JP2774597B2 - Method for manufacturing field effect transistor - Google Patents
Method for manufacturing field effect transistorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は電界効果型トランジスタの製造方法に関し、
特に、バイアホール、プレーテッドヒートシンク(以
下、PHSと略記する)等半導体基板を薄層化する工程が
含まれる電界効果型トランジスタの製造に適用される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a method for manufacturing a field effect transistor,
In particular, the present invention is applied to the manufacture of a field-effect transistor including a step of thinning a semiconductor substrate such as a via hole and a plated heat sink (hereinafter abbreviated as PHS).
(従来の技術) GaAs FETを始めとするマイクロ波電界効果型トランジ
スタの高出力化、高周波化を図る上で重要な技術に、バ
イアホール形成技術と、PHS形成技術がある。(Conventional technology) Via hole formation technology and PHS formation technology are important technologies for increasing the output and the frequency of microwave field effect transistors such as GaAs FETs.
上記バイアホールは、ソース電極、ドレイン電極、お
よびゲート電極を備えるFETがGaAs基板の表面上に複数
個形成されている場合に、この基板裏面より基板表面の
ソース電極に達する貫通孔を設け、各ソース電極同士を
前記貫通孔を介して基板裏面に設けられた金属により電
気的に接続するものである。ソース電極同士をバイアホ
ールにより接続することにより、各ソース電極にボンデ
ィングを行なう必要がなくなるため、ボンディング線に
より生じる寄生インダクタンスを低減させることができ
高周波動作が可能となる。また、PHSは前記GaAs基板を
薄層化し、基板裏面に設ける金属(通常は金が用いられ
る)に厚メッキが施されている。このような構造によ
り、FETから発生する熱が効率よく裏面金属に伝わり、
熱放散が向上する結果高出力化が図られる。In the case where a plurality of FETs each having a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode are formed on the surface of the GaAs substrate, the via hole is provided with a through hole extending from the back surface of the substrate to the source electrode on the substrate surface. The source electrodes are electrically connected to each other by the metal provided on the back surface of the substrate via the through holes. Since the source electrodes are connected to each other by via holes, it is not necessary to perform bonding to each source electrode, so that the parasitic inductance caused by the bonding wire can be reduced and high-frequency operation can be performed. In the PHS, the GaAs substrate is made thinner, and a metal (usually, gold) provided on the back surface of the GaAs substrate is thickly plated. With such a structure, heat generated from the FET is efficiently transmitted to the back metal,
As a result of improving heat dissipation, higher output is achieved.
上記バイアホール及びPHS構造を形成するには、いず
れも半導体基板を薄層化する必要がある。以下、第2図
によってバイアホール及びPHS構造のGaAs FETを製造す
る場合の工程を説明する。To form the via hole and the PHS structure, it is necessary to make the semiconductor substrate thinner. Hereinafter, a process for manufacturing a GaAs FET having a via hole and a PHS structure will be described with reference to FIG.
第2図(a)に示すように、半絶縁性GaAs基板1の上
面に、n型GaAs層2が被着形成され、さらに周知の方法
により、前記n型GaAs層2上にソース電極3a,3b、ドレ
イン電極4a,4b及びゲート電極5a,5bよりなる複数個のFE
T(第2図では2個の場合を例示)を形成する。次に、
前記GaAs基板1をワックス等により治具(図示せず)に
固定して裏面を図に破線で示す位置まで研磨し、GaAs基
板1を30μm厚程度にまで薄層化する。次にこの薄くし
たGaAs基板1a裏面にパターニングを行ない、ソース電極
3a,3bの夫々の直下に位置する開口を設け、エッチング
により該開口部からソース電極3a,3bに達する貫通孔
(バイアホール)6を形成する(第2図(b))。引き
続き基板裏面全面に金を蒸着し、さらにめっきを施すこ
とにより、第2図(c)に示すように厚さ30〜40μmの
金めっき層7を形成し、バイアホール及びPHS形成工程
が終了する。As shown in FIG. 2A, an n-type GaAs layer 2 is formed on the upper surface of a semi-insulating GaAs substrate 1, and the source electrodes 3a and 3a are formed on the n-type GaAs layer 2 by a known method. 3b, a plurality of FEs composed of drain electrodes 4a, 4b and gate electrodes 5a, 5b
T (FIG. 2 illustrates two cases). next,
The GaAs substrate 1 is fixed to a jig (not shown) with wax or the like, and the back surface is polished to the position shown by the broken line in the figure, and the GaAs substrate 1 is thinned to a thickness of about 30 μm. Next, patterning is performed on the back surface of the thinned GaAs substrate 1a to form a source electrode.
An opening is provided immediately below each of 3a and 3b, and a through hole (via hole) 6 reaching the source electrodes 3a and 3b from the opening is formed by etching (FIG. 2 (b)). Subsequently, gold is vapor-deposited on the entire back surface of the substrate and further plated to form a gold plating layer 7 having a thickness of 30 to 40 μm as shown in FIG. 2 (c), and the via hole and PHS forming steps are completed. .
叙上の一連の工程において、素子歩留りを大きく左右
するのは基板裏面研磨工程である。即ち高い歩留りを得
るためには、基板全体を均一に30μm程度にまで薄層化
する必要があるが、このためには以下に述べるようにい
くつかの困難が伴う。まず第1に、基板をワックスで治
具に固定する際には、ワックス塗布時に生ずる厚さむら
によって±5μm程度の凹凸を生じることが避けられ
ず、この凹凸がそのまま研磨後のGaAs基板の厚さのばら
つきにつながる。第2に研磨工程において、GaAs基板が
割れたり、欠けたりすることが起こりやすく、特にこの
割れ、欠けは、熱抵抗の低減を図るべく基板をより薄く
しようとすればするほど深刻なものとなる。さらに、第
3に研磨工程はアルミナ粉等の高硬度の材料との摩擦に
よりGaAs基板を機械的に削りとるものであるため、GaAs
基板に加工ひずみを与えることが避けられず、第2図
(c)によって説明した前記工程終了後、治具からGaAs
基板をはずす際に熱ストレスにより基板が割れることが
多い。In the above-described series of steps, a substrate back surface polishing step greatly affects the element yield. That is, in order to obtain a high yield, it is necessary to uniformly reduce the thickness of the entire substrate to about 30 μm, but this involves some difficulties as described below. First, when the substrate is fixed to a jig with wax, unevenness of about ± 5 μm is unavoidable due to thickness unevenness generated at the time of applying the wax, and this unevenness is directly affected by the thickness of the GaAs substrate after polishing. Leads to variation in the length. Second, in the polishing step, the GaAs substrate is likely to be cracked or chipped. In particular, the cracks and chips become more serious as the substrate is made thinner in order to reduce the thermal resistance. . Third, the polishing step is for mechanically shaving the GaAs substrate by friction with a material of high hardness such as alumina powder.
It is inevitable to give processing strain to the substrate, and after the above-described process described with reference to FIG.
When the substrate is removed, the substrate often breaks due to thermal stress.
以上詳述した如く、バイアホールやPHSなどの半導体
基板を薄層化する工程を含む電界効果トランジスタの製
造においては、薄層化をあまり必要としない素子の製造
に比べて著しく歩留りが低いため、価格の低減を図る上
で大きな障害になっていた。As described in detail above, in the production of a field-effect transistor including a step of thinning a semiconductor substrate such as a via hole or a PHS, the yield is significantly lower than in the production of an element that does not require much thinning. This was a major obstacle to reducing prices.
(発明が解決しようとする課題) 本発明は上述した問題点を解消するためになされたも
のであって、本発明により厚さの均一性が極めて良好
で、かつ、加工ひずみの全くない薄層GaAs基板が得ら
れ、その結果高歩留りでバイアホール及びPHS構造を有
する電界効果型トランジスタを提供することが可能とな
る。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the present invention provides a thin layer having extremely good thickness uniformity and no processing strain. A GaAs substrate is obtained, and as a result, a field-effect transistor having a via hole and a PHS structure with a high yield can be provided.
(課題を解決するための手段) 本発明にかかる電界効果型トランジスタの製造方法
は、半導体基板上に、第1の化合物半導体層と、第2の
化合物半導体層とをエピタキシャル成長させる工程と、
前記第2の化合物半導体層上に電界効果型トランジスタ
を形成する工程と、前記第1の化合物半導体層をエッチ
ングにより除去して前記第2の化合物半導体層を前記半
導体基板から分離する工程を含むものである。また、こ
れにおいて、半導体基板と第2の化合物半導体層がいず
れも砒化ガリウムであり、かつ、第1の化合物半導体層
が砒化アルミニウムである。(Means for Solving the Problems) A method for manufacturing a field-effect transistor according to the present invention includes a step of epitaxially growing a first compound semiconductor layer and a second compound semiconductor layer on a semiconductor substrate;
Forming a field-effect transistor on the second compound semiconductor layer; and removing the first compound semiconductor layer by etching to separate the second compound semiconductor layer from the semiconductor substrate. . In this case, the semiconductor substrate and the second compound semiconductor layer are both gallium arsenide, and the first compound semiconductor layer is aluminum arsenide.
(作 用) 本発明の電界効果型トランジスタの製造方法を用いる
ことにより、厚みの均一性が極めて良好で、かつ加工ひ
ずみが全く生じない化合物半導体基板の薄層化が達成さ
れるために、高い歩留りでバイアホール、及びPHS構造
を有する電界効果型トランジスタを提供することが可能
となる。(Operation) By using the method for manufacturing a field-effect transistor of the present invention, the thickness of a compound semiconductor substrate having extremely good uniformity in thickness and no processing strain can be reduced, and therefore, a high level is achieved. It is possible to provide a field-effect transistor having a via hole and a PHS structure with a high yield.
(実施例) 以下、本発明の一実施例として、半導体基板および第
2の化合物半導体層としてGaAsを、第1の化合物半導体
層としてAlAsを用い、バイアホールおよびPHS構造のGaA
s FETを製造する工程につき、図面を参照して説明す
る。EXAMPLES Hereinafter, as one example of the present invention, GaAs is used as a semiconductor substrate and a second compound semiconductor layer, AlAs is used as a first compound semiconductor layer, and GaAs having a via hole and a PHS structure is used.
The process of manufacturing the sFET will be described with reference to the drawings.
第1図(a)に示すように、半絶縁性GaAs基板11上
に、有機金属気相成長(MOCVD)法により、厚さ20μm
のアンドープAlAs層12、厚さ30μmのアンドープ(高抵
抗)GaAs層13、及び厚さ0.1μmのn型GaAs層2を連続
して成長させる。この第1図(a)において、GaAs基板
11が本発明における半導体基板に、AlAs層12が第1の化
合物半導体層に、アンドープGaAs13及びn型GaAs層2が
第2の化合物半導体層に相当する。As shown in FIG. 1 (a), on a semi-insulating GaAs substrate 11, a thickness of 20 μm is formed by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
An undoped AlAs layer 12, a 30 μm thick undoped (high resistance) GaAs layer 13, and a 0.1 μm thick n-type GaAs layer 2 are successively grown. In FIG. 1A, a GaAs substrate
Reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate in the present invention, AlAs layer 12 corresponds to a first compound semiconductor layer, and undoped GaAs 13 and n-type GaAs layer 2 correspond to a second compound semiconductor layer.
第1図(a)に示す如く形成されたエピタキシャルウ
エハ上に、周知の方法によりソース電極3a,3bドレイン
電極4a,4b及びゲート電極5a,5bよりなる複数個のFETを
形成する(第1図(b))。次に、上記ウエハをワック
ス等により治具(図示せず)に固定し、弗酸/過酸化水
素/水混液に浸す。上記混液は、AlAs層12のみをエッチ
ングし、GaAs層2はほとんど侵されないため、GaAs基板
11が分離し、第1図(c)に示す構造が得られる。この
後の工程は、第2図(b)、(c)によって示した従来
例と同じであり、アンドープGaAs層の裏面よりソース電
極3a,3bに達する貫通孔(バイアホール)6を形成し
(第1図(d))、金蒸着及び金めっき層(7)を設け
て第1図(e)に示す構造の電界効果型トランジスタが
完成する。On the epitaxial wafer formed as shown in FIG. 1A, a plurality of FETs comprising source electrodes 3a, 3b, drain electrodes 4a, 4b and gate electrodes 5a, 5b are formed by a known method (FIG. 1). (B)). Next, the wafer is fixed to a jig (not shown) with wax or the like, and immersed in a mixed solution of hydrofluoric acid / hydrogen peroxide / water. Since the above mixed solution etches only the AlAs layer 12 and hardly damages the GaAs layer 2, the GaAs substrate
11 are separated, and the structure shown in FIG. 1 (c) is obtained. Subsequent steps are the same as in the conventional example shown in FIGS. 2B and 2C, and a through-hole (via hole) 6 reaching the source electrodes 3a and 3b from the back surface of the undoped GaAs layer is formed (FIG. (FIG. 1 (d)), a gold deposition and a gold plating layer (7) are provided to complete the field effect transistor having the structure shown in FIG. 1 (e).
上記工程においては、基板研磨が不要であるため研磨
による基板の割れ、欠けや、加工ひずみは全く生じな
い。また薄層化後のGaAs層の厚さは、エピタキシャル成
長時の成長層の厚さで決まるため、厚さの制御性が増す
と共に、厚み均一性も±3%(GaAs層厚が30μmの場合
には±1μm)以内に抑えられる。In the above step, since substrate polishing is not required, cracking, chipping, and processing distortion of the substrate due to polishing do not occur at all. Since the thickness of the GaAs layer after thinning is determined by the thickness of the grown layer during epitaxial growth, the controllability of the thickness is increased, and the thickness uniformity is ± 3% (when the GaAs layer thickness is 30 μm, Is within ± 1 μm).
なお、上に述べた実施例においては、半導体基板とし
てGaAs基板、第1の化合物半導体層としてAlAs層、第2
の化合物半導体層としてGaAs層を用いた場合について例
示したが、本発明はこれら半導体材料に拘束されるもの
ではなく、例えば、半導体基板としてSiを用いる場合
や、第2の化合物半導体層としてInGaAs層等を用いる場
合にも本発明を適用できる。In the embodiment described above, a GaAs substrate is used as a semiconductor substrate, an AlAs layer is used as a first compound semiconductor layer, and a second
Although the case where a GaAs layer is used as the compound semiconductor layer has been exemplified, the present invention is not limited to these semiconductor materials. For example, the case where Si is used as the semiconductor substrate or the case where an InGaAs layer is used as the second compound semiconductor layer The present invention can be applied to the case of using the method.
また実施例で述べた結晶成長方法や、結晶層厚につい
ても拘束されるものでないことは勿論である。In addition, it goes without saying that the crystal growth method and the crystal layer thickness described in the embodiments are not restricted.
以上述べたように本発明によれば、半導体基板を薄層
化する工程が含まれる電界効果型トランジスタの製造に
おいて、半導体基板の薄層化を機械的手段によらずに達
成できるので、歩留りが顕著に向上するとともに、電界
効果型トランジスタの品質を向上できるなどの顕著な効
果を奏する。As described above, according to the present invention, in the production of a field-effect transistor including a step of thinning a semiconductor substrate, the semiconductor substrate can be thinned without using mechanical means. The effect is remarkably improved, and remarkable effects such as the quality of the field effect transistor can be improved.
第1図は本発明に係る電界効果型トランジスタの製造方
法を工程順に示すいずれも断面図、第2図は従来例の電
界効果型トランジスタの製造方法を工程順に示すいずれ
も断面図である。 1,11……半絶縁性GaAs基板(半導体基板)、 3a,3b……ソース電極、4a,4b……ドレイン電極、 5a,5b……ゲート電極、6……貫通孔、 12……アンドープAlAs層(第1の化合物半導体層)、 13……アンドープGaAs層(第2の化合物半導体層)FIG. 1 is a sectional view showing a method of manufacturing a field-effect transistor according to the present invention in the order of steps, and FIG. 2 is a sectional view showing a method of manufacturing a conventional field-effect transistor in the order of steps. 1,11 ... semi-insulating GaAs substrate (semiconductor substrate), 3a, 3b ... source electrode, 4a, 4b ... drain electrode, 5a, 5b ... gate electrode, 6 ... through hole, 12 ... undoped AlAs Layer (first compound semiconductor layer) 13... Undoped GaAs layer (second compound semiconductor layer)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/337 - 21/338 H01L 27/095 - 27/098 H01L 29/775 - 29/778 H01L 29/80 - 29/812 H01L 21/78 - 21/786 H01L 21/306 - 21/3063 H01L 21/308 H01L 21/465 - 21/467──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/337-21/338 H01L 27/095-27/098 H01L 29/775-29/778 H01L 29 / 80-29/812 H01L 21/78-21/786 H01L 21/306-21/3063 H01L 21/308 H01L 21/465-21/467
Claims (2)
と、第2の化合物半導体層とをエピタキシャル成長させ
る工程と、前記第2の化合物半導体層上に電界効果型ト
ランジスタを形成する工程と、前記第1の化合物半導体
層をエッチングにより除去して前記第2の化合物半導体
層を前記半導体基板から分離する工程を含む電界効果型
トランジスタの製造方法。A step of epitaxially growing a first compound semiconductor layer and a second compound semiconductor layer on a semiconductor substrate; and a step of forming a field-effect transistor on the second compound semiconductor layer. A method for manufacturing a field-effect transistor, comprising a step of removing the first compound semiconductor layer by etching to separate the second compound semiconductor layer from the semiconductor substrate.
れも砒化ガリウムであり、かつ、第1の化合物半導体層
が砒化アルミニウムである請求項1に記載の電界効果型
トランジスタの製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the semiconductor substrate and the second compound semiconductor layer are both gallium arsenide, and the first compound semiconductor layer is aluminum arsenide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22133989A JP2774597B2 (en) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | Method for manufacturing field effect transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22133989A JP2774597B2 (en) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | Method for manufacturing field effect transistor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0384936A JPH0384936A (en) | 1991-04-10 |
| JP2774597B2 true JP2774597B2 (en) | 1998-07-09 |
Family
ID=16765257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22133989A Expired - Lifetime JP2774597B2 (en) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | Method for manufacturing field effect transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2774597B2 (en) |
-
1989
- 1989-08-28 JP JP22133989A patent/JP2774597B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0384936A (en) | 1991-04-10 |
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