐｎ接合ダイオードでは、例えば、アノードに、ｐ−ＧａＡｓ層４１が含まれ、カソードに、ｎ−ＩｎＧａＰ層４２、化合物半導体層４３、及びｎ+−ＩｎＧａＡｓ層４８が含まれる。また、導電膜４５ａがカソード電極に含まれ、ＷＳｉ層４４及び導電膜４５ｂがアノード電極に含まれる。なお、ｎ−ＩｎＧａＰ層４２は製造プロセス中のエッチングストッパ層としても機能し、化合物半導体層４３中のｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂは製造プロセス中のエッチング促進層としても機能する。
【００６２】
そして、本実施形態によれば、このようなメサ型のｐｎ接合ダイオードの形成に際して、カソード電極に含まれる導電膜４５ａを容易にセルフアライメントで形成することができる。これは、メサ形状とする化合物半導体層４３にｎ−ＧａＡｓ層４３ｃ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層４３ｂ、及びｎ−ＧａＡｓ層４３ａを含ませているからである。
【００６３】
また、順テーパ状になるｎ−ＧａＡｓ層４３ａを化合物半導体層４３に含ませているため、化合物半導体層４３の下端の縁と導電膜４５ａとの距離を短くして、抵抗を低減することも可能である。
【００６４】
なお、ｎ−ＩｎＧａＰ層４２に代えて、ｐ−ＩｎＧａＰ層又はｉ−ＩｎＧａＰ層を用いてもよい。
【００６５】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。第６の実施形態では、メサ型共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ：resonant tunneling diode）を形成する。図９は、第６の実施形態に係る化合物半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００６６】
第６の実施形態では、先ず、図９（ａ）に示すように、基板５０上に、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５６、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５１、ｎ−ＩｎＰ層５２、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇをＭＯＣＶＤ法により形成する。各層の組成は、ＩｎＰに格子整合するものとする。基板５０としては、例えばＩｎＰ基板を用いる。ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５６、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５１、及びｎ−ＩｎＰ層５２の厚さは、例えば、それぞれ、３００ｎｍ、１００ｎｍ、５ｎｍとする。ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇの厚さは、例えば、それぞれ、５０ｎｍ、３ｎｍ、５ｎｍ、３ｎｍ、５０ｎｍ、５ｎｍ、５０ｎｍとする。
【００６７】
次いで、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇ上にＷＳｉ層５４を形成する。ＷＳｉ層５４は、例えば、ＷＳｉ層１４の形成及びパターニングと同様の処理により形成することができる。
【００６８】
その後、図９（ｂ）に示すように、ＷＳｉ層５４をエッチングマスクとして用い、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａのウェットエッチングを行う。このウェットエッチングでは、例えばリン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液をエッチング溶液として用いる。このウェットエッチングでは、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆのエッチングが優先的に進行する。また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇでは、ＷＳｉ層５４側よりもｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ側が優先的にエッチングされる。ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａの積層体では、ｎ−ＩｎＰ層５２側よりもｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ側が優先的にエッチングされる。従って、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａを含む化合物半導体層５３は、高さ方向の中心部がくびれた鼓状となり、平面視で、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇの上端の縁全体がＷＳｉ層５４の縁の内側に入り込んだ時点では、化合物半導体層５３の全体がＷＳｉ層５４の縁の内側に入り込んでいることになる。なお、このウェットエッチングは、ｎ−ＩｎＰ層５２が露出した時点で停止する。リン酸、過酸化水素水及び水の混合溶液に対するｎ−ＩｎＰ層５２のエッチング耐性が、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａと比較して極めて高いからである。
【００６９】
続いて、図９（ｃ）に示すように、化合物半導体層５３の側面を覆うシリコン窒化膜５９を形成する。シリコン窒化膜５９は、例えば、シリコン窒化膜２２の形成及びパターニングと同様の処理により形成することができる。
【００７０】
次いで、図９（ｄ）に示すように、シリコン窒化膜５９をエッチングマスクとして用い、ｎ−ＩｎＰ層５２のウェットエッチングを行う。このウェットエッチングでは、例えば塩酸をエッチング溶液として用いる。
【００７１】
その後、図９（ｅ）に示すように、リフトオフ法により、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５１上に導電膜５５ａを形成し、ＷＳｉ層５４上に導電膜５５ｂを形成する。導電膜５５ａ及び５５ｂは、導電膜１５ａ及び１５ｂの形成と同様の処理により形成することができる。
【００７２】
このようにしてメサ型のＲＴＤが形成される。このＲＴＤでは、例えば、２つのバリア層の一方にｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂが含まれ、他方にｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄが含まれ、量子井戸層にｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃが含まれる。また、２つの電極の一方に導電膜５５ａが含まれ、他方にＷＳｉ層５４及び導電膜５５ｂが含まれる。なお、ｎ−ＩｎＰ層５２は製造プロセス中のエッチングストッパ層としても機能し、化合物半導体層５３中のｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆは製造プロセス中のエッチング促進層としても機能する。
【００７３】
そして、本実施形態によれば、このようなメサ型のＲＴＤの形成に際して、電極に含まれる導電膜５５ａを容易にセルフアライメントで形成することができる。これは、メサ形状とする化合物半導体層５３にｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｇ、ｉ−ＧａＡｓＳｂ層５３ｆ、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａを含ませているからである。
【００７４】
また、順テーパ状になるｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｅ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｄ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層５３ｃ、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層５３ｂ、及びｎ−ＩｎＧａＡｓ層５３ａを化合物半導体層５３に含ませているため、化合物半導体層５３の下端の縁と導電膜５５ａとの距離を短くして、抵抗を低減することも可能である。
【００７５】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００７６】
（付記１）
第１の化合物半導体層の上方に、Ｐを含むエッチングストッパ層を形成する工程と、
前記エッチングストッパ層の上方に、第２の化合物半導体層を形成する工程と、
前記第２の化合物半導体層の上方の所定の領域に第１の導電膜を形成する工程と、
所定の溶液を用いて、前記第１の導電膜をエッチングマスクとし、前記第２の化合物半導体層をメサ状にウェットエッチングする工程と、
平面視で前記第２の化合物半導体層から離間した位置において前記第１の化合物半導体層の上方に第２の導電膜を形成する工程と、
を有し、
前記第２の化合物半導体層を形成する工程は、
前記エッチングストッパ層の上方に、Ｓｂを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低いＳｂ含有化合物半導体層を形成する工程と、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層上に、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第１のＡｓ含有化合物半導体層を形成する工程と、
を有することを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
【００７７】
（付記２）
前記Ｓｂ含有化合物半導体層として、ＧａＳｂ層、ＧａＡｓＳｂ層、ＡｌＳｂ層、ＡｌＡｓＳｂ層、ＡｌＧａＳｂ層、ＡｌＧａＡｓＳｂ層、ＩｎＧａＳｂ層、ＩｎＧａＡｓＳｂ層、ＩｎＡｌＳｂ層、ＩｎＡｌＡｓＳｂ層、ＩｎＡｌＧａＳｂ層、及びＩｎＡｌＧａＡｓＳｂ層からなる群から選択された少なくとも１種を含むものを形成し、
前記第１のＡｓ含有化合物半導体層として、ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＡｌＡｓ層、ＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層、及びＩｎＡｌＧａＡｓ層からなる群から選択された少なくとも１種を含むものを形成することを特徴とする付記１に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【００７８】
（付記３）
前記第２の化合物半導体層を形成する工程は、前記Ｓｂ含有化合物半導体層を形成する工程の前に、前記エッチングストッパ層の上方に、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第２のＡｓ含有化合物半導体層を形成する工程を有し、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層を前記第２のＡｓ含有化合物半導体層上に形成することを特徴とする付記１又は２に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【００７９】
（付記４）
前記第２のＡｓ含有化合物半導体層として、ＩｎＧａＡｓ層、ＩｎＡｌＡｓ層、ＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層、及びＩｎＡｌＧａＡｓ層からなる群から選択された少なくとも１種を含むものを形成することを特徴とする付記３に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【００８０】
（付記５）
前記第２のＡｓ含有化合物半導体層の厚さを、前記第１のＡｓ含有化合物半導体の厚さ以下とすることを特徴とする付記３又は４に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【００８１】
（付記６）
前記所定の溶液として、りん酸、過酸化水素水及び水の混合溶液、又は硫酸、過酸化水素水及び水の混合溶液を用いることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【００８２】
（付記７）
前記Ｓｂ含有化合物半導体層を形成する工程と前記第１のＡｓ含有化合物半導体層を形成する工程とを繰り返し行うことを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【００８３】
（付記８）
前記第２の導電膜を第１の導電膜上にも形成することを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【００８４】
（付記９）
第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層の上方にメサ形成された第２の化合物半導体層と、
平面視で前記第２の化合物半導体層から離間した位置において前記第１の化合物半導体層の上方に形成された第１の電極と、
前記第２の化合物半導体層の上方に形成された第２の電極と、
前記第１の化合物半導体層と前記第２の化合物半導体層との間に形成され、Ｐを含むエッチングストッパ層と、
を有し、
前記第２の化合物半導体層は、
前記エッチングストッパ層の上方に形成され、Ｓｂを含み、所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低いＳｂ含有化合物半導体層と、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層上に形成され、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第１のＡｓ含有化合物半導体層と、
を有し、
平面視で、前記Ｓｂ含有化合物半導体層及び前記第１のＡｓ含有化合物半導体層の各々の縁全体が、前記第２の電極の縁の内側に入り込んでいることを特徴とする化合物半導体装置。
【００８５】
（付記１０）
前記第２の化合物半導体層は、前記エッチングストッパ層の上方に形成され、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第２のＡｓ含有化合物半導体層を有し、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層は前記第２のＡｓ含有化合物半導体層上に形成されていることを特徴とする付記９に記載の化合物半導体装置。
【符号の説明】
【００８６】
１、３：化合物半導体層
２：エッチングストッパ層
３：化合物半導体層
３ａ、３ｃ：Ａｓ含有層
３ｂ：Ｓｂ含有層
４、５ａ、５ｂ：導電膜
１０：基板
１１：ｐ+−ＩｎＧａＡｓ層
１２：ｎ−ＩｎＰ層
１３：化合物半導体層
１３ａ、１３ｃ：ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層
１３ｂ：ｉ−ＧａＡｓＳｂ層
１４：ＷＳｉ層
１５ａ、１５ｂ、２６：導電膜
３３：化合物半導体層
３３ａ、３３ｃ、３３ｅ：ｎ−ＩｎＡｌＡｓ層
３３ｂ、３３ｄ：ｉ−ＧａＡｓＳｂ層
４０：基板
４１：ｐ−ＧａＡｓ層
４２：ｎ−ＩｎＧａＰ層
４３：化合物半導体層
４３ａ、４３ｃ：ｎ−ＧａＡｓ層
４３ｂ：ｉ−ＧａＡｓＳｂ層
４４：ＷＳｉ層
４５ａ、４５ｂ：導電膜
５０：基板
５１、５３ａ、５３ｅ、５３ｇ：ｎ−ＩｎＧａＡｓ層
５２：ｎ−ＩｎＰ層
５３ｂ、５３ｄ：ｉ−ＩｎＡｌＡｓ層
５３ｃ：ｉ−ＩｎＧａＡｓ層
５３ｆ：ｉ−ＧａＡｓＳｂ層
５４：ＷＳｉ層
５５ａ、５５ｂ：導電膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の化合物半導体層の上方に、Ｐを含むエッチングストッパ層を形成する工程と、
前記エッチングストッパ層の上方に、第２の化合物半導体層を形成する工程と、
前記第２の化合物半導体層の上方の所定の領域に第１の導電膜を形成する工程と、
所定の溶液を用いて、前記第１の導電膜をエッチングマスクとし、前記第２の化合物半導体層をメサ状にウェットエッチングする工程と、
平面視で前記第２の化合物半導体層から離間した位置において前記第１の化合物半導体層の上方に第２の導電膜を形成する工程と、
を有し、
前記第２の化合物半導体層を形成する工程は、
前記エッチングストッパ層の上方に、Ｓｂを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低いＳｂ含有化合物半導体層を形成する工程と、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層上に、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第１のＡｓ含有化合物半導体層を形成する工程と、
を有することを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２の化合物半導体層を形成する工程は、前記Ｓｂ含有化合物半導体層を形成する工程の前に、前記エッチングストッパ層の上方に、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第２のＡｓ含有化合物半導体層を形成する工程を有し、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層を前記第２のＡｓ含有化合物半導体層上に形成することを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２のＡｓ含有化合物半導体層の厚さを、前記第１のＡｓ含有化合物半導体の厚さ以下とすることを特徴とする請求項２に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記所定の溶液として、りん酸、過酸化水素水及び水の混合溶液、又は硫酸、過酸化水素水及び水の混合溶液を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項５】
第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層の上方にメサ形成された第２の化合物半導体層と、
平面視で前記第２の化合物半導体層から離間した位置において前記第１の化合物半導体層の上方に形成された第１の電極と、
前記第２の化合物半導体層の上方に形成された第２の電極と、
前記第１の化合物半導体層と前記第２の化合物半導体層との間に形成され、Ｐを含むエッチングストッパ層と、
を有し、
前記第２の化合物半導体層は、
前記エッチングストッパ層の上方に形成され、Ｓｂを含み、所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低いＳｂ含有化合物半導体層と、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層上に形成され、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第１のＡｓ含有化合物半導体層と、
を有し、
平面視で、前記Ｓｂ含有化合物半導体層及び前記第１のＡｓ含有化合物半導体層の各々の縁全体が、前記第２の電極の縁の内側に入り込んでいることを特徴とする化合物半導体装置。
【請求項６】
前記第２の化合物半導体層は、前記エッチングストッパ層の上方に形成され、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第２のＡｓ含有化合物半導体層を有し、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層は前記第２のＡｓ含有化合物半導体層上に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の化合物半導体装置。
【請求項１】
第１の化合物半導体層の上方に、Ｐを含むエッチングストッパ層を形成する工程と、
前記エッチングストッパ層の上方に、第２の化合物半導体層を形成する工程と、
前記第２の化合物半導体層の上方の所定の領域に第１の導電膜を形成する工程と、
所定の溶液を用いて、前記第１の導電膜をエッチングマスクとし、前記第２の化合物半導体層をメサ状にウェットエッチングする工程と、
平面視で前記第２の化合物半導体層から離間した位置において前記第１の化合物半導体層の上方に第２の導電膜を形成する工程と、
を有し、
前記第２の化合物半導体層を形成する工程は、
前記エッチングストッパ層の上方に、Ｓｂを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低いＳｂ含有化合物半導体層を形成する工程と、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層上に、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第１のＡｓ含有化合物半導体層を形成する工程と、
を有することを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２の化合物半導体層を形成する工程は、前記Ｓｂ含有化合物半導体層を形成する工程の前に、前記エッチングストッパ層の上方に、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第２のＡｓ含有化合物半導体層を形成する工程を有し、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層を前記第２のＡｓ含有化合物半導体層上に形成することを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２のＡｓ含有化合物半導体層の厚さを、前記第１のＡｓ含有化合物半導体の厚さ以下とすることを特徴とする請求項２に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記所定の溶液として、りん酸、過酸化水素水及び水の混合溶液、又は硫酸、過酸化水素水及び水の混合溶液を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の化合物半導体装置の製造方法。
【請求項５】
第１の化合物半導体層と、
前記第１の化合物半導体層の上方にメサ形成された第２の化合物半導体層と、
平面視で前記第２の化合物半導体層から離間した位置において前記第１の化合物半導体層の上方に形成された第１の電極と、
前記第２の化合物半導体層の上方に形成された第２の電極と、
前記第１の化合物半導体層と前記第２の化合物半導体層との間に形成され、Ｐを含むエッチングストッパ層と、
を有し、
前記第２の化合物半導体層は、
前記エッチングストッパ層の上方に形成され、Ｓｂを含み、所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低いＳｂ含有化合物半導体層と、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層上に形成され、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第１のＡｓ含有化合物半導体層と、
を有し、
平面視で、前記Ｓｂ含有化合物半導体層及び前記第１のＡｓ含有化合物半導体層の各々の縁全体が、前記第２の電極の縁の内側に入り込んでいることを特徴とする化合物半導体装置。
【請求項６】
前記第２の化合物半導体層は、前記エッチングストッパ層の上方に形成され、Ａｓを含み、前記所定の溶液に対するエッチング耐性が前記エッチングストッパ層よりも低い第２のＡｓ含有化合物半導体層を有し、
前記Ｓｂ含有化合物半導体層は前記第２のＡｓ含有化合物半導体層上に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の化合物半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図５Ｇ】
【図５Ｈ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図５Ｅ】
【図５Ｆ】
【図５Ｇ】
【図５Ｈ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−９９６６６（Ｐ２０１２−９９６６６Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４６６４６（Ｐ２０１０−２４６６４６）
【出願日】平成２２年１１月２日（２０１０．１１．２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２日（２０１０．１１．２）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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