【手続補正書】
【提出日】平成19年1月11日(2007.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半絶縁性基板と、
前記半絶縁性基板上にメサ構造部として設けられていて、かつチャネル活性層を中間層として含む化合物半導体の積層構造体と、
前記積層構造体上にそれぞれ設けられていて、前記メサ構造部の上面においてチャネル長方向に、互いに離間して設けられている第１金属主電極及び第２金属主電極と、
前記第１及び第２金属主電極間の前記メサ構造部の領域であって、チャネル幅方向に対向する当該領域の端部領域に、前記メサ構造部の上面から前記チャネル活性層よりも深い位置にまで、互いに離間して設けられている第１及び第２イオン注入領域と、
前記第１イオン注入領域内から、前記チャネル活性層の上側を越えて、前記第２イオン注入領域内へと前記チャネル幅方向に沿って設けられている金属制御電極と
を具えることを特徴とする半導体素子。
【請求項２】
半絶縁性基板と、
前記半絶縁性基板上にメサ構造部として設けられていて、かつチャネル活性層及び該チャネル活性層とヘテロ接合しているドナー層をそれぞれ中間層として含む、化合物半導体の積層構造体と、
前記積層構造体上にそれぞれ設けられていて、前記メサ構造部の上面においてチャネル長方向に、互いに離間して設けられている第１金属主電極及び第２金属主電極と、
前記第１及び第２金属主電極間の前記メサ構造部の領域であって、チャネル幅方向に対向する当該領域の端部領域に前記メサ構造部の上面から前記チャネル活性層よりも深い位置にまで、互いに離間して設けられている第１及び第２イオン注入領域と、
前記第１イオン注入領域内から、前記チャネル活性層の上側を越えて、前記第２イオン注入領域内へと前記チャネル幅方向に沿って設けられている金属制御電極と
を具えることを特徴とする半導体素子。
【請求項３】
ＩｎＰ基板と、
前記ＩｎＰ基板上に、ＩｎＡｌＡｓバッファ層、該ＩｎＡｌＡｓバッファ層上に設けられているＩｎＧａＡｓチャネル活性層、該ＩｎＧａＡｓチャネル活性層上に形成されているＩｎＡｌＡｓドナー層及び該ＩｎＡｌＡｓドナー層上に形成されているｎ+−ＩｎＧａＡｓキャップ層を含み、メサ構造部として形成されている化合物半導体の積層構造体と、
前記積層構造体上にそれぞれ設けられていて、ｎ+−ＩｎＧａＡｓキャップ層の上面において互いに離間して設けられている第１金属主電極及び第２金属主電極と、
前記メサ構造部内である前記第１及び第２金属主電極間の領域であって、チャネル幅方向に対向する当該領域の端部領域に前記ｎ+−ＩｎＧａＡｓキャップ層の上面から、前記ＩｎＧａＡｓチャネル活性層よりも深い位置にまで互いに離間して設けられている第１及び第２イオン注入領域と、
前記第１及び第２金属主電極を含む前記メサ構造部の上側に設けられているスペーサ層間膜と、
前記第１金属主電極と前記第２金属主電極との間の、前記ＩｎＡｌＡｓドナー層上に、前記ｎ+−ＩｎＧａＡｓキャップ層を非接触で貫通し、前記スペーサ層間膜を貫通して直立して設けられている金属制御電極とを具え、
前記金属制御電極は、チャネル幅方向に沿って、前記第１及び第２イオン注入領域内まで延在しており、かつ前記スペーサ層間膜上を前記メサ構造部の外側まで延在している
ことを特徴とする半導体素子。
【請求項４】
前記第１及び第２イオン注入領域は、前記チャネル幅方向に前記メサ構造部の外側にまで延在していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体素子。
【請求項５】
ＩｎＰ基板と、
前記ＩｎＰ基板上に、ＩｎＡｌＡｓバッファ層、該ＩｎＡｌＡｓバッファ層上に設けられているＩｎＧａＡｓチャネル活性層、該ＩｎＧａＡｓチャネル活性層上に形成されているＩｎＡｌＡｓドナー層及び該ＩｎＡｌＡｓドナー層上に形成されているｎ+−ＩｎＧａＡｓキャップ層を含み、メサ構造部として形成されている化合物半導体の積層構造体と、
前記積層構造体上にそれぞれ設けられていて、ｎ+−ＩｎＧａＡｓキャップ層の上面において互いに離間して設けられている第１金属主電極及び第２金属主電極と、
前記メサ構造部内である前記第１及び第２金属主電極間の領域であって、チャネル幅方向に対向する当該領域の端部領域に前記ｎ+−ＩｎＧａＡｓキャップ層の上面から、前記ＩｎＧａＡｓチャネル活性層よりも深い位置にまで互いに離間して設けられている第１及び第２イオン注入領域と、
前記第１金属主電極と前記第２金属主電極との間の、前記ＩｎＡｌＡｓドナー層上に、前記ｎ+−ＩｎＧａＡｓキャップ層を非接触で貫通して直立して設けられている金属制御電極とを具え、
前記金属制御電極は、チャネル幅方向に沿って、前記第１及び第２イオン注入領域内まで延在しており、かつ前記メサ構造部の外側まで延在していて、前記金属制御電極と、前記メサ構造部の側面とは空隙であるエアブリッジにより離間されている
ことを特徴とする半導体素子。
【請求項６】
前記第１及び第２イオン注入領域は、前記金属制御電極の直下の領域のみに形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体素子。
【請求項７】
前記第１及び第２イオン注入領域は、上方から平面的にみたとき、メサ構造部の上面のエッジ部から０．５μｍ〜１μｍ内側の範囲にまで設けられている領域であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体素子。
【請求項８】
前記第１及び第２イオン注入領域は、ボロン（Ｂ）又は酸素（Ｏ）のイオンが注入された半絶縁性領域であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体素子。
【請求項９】
ＩｎＰ基板と、
前記ＩｎＰ基板上に、メサ構造部として設けられているＩｎＡｌＡｓバッファ層、該ＩｎＡｌＡｓバッファ層上に設けられているＩｎＧａＡｓチャネル活性層及び該ＩｎＧａＡｓチャネル活性層上に形成されているＩｎＡｌＡｓドナー層、該ＩｎＡｌＡｓドナー層上に形成されているｎ+−ＩｎＧａＡｓキャップ層を含む、化合物半導体の積層構造体と、
前記積層構造体上にそれぞれ設けられていて、ｎ+−ＩｎＧａＡｓキャップ層の上面において互いに離間して設けられている第１金属主電極及び第２金属主電極と、
前記第１及び第２金属主電極を含む前記メサ構造部の上側に設けられているスペーサ層間膜と、
前記第１金属主電極と前記第２金属主電極との間の、前記ＩｎＡｌＡｓドナー層上に、前記ｎ+−ＩｎＧａＡｓキャップ層を非接触で貫通し、前記スペーサ層間膜を貫通して直立して設けられている金属制御電極とを具え、
前記金属制御電極がまたがる側のメサ構造部の側面よりも内側である前記金属制御電極の下側であって、前記ＩｎＡｌＡｓバッファ層及び前記ＩｎＡｌＡｓドナー層の間に、前記スペーサ層間膜及び前記ＩｎＧａＡｓチャネル活性層に囲まれる空隙として設けられているエアギャップにより、前記金属制御電極と前記ＩｎＧａＡｓチャネル活性層とを離間している
ことを特徴とする半導体素子。
【請求項１０】
半絶縁性基板上に、チャネル活性層を中間層として含む、化合物半導体の積層構造体を形成する工程と、
前記積層構造体に対し、イオン注入を行って、第１及び第２膨大部及びこれら膨大部間を連結するくびれ部を有する非イオン注入領域と、該非イオン注入領域によって囲まれ、該くびれ部を挟んで対向して設けられ、及び前記積層構造体の表面から前記チャネル活性層よりも深い位置にまで達する第１及び第２イオン注入層とに区画する工程と、
前記積層構造体の表面に、平面的にみて前記くびれ部を中心として、その周辺の前記第１及び第２膨大部、及び第１及び第２イオン注入層の一部分にわたる内側領域を設定し、該内側領域の外周領域を、前記積層構造体の表面から前記半絶縁性基板が露出するまでエッチングして、第１及び第２メサ膨大部と第１及び第２メサイオン注入領域とを含む、メサ構造部を形成する工程と、
前記第１及び第２メサ膨大部上に、第１及び第２金属主電極を、それぞれ形成する工程と、
前記第１及び第２金属主電極が設けられている前記メサ構造部の上側全面を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜に、前記第１及び第２金属主電極間を該第１及び第２金属主電極間方向と直交する方向に延在し、前記くびれ部の非イオン注入領域の表面及び前記第１及び第２メサイオン注入領域の表面の一部分を連続的に露出する細長の第１開口部を形成する工程と、
前記第１開口部に露出する前記非イオン注入領域の部分及び前記第１及び第２メサイオン注入領域の部分を、前記チャネル活性層に非到達の深さまでエッチングして、前記第１及び第２金属主電極間方向の幅が、前記第１開口部の幅よりも幅広のリセスを形成する工程と、
前記リセスの底面に直立し、前記第１開口部を貫通し、該第１開口部の延在方向の両端部分が前記第１及び第２メサイオン注入領域内にある金属制御電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項１１】
半絶縁性基板上に、チャネル活性層を中間層として含む、化合物半導体の積層構造体を形成する工程と、
前記積層構造体に対し、イオン注入を行って、第１及び第２膨大部及びこれら膨大部間を連結するくびれ部を有する非イオン注入領域と、該非イオン注入領域によって囲まれ、前記くびれ部を挟んで対向して設けられ、及び前記積層構造体の表面から前記チャネル活性層よりも深い位置にまで達する第１及び第２イオン注入層とに区画する工程と、
前記積層構造体の表面に、平面的にみて前記くびれ部を中心として、その周辺の前記第１及び第２膨大部、及び第１及び第２イオン注入層の一部分にわたる内側領域を設定し、該内側領域の外周領域を、前記積層構造体の表面から前記イオン注入が行われていない領域が露出するまでエッチングして、第１及び第２メサ膨大部と第１及び第２メサイオン注入領域とを含む、メサ構造部を形成する工程と、
前記第１及び第２メサ膨大部上に、第１及び第２金属主電極を、それぞれ形成する工程と、
前記第１及び第２金属主電極が設けられている前記メサ構造部の上側全面を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜に、前記第１及び第２金属主電極間を該第１及び第２金属主電極間方向と直交する方向に延在し、前記くびれ部の非イオン注入領域の表面及び前記第１及び第２メサイオン注入領域の表面の一部分を連続的に露出する細長の第１開口部を形成する工程と、
前記第１開口部に露出する前記非イオン注入領域の部分及び前記第１及び第２メサイオン注入領域の部分を、前記チャネル活性層に非到達の深さまでエッチングして、前記第１及び第２金属主電極間方向の幅が、前記第１開口部の幅よりも幅広のリセスを形成する工程と、
前記リセスの底面に直立し、前記第１開口部を貫通し、該第１開口部の延在方向の両端部分が前記第１及び第２メサイオン注入領域内にある金属制御電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
半絶縁性基板上に、チャネル活性層を中間層として含む、化合物半導体の積層構造体を形成する工程と、
前記積層構造体の表面に内側領域を設定し、該内側領域の外周領域を、該積層構造体の表面から前記半絶縁性基板が露出するまでエッチングして、メサ構造部を形成する工程と、
前記メサ構造部に対しイオン注入を行って、第１及び第２メサ膨大部及びこれらメサ膨大部間を連結するくびれ部を有する非イオン注入領域と、該非イオン注入領域によって囲まれ、該くびれ部を挟んで対向して設けられ、及び前記メサ構造部の表面から前記チャネル活性層よりも深い位置まで達する第１及び第２メサイオン注入領域とを形成する工程と、
前記第１及び第２メサ膨大部上に、第１及び第２金属主電極を、それぞれ形成する工程と、
前記第１及び第２金属主電極が設けられている前記メサ構造部の上側全面を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜に、前記第１及び第２金属主電極間を該第１及び第２金属主電極間方向と直交する方向に延在し、前記くびれ部の非イオン注入領域の表面及び前記第１及び第２メサイオン注入領域の表面の一部分を連続的に露出する細長の第１開口部を形成する工程と、
前記第１開口部に露出する前記非イオン注入領域の部分及び前記第１及び第２メサイオン注入領域の部分を、前記チャネル活性層に非到達の深さまでエッチングして、前記第１及び第２金属主電極間方向の幅が、前記第１開口部の幅よりも幅広のリセスを形成する工程と、
前記リセスの底面に直立し、前記第１開口部を貫通し、該第１開口部の延在方向の両端部分が前記第１及び第２メサイオン注入領域内にある金属制御電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項１３】
半絶縁性基板上に、チャネル活性層を中間層として含む、化合物半導体の積層構造体を形成する工程と、
前記積層構造体の表面に内側領域を設定し、該内側領域の外周領域を、該積層構造体の表面から前記チャネル活性層よりも下側の領域であって、前記半導体基板には非到達の領域までエッチングして、メサ構造部を形成する工程と、
前記メサ構造部に対しイオン注入を行って、第１及び第２メサ膨大部及びこれらメサ膨大部間を連結するくびれ部を有する非イオン注入領域と、該非イオン注入領域によって囲まれ、該くびれ部を挟んで対向して設けられ、及び前記メサ構造部の表面から前記チャネル活性層よりも深い位置まで達する第１及び第２メサイオン注入領域とを形成する工程と、
前記第１及び第２メサ膨大部上に、第１及び第２金属主電極を、それぞれ形成する工程と、
前記第１及び第２金属主電極が設けられている前記メサ構造部の上側全面を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜に、前記第１及び第２金属主電極間を該第１及び第２金属主電極間方向と直交する方向に延在し、前記くびれ部の非イオン注入領域の表面及び前記第１及び第２メサイオン注入領域の表面の一部分を連続的に露出する細長の第１開口部を形成する工程と、
前記第１開口部に露出する前記非イオン注入領域の部分及び前記第１及び第２メサイオン注入領域の部分を、前記チャネル活性層に非到達の深さまでエッチングして、前記第１及び第２金属主電極間方向の幅が、前記第１開口部の幅よりも幅広のリセスを形成する工程と、
前記リセスの底面に直立し、前記第１開口部を貫通し、該第１開口部の延在方向の両端部分が前記第１及び第２メサイオン注入領域内にある金属制御電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項１４】
半絶縁性基板上に、チャネル活性層を中間層として含む、化合物半導体の積層構造体を形成する工程と、
前記積層構造体に対し、イオン注入を行って、第１及び第２膨大部及びこれら膨大部間を連結するくびれ部を有する非イオン注入領域と、該非イオン注入領域によって囲まれ、該くびれ部を挟んで対向して設けられ、及び前記積層構造体の表面から前記チャネル活性層よりも深い位置にまで達する第１及び第２イオン注入層とに区画する工程と、
前記積層構造体の表面に平面的にみて前記くびれ部を中心として、その周辺の前記第１及び第２膨大部及び第１及び第２イオン注入層の一部分にわたる内側領域を設定し、該内側領域の外周領域を、前記積層構造体の表面から前記半絶縁性基板が露出するまでエッチングして、第１及び第２メサ膨大部と第１及び第２メサイオン注入領域とを含む、メサ構造部を形成する工程と、
前記第１及び第２メサ膨大部を覆う第１及び第２金属主電極をそれぞれ形成する工程と、
前記第１及び第２金属主電極間を、該第１及び第２金属主電極間方向と直交する方向に延在する第１開口部であって、前記くびれ部の非イオン注入領域の表面及び前記第１及び第２メサイオン注入領域の表面の一部分を連続的に露出する細長の当該第１開口部を有し、及び前記くびれ部の非イオン注入領域及び前記第１及び第２メサイオン注入領域を覆う第１レジスト層を形成する工程と、
前記第１開口部の幅と同一幅で連通するとともに、該第１開口部の延在方向の両端側から前記メサ構造部外へと延在する第２開口部を有し、及び前記第１レジスト層と前記第１及び第２金属主電極とを含む前記基板の上側全面を覆う第２レジスト層を形成する工程と、
前記第２レジスト層と前記第２開口部とを含む上側全面に金属層を蒸着形成した後にリフトオフ工程を行って、前記第１及び第２レジスト層を除去して前記金属層の残存部分で金属制御電極を形成するとともに、該金属制御電極と前記第１及び第２メサイオン注入領域との間に空隙を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項１５】
半絶縁性基板上に、チャネル活性層を中間層として含む、化合物半導体の積層構造体を形成する工程と、
前記積層構造体に対し、イオン注入を行って、第１及び第２膨大部及びこれら膨大部間を連結するくびれ部を有する非イオン注入領域と、該非イオン注入領域によって囲まれ、該くびれ部を挟んで対向して設けられ、及び前記積層構造体の表面から前記チャネル活性層よりも深い位置にまで達する第１及び第２イオン注入層とに区画する工程と、
前記積層構造体の表面に平面的にみて前記くびれ部を中心として、その周辺の前記第１及び第２膨大部及び第１及び第２イオン注入層の一部分にわたる内側領域を設定し、該内側領域の外周領域を、前記積層構造体の表面から前記イオン注入が行われていない領域が露出するまでエッチングして、第１及び第２メサ膨大部と第１及び第２メサイオン注入領域とを含む、メサ構造部を形成する工程と、
前記第１及び第２メサ膨大部を覆う第１及び第２金属主電極をそれぞれ形成する工程と、
前記第１及び第２金属主電極間を、該第１及び第２金属主電極間方向と直交する方向に延在する第１開口部であって、前記くびれ部の非イオン注入領域の表面及び前記第１及び第２メサイオン注入領域の表面の一部分を連続的に露出する細長の当該第１開口部を有し、及び前記くびれ部の非イオン注入領域及び前記第１及び第２メサイオン注入領域を覆う第１レジスト層を形成する工程と、
前記第１開口部の幅と同一幅で連通するとともに、該第１開口部の延在方向の両端側から前記メサ構造部外へと延在する第２開口部を有し、及び前記第１レジスト層と前記第１及び第２金属主電極とを含む前記基板の上側全面を覆う第２レジスト層を形成する工程と、
前記第２レジスト層と前記第２開口部とを含む上側全面に金属層を蒸着形成した後にリフトオフ工程を行って、前記第１及び第２レジスト層を除去して前記金属層の残存部分で金属制御電極を形成するとともに、該金属制御電極と前記第１及び第２メサイオン注入領域との間に空隙を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項１６】
半絶縁性基板上に、予備バッファ層、該予備バッファ層の材料よりもエッチング速度が速い材料の予備チャネル活性層、前記バッファ層と同一の材料の予備キャップ層を順次に積層して化合物半導体の積層構造体を形成する工程と、
前記積層構造体の表面に内側領域を設定し、該内側領域の外周領域を前記積層構造体の表面から前記予備バッファ層の厚みの一部分まで、メサエッチングとこれに続くエッチングの速度の差を利用する選択エッチングとを行って、前記予備バッファ層、予備チャネル活性層、予備ドナー層及び予備キャップ層を、バッファ層と、ドナー層と、該バッファ層及びドナー層間に挟まれていて、全周にわたる周壁がこれら層の周壁よりも内側に後退して形成されたチャネル活性層と、前記ドナー層の、該チャネル活性層と対向する側に、該チャネル活性層と同形かつ同一の大きさのキャップ層とに加工してなる、平面形状が矩形の変形メサ構造部を得る工程と、
前記変形メサ構造部の両端部をそれぞれ覆い、かつその中央部を露出させて第１及び第２金属主電極をそれぞれ設ける工程と、
前記第１及び第２主電極と、前記変形メサ構造部を含む前記バッファ層の上側全面に、前記バッファ層及びドナー層間の、前記チャネル活性層の周壁の外側に空隙を残すようにして、層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜に、前記第１及び第２金属主電極間を該第１及び第２金属主電極間方向と直交する方向に、前記キャップ層の表面の一部分と前記ドナー層の一部分とを連続的に露出する細長の第１開口部を形成する工程と、
前記第１開口部に露出する前記キャップ層の一部分を前記チャネル活性層に非到達の深さまでエッチングして、前記第１及び第２金属主電極間方向の幅が前記第１開口部の幅よりも幅広のリセスを形成する工程と、
前記リセスの底面に直立し、前記第１開口部を貫通し、該第１開口部の延在方向に前記ドナー層を横切る金属制御電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
さらに、上述の非特許文献３に記載されている技術によれば、バンドギャップ幅を考慮すると、アクティブ領域以外の全ての領域をイオン注入により半絶縁状態として、良好な素子間分離特性を得ることは困難である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
第１及び第２イオン注入領域は、第１及び第２金属主電極間のメサ構造部の領域であって、チャネル幅方向に対向する当該領域の端部領域にメサ構造部の上面からチャネル活性層よりも深い位置にまで、互いに離間して設けられている。