DE3936507A1 - Selbstjustierter, planarer bipolartransistor mit heterouebergang und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Struktur und die Herstellung von Bipolartransistoren mit Heteroübergang, und insbesondere die Verwendung von selektiver Flächenionenimplantation bei der Bildung solcher Transistoren.

Bipolartransistoren mit Heteroübergang (HBT′s) ziehen augen­ blicklich das Interesse auf sich wegen ihrer Möglichkeiten bei Hochgeschwindigkeits- und Hochfrequenzanwendungen. Die vielleicht zwei populärsten derzeitigen Herstellungstechni­ ken für Hochgeschwindigkeits-HBT′s werden in folgenden Arti­ keln beschrieben: Der erste Artikel ist von Chang et al., "AlGaAs/GaAs Heterojunction Bipolar Transistors Fabricated Using a Self-Aligned Dual-Lift-Off Process", IEEE Electron Device Letters, Vol. EDL-8, Nr. 7, Juli 1987, Seite 303-5; der zweite Artikel ist von Nakajima et al., "High Speed AlGaAs/CaAs HBTs with Proton Implanted Buried Layers", IEDM Tech. Dig., Dezember 1986 (Los Angeles), Seite 266-269. In diesen Techniken werden die HBT′s durch Mesaätzung der epi­ taxial aufgewachsenen Bauteilstrukturen hergestellt. Tiefe Mesas sind erforderlich für Kollektorkontakte und möglicher­ weise für Bauteilisolation, wodurch die Herstellung von in­ tegrierten Schaltungen hoher Packungsdichte erschwert wird. Wichtiger jedoch ist, daß die Bauteile beachtliche parasi­ täre Kapazitäten besitzen und auf diese Weise ihre Geschwin­ digkeit auf Werte unterhalb ihrer äußersten Möglichkeit ver­ langsamen. Darüber hinaus sind die Bauteile nicht direkt kompatibel zur Integration mit anderen GaAs-Bauteilen wie Metallhalbleiterfeldeffekttransistoren (MESFET′s). Während der Emitter mit der Basis selbstjustiert ist, ist der Kol­ lektor nicht genau selbstjustiert mit entweder dem Emitter oder der Basis, wobei die Basis-Kollektorüberlappungsfläche nahezu dreimal so groß wie die Emitter-Basis-Übergangsfläche bei den HBT′s gemäß dem Stand der Technik ist. Dies erhöht die Basis-Kollektor-Kapazität, wodurch das Maximum der Be­ triebsfrequenz des Bauteils starkt begrenzt wird. Es ist ebenfalls schwierig, während der Herstellung die Gleichför­ migkeit der Tiefe des Ätzschrittes zur Basis zu steuern, was zu einer geringen Ausbeute führt. Ein anderes Problem ist, da der Emitter nur eine Weite von wenig über einem Mikrome­ ter hat, daß der Emitterkontakt zum Überlappen und Kurz­ schließen des Basiskontakts neigt. Schließlich ist das Bau­ teil nicht planar, da der Kollektorkontakt beträchtlich un­ terhalb dem Pegel des Emitterkontakts liegt.

Das oben beschriebene Bauteil ist vollständig durch moleku­ lare Strahlepitaxie (MBE) oder durch chemisches Aufdampfen (CVD), auf die Oberfläche wirkend, aufgewachsen. Ein anderer HBT-Typ wird mit einem Prozeß hergestellt, der eine zweistu­ fige Epitaxiebeschichtung mit einer hinzukommenden selekti­ ven Ionenimplantation der Basen verwendet. Dies wird von Tully et al. in "A Fully Planar Heterojunction Bipolar Tran­ sistor", IEEE Electron Device Letters, Vol. EDL-7, Nr. 11, November 1986, Seite 615-17 beschrieben. Während die Ober­ fläche dieses Bauteils im wesentlichen planar ist, sind Ba­ sis und Kollektor nicht selbstjustiert. Wegen einer hohen Basis-Kollektor-Kapazität ist das Bauteil relativ langsam und besitzt einen Kollektorkontakt mit hohem Widerstand.

Ein vollständig planarer HBT in einer "Emitter-down"-Konfi­ guration ist von S. Evans et al. in "GaAs HBT LSI/VLSI Fa­ brication Technology", 1987 GaAs IC Symposium Tech. Digest, 1987, Seite 109-112, offenbart. In diesem invertierten Bau­ teil wird die Basis mit Ionenimplantation durch eine obere Kollektorschicht dotiert, wobei der Emitter auf der Unter­ seite des HBT geformt ist. Das Bauteil ist für digitale Lo­ gikanwendungen bei hoher Packungsdichte vorgesehen, wobei die Schaltgeschwindigkeiten beachtlich unterhalb den Schalt­ geschwindigkeiten gemäß dem Stand der Technik liegen. Das Bauteil ist nicht selbstjustiert und wird durch eine hohe Kapazität charakterisiert, wodurch es langsam in der Ge­ schwindigkeit wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Hochgeschwindig­ keits-, selbstjustierten HBT bereitzustellen, der im wesentlichen planar ist, in integrierten Schaltungen mit ho­ her Packungsdichte verwendet werden kann und vollständig kompatibel mit der GaAs-MESFET-Herstellung ist. Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Herstellungs­ technik für ein solches Bauteil bereitzustellen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des An­ spruchs 1 bzw. 7 bzw. 10 bzw. 15.

Eine Transistor-Basisschicht eines Dotierungstypes wird auf einem halbisolierenden Substrat (semi-insulating substrate) gebildet, und ein Emitter von entgegengesetzter Dotierung wird über der Basisschicht errichtet. Der Emitter bildet einen Übergang mit der Basisschicht über einer definierten Fläche. Ein Kollektorgebiet von zu der Basisschicht entge­ gengesetzter Dotierung wird unterhalb der Basisschicht her­ gestellt, um damit einen Übergang über einer definierten Fläche zu bilden, welche im wesentlichen mit dem Basis-Emit­ ter-Übergang ausgerichtet ist. Eine verdeckte Leitungs­ schicht innerhalb des Substrats bildet eine elektrische Ver­ bindung mit der Kollektorgebiet. Es werden dann Basis- und Emitterkontakte vorgesehen. Ein Kollektorkontakt zu dem Kol­ lektorgebiet wird über die verdeckte Schicht seitwärts zu dem Kollektorgebiet hergestellt.

In der bevorzugten Ausführungsform ist das Kollektorgebiet leicht dotiert, während die verdeckte Schicht vom selben Do­ tierungstyp, jedoch stark dotiert ist, und die Unterseite des Kollektorgebiets kontaktiert. Eine Ausdehnung des Kol­ lektorgebiets erstreckt sich seitlich über die verdeckte Schicht derart, daß der Kollektorkontakt einen elektrischen Kontakt mit der verdeckten Schicht durch die Kollektorge­ bietsausdehnung errichtet. Die Ausdehnung beinhaltet ein ge­ nerelles Leitungsionenimplantierungsgebiet (entweder einer tatsächlichen Implantierung oder ein diffuses Gebiet), wel­ ches sich von dem Kollektorkontakt herunter zu der verdeck­ ten Schicht erstreckt.

Eine im wesentlichen planare Oberfläche wird durch Bereit­ stellung des Kollektorkontakts als eine generell leitende Schicht des Halbleitermaterials von zu dem Emitter im we­ sentlichen gleicher Dicke gebildet, welcher durch einen me­ tallischen Kontakt überragt wird. Dies erlaubt der Dicke des Kollektorgebiets im wesentlichen größer zu sein als entweder die Dicke der Basisschicht oder die Dicke des Emitters, ohne die Ebenheit herabzusetzen.

Die Basisschicht besitzt vorzugsweise ein aktives Gebiet, welches die Basis-Emitter- und die Basis-Emitter-Kollektor- Übergänge zusammen mit einer Ausdehnung bildet, welche sich seitlich von dem aktiven Gebiet zu dem Basiskontakt er­ streckt. Die Basisausdehnung ist im wesentlichen dicker und besitzt eine im wesentlichen kleineren spezifischen Wider­ stand in seitlicher Richtung als das aktive Basisgebiet.

Bei der bevorzugten Methode der Herstellung des HBT wird die dotierte Basisschicht in einer selektiven Fläche auf dem halbisolierenden Halbleitersubstrat gebildet. Die ausgerich­ teten Basis-Emitter- und Basis-Kollektor-Übergänge werden definiert durch eine Öffnung in einer Maske, welche über die dotierte Basisschicht plaziert wird. Dotierungsteilchen von zu der Basisdotierung entgegengesetztem Dotierungstyp werden in das Substrat unmittelbar unter die Basisschicht durch den Übergang implantiert, welcher die Öffnung zum Bilden des Kollektorgebiets definiert. Dann wird ein Emitter über der Basis durch dieselbe Maskenöffnung gebildet. Die Maske weist eine elektrisch isolierende Bodenschicht auf, welche durch eine implantierungsabsorbierende Schicht überragt wird. Der Übergang, welcher die Öffnung definiert, wird in der implan­ tierungsabsorbierenden Schicht zur Implantierung des Kollek­ torgebiets gebildet, während der Übergang, welcher die Öff­ nung definiert, in der isolierenden Schicht in Überdeckung mit der Öffnung in der implantierungsabsorbierenden Schicht zur Bildung des Emitters gebildet wird. Die implantierungs­ absorbierende Schicht kann vor der Bildung des Emitters ent­ fernt werden, welche entweder epitaxial aufgewachsen ist oder durch chemische Aufdampfung oberhalb der Basisschicht beschichtet wurde.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das Layout eines HBT gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 Querschnitte des HBT entsprechend der Schnitt­ linien 2-2 bzw. 3-3 von Fig. 1;

Fig. 4-8 Querschnitte, welche die aufeinanderfolgenden Herstellungsschritte des in Fig. 1-3 dargestellten HBT aufzeigen.

Fig. 1 bis 3 zeigt die grundsätzliche Anordnung einer bevor­ zugten Ausführungsform der Erfindung. Ein HBT wird auf einem halbisolierenden Substrat 2, vorzugsweise GaAS, gebildet. Das Bauteil setzt sich zusammen aus einer vertikalen Anord­ nung eines Emitters 4 über einem aktiven Basisgebiet 6, un­ ter dem in dem Substrat ein Kollektorgebiet 8 gebildet ist. Das aktive Basisgebiet 6 ist Teil einer längeren Basis­ schicht 10, welches sich weiter über das Substrat erstreckt, das aktive Gebiet besitzt jedoch eine dünnere Dicke als die verbleibende Basisschicht. Das aktive Basisgebiet 6 wird be­ grenzt und definiert entlang seinen längeren Seiten durch innere entgegentretende Wände eines Paares isolierender Blöcke 12. Ein Basis-Emitter-Übergang 13 wird zwischen den isolierenden Blöcken 12 gebildet und ist senkrecht ausge­ richtet mit dem Basis-Kollektor-Übergang 12. Die Basis-Emit­ ter- und Basis-Kollektor-Übergänge sind so im wesentlichen miteinander ausgerichtet, was ein bedeutsames Anwachsen der Betriebsgeschwindigkeit des HBT verglichen mit früheren Bau­ teilen, die nicht vollständig ausgerichtet sind, zur Folge hat. Die einzig bedeutsame nicht ausgerichtete Fläche findet sich am linken Ende der Übergangsfläche (am besten gezeigt nahe der Mitte von Fig. 3), wo das aktive Basisgebiet das Kollektorgebiet 8 leicht über die Grenze des Emitters 4 überlappt. Die Überlappung ist während des Ablaufes bewußt vorgesehen, um sicherzustellen, daß sich der Emitter nicht über die Basis erstreckt und, herrührend von Prozeßtoleran­ zen, den Kollektor kontaktiert. Der Betrag der Überlappung ist jedoch relativ klein (etwa 1 bis 2 Mikrometer) vergli­ chen mit der ganzen Länge des aktiven Basisgebiets (typi­ scherweise etwa 30 Mikrometer). Zusammen mit der Tatsache, daß das aktive Basisgebiet wesentlich länger als weit ist (typischerweise beträgt die Länge etwa 30 Mikrometer und die Weite 1 bis 2 Mikrometer), ist der eigentliche Betrag der Mißausrichtung zwischen den Basis-Emitter- und den Basis- Kollektor-Übergängen sehr klein und beeinträchtigt kaum die Betriebsvorteile eines Bauteils mit absoluter Ausrichtung.

Das Kollektorgebiet 8 ist relativ leicht dotiert. Ein elek­ trischer Kontakt zu dem Gebiet wird über eine verdeckte Schicht 16 von höherer Dotierungskonzentration und Leitfä­ higkeit hergestellt. Die verdeckte Schicht 16 kontaktiert die Unterseite des Kollektorgebiets 8 und erstreckt sich seitlich von dem Transistorübergang unter einer seitlichen Ausdehnung 18 des Kollektorgebiets. Eine stark dotierte Im­ plantierung 20 ragt durch die Kollektorausdehnung nach un­ ten, um die verdeckte Schicht 16 zu kontaktieren. Die Im­ plantierung 20 ist genügend dotiert, um im wesentlichen leitfähig zu sein und dadurch eine elektrische Verbindung zwischen der Oberfläche und der Unterseite des Kollektors 8 über die verdeckte Schicht 16 vorzusehen.

Um die Ebenheit des Bauteils zu erhöhen, ist eine n-dotierte Schicht 22, welche zum Emitter 4 identisch ist, über der leitenden Implantierung 20 aufgewachsen. Es wird darauf ab­ gezielt, die Variation in der Höhe der verschiedenen Bautei­ lelemente über die Oberfläche des Substrats - besonders im Vergleich mit der ganzen Tiefe des Bauteils - zu reduzieren. Eine metallische Kollektor-Kontaktfläche 24 wird über der n- Typ-Schicht 22 gebildet. Die metallische Basis-Kontaktfläche 22 ist vorgesehen über den Teilen der Basisschicht 10 seit­ lich des aktiven Gebiets 6. Die Kollektor-Kontaktfläche 24 bildet einen elektrischen Kontakt mit dem Kollektorgebiet über das generell leitende n-dotierte Gebiet 22, die Implan­ tierung 20 und die verdeckte Schicht 16. Die Basis-Kontakt­ fläche 26 stellt einen elektrischen Kontakt her mit dem ak­ tiven Basisgebiet 6 über die seitlichen Teile der Basis­ schicht 10, welche dicker sind und einen niedrigeren spezi­ fischen Widerstand als das aktive Basisgebiet haben.

Um einen Emitterkontakt zu bilden, ragt eine Ausdehnung 30 des Emitters entlang der Substratoberfläche auf den entge­ gengesetzten Seiten des Emitters entlang der Substratober­ fläche auf den entgegensetzten Seiten des Bauteiles von dem Kollektorkontakt. Sowohl der Emitter 4 als auch seine Aus­ dehnung 30 werden durch eine leitende Metallschicht 32 über­ ragt, welche dem Halbleiter als Ohm′scher Kontakt mit gerin­ gem Widerstand dient. Auf diese Weise bildet derselbe Halb­ leiter 4, 30 und Metallkontakt 32, welcher die Emitterstruk­ tur bildet, die Kollektorkontaktstruktur 22, 24 über dem vertikal hochleitenden Kanal 20 zu dem verborgenen Kollektor 16. Der Basiskontakt ist selbstjustiert zu dem Emitterstrei­ fen 4 und dem Emitterkontakt 32 entlang der Länge des akti­ ven Gebiets 6, wie unten erklärt.

Es folgen typische Spezifikationen des Bauteils, die als Beispiel, jedoch nicht zur Begrenzung dienen sollen. Das ak­ tive Basisgebiet 6 kann eine Dicke von etwa 0,08 Mikrometer, die seitlichen Teile der Basisschicht 10 eine Dicke von etwa 0,2 Mikrometer, der Emitter 4 etwa 0,5 Mikrometer, das Kol­ lektorgebiet 8 und die verdeckte Schicht 16 etwa jeweils 0,7 Mikrometer und die planare Hilfsschicht 22 eine Dicke gleich der des Emitters von etwa 0,5 Mikrometer aufweisen. Typische Dotierungsbereiche sind: 1-10×10¹⁹/cm³ für das aktive Basis­ gebiet 6, 3-5×10¹⁷/cm³ für den Emitter und die Schicht 22, 1-5×10¹⁶/cm³ für das Kollektorgebiet 8 und 10 ¹⁸/cm³ für die verdeckte Schicht 16 und die Impantierung 20.

Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung des HBT gemäß Fig. 1 bis 3 wird durch Fig. 4 bis 8 erläutert. Fig. 4 zeigt einen Anfangsschritt der Fabrikation. Die p⁺-GaAs Basis­ schicht 10 wird zuerst epitaxial über dem GaAs-Substrat 2 aufgewachsen, wobei entweder molekulare Strahlepitaxie oder metallisch organisches chemisches Aufdampfen verwendet wird. An diesem Punkt ist das aktive Basisgebiet noch nicht gebil­ det. Die gewünschten Dimensionen der Basisschicht werden durch ein selektives Masken- und Ätzverfahren erzielt. Da­ nach wird die ganze Oberfläche mit einer Isolierungsschicht 36 wie etwa SiO₂ beschichtet. Daran schließt eine Beschich­ tung der Isolierungsschicht mit Fotolack 38 an. Eine Öffnung 40 wird in dem Fotolack durch standardlithografische Techni­ ken unmittelbar über dem Gebiet gebildet, das für die Emit­ ter-Basis- und Basis-Kollektor-Übergänge bestimmt ist. Als nächstes wird eine Siliziumimplantatierung mit hoher Energie durch die Öffnung 40 erzeugt, um das Kollektorgebiet 8 und die verdeckte Schicht 16 zu bilden. An einem Exemplar wurde die Implantatierung bei einem MeV durchgeführt. Der die Öff­ nung 40 umgebende Fotolack 38 verhütet das Durchdringen von Implantierungsionen und beschränkt dadurch die Implantierung auf gewünschte Gebiete innerhalb des Substrates. Die Kollek­ torkontaktimplantatierung 20 (Fig. 1, 3) wird durch eine se­ parate Öffnung in dem Fotolack erzeugt.

Die Isolationsschicht 36 und die Fotolackschicht 38 können gemeinsam betrachtet werden, um eine Maske zur Herstellung des Bauteils zu bilden. Sobald das Kollektorgebiet 8 und die verdeckte Schicht 16 implantiert worden sind, wird die Öff­ nung 40 in der Fotolackschicht durch Plasmaätzung über die Oxidschicht 36 ausgedehnt. Der Fotolack wird dann abge­ streift und läßt die Oxidschicht mit einer Öffnungsanordnung 42, wie in Fig. 5 gezeigt, zurück. Zu diesem Zeitpunkt wer­ den die Implantierungen ausgeglüht, um sie durch Erhitzen der Wafer zu elektrisch aktiven Dotierungen zu machen, ent­ sprechend einer Technik bei 850°C über 30 Minuten bei Über­ druck unter Arsin (AsH₃).

Dann wird das aktive Basisgebiet geätzt, um es zu verdünnen, unter Verwendung der existierenden Oxidschicht 36 als Maske. Naßchemisches Ätzen kann verwendet werden, um das aktive Ba­ sisgebiet auf etwa 800 Angström beispielsweise gesteuert zu verdünnen. Eine geeignete Ausrichtung der Oxidmaske auf die kristallografischen Ebenen des darunterliegenden Materials liefert, wie in Fig. 6 gezeigt, abgeschrägte Seitenwände 44. Im nächsten Schritt, ebenfalls in Fig. 6 gezeigt, wird über der ganzen Wafer eine Epitaxialemitterstruktur aufgewachsen bei Verwendung von entweder Molekularstrahlepitaxie oder me­ tallorganischer, chemischer Aufdampfung. Die Emitterschicht 46 ist nominal Al_.3Ga_.7As. Zur selben Zeit wird die planare Hilfsschicht 22 über der Kollektorkontaktimplantierung 20 durch eine andere Öffnung in der Oxidschicht aufgewachsen. Dann wird eine konventionelle Kappe auf dem oberen Ende des Emittermaterials aufgewachsen. Die Kappe kann eine dünne Schicht (etwa 300 Angström) GaAs enthalten, welche sich zu­ sammengesetzt in eine Schicht InGaAs mit derselben hohen n⁺- Dotierung abstuft. Die InGaAs-Schicht hat eine Dicke in der Größenordnung von etwa 1000 Angström und ermöglicht einen sehr kleinen Widerstand, woran nichtlegierte Emitterkontakte darauf gebildet werden sollen. Dieselbe Kappenstruktur wird ebenfalls über die Schicht 22 für den Kollektorkontakt auf­ getragen.

Das Ergebnis der nächsten Schritte wird in Fig. 7 erläutert. Zuerst wird über die ganze Oberfläche eine metallische Schicht wie Wolfram aufgestäubt. Dies bildet die Metallisie­ rung für die Emitter- und Kollektorkontakte, welche darauf­ hin definiert werden sollen. Als nächstes wird ein Fotolack 48 über die ganze Oberfläche gelegt und ein selektives foto­ lithografisches Verfahren verwendet, um den Emitter 4, 30 und die Kollektorkontaktflächen 22 zu maskieren. Eine Plas­ maätzung wird durchgeführt, um den Metallkontakt 32 für den Emitter von der Wolframbeschichtung und einen ähnlichen Kon­ takt (Element 24 in Fig. 1 und 3) für den Kollektor zu defi­ nieren. Der Emitter 4 wird definiert durch ein naßchemisches Ätzen auf die Oxidschicht hinunter, nachdem die Oxidschicht herunter auf die Basisschicht 10 durch Plasmaätzung entfernt worden ist, außer unter der Emitterfläche, welche von der Fotolacksektion 48 maskiert worden ist. Die Plasmaätzung läßt die Oxidblöcke 12 zurück, welche die entgegengesetzten Ränder der aktiven Basisfläche definieren.

Gemäß Fig. 8 wird, nachdem die Emitterstruktur gebildet wor­ den ist, ein positiver Fotolack 50 und eine selektive Foto­ lithografie verwendet, um die äußeren Grenzen 52 für die Ohm′schen Kontakte des Basismetalls zu definieren, worauf die Aufdampfung von Au/Mn oder anderem geeigneten p-Typ Ohm′schen Kontaktmetall 54, um den Basiskontakt 26 zu bil­ den. Die Selbstjustierung zwischen der Basiskontaktfläche 26 und dem Emitterstreifen 4 und dem Emitterkontakt 32 ergibt sich aus einer Unterätzung in dem Fotolack 48, welcher die Emitterstruktur 4, 32 maskiert. Der vorstehende Rand am obe­ ren Ende des Fotolacks 48 bewirkt eine Schattenmaskierung der Basismetallbeschichtung, um eine Lücke 56 zwischen den inneren Basismetallrändern 56 und den isolierenden Blöcken 12 zu erzeugen. Die äußeren Grenzen 52 des Basismetalls wer­ den definiert durch die separate Fotolackschicht 50.

Schließlich wird das Metall an Flächen, welche von den ge­ wünschten Kontakten abgesetzt sind, durch Auflösung der dar­ unterliegenden Fotoschicht abgelöst, und die Wafer unter­ liegt einem schnellen thermischen Ausglühen (beispielsweise 400°C über 30 Sekunden), um die Metallkontakte für gutes Ohm′sches Verhalten zu sintern. Das Resultat ist ein plana­ rer selbstjustierter HBT, wie in Fig. 1-3 dargestellt.

Da der Basis-Kollektor-Übergang durch die Öffnung 40 in der Fotolackschicht 38 (Fig. 4) und der Basis-Emitter-Übergang durch die Öffnung 42 in der Oxidschicht 36 (Fig. 6), mit Öffnungen 42 und 44 in direkter Überdeckung miteinander, definiert wird, sind die zwei Transistorübergänge automa­ tisch selbstjustiert. Der resultierende HBT ist im wesentli­ chen planar, minimiert Störstellenkapazitäten und den Basis­ widerstand, um die hohe Betriebsgeschwindigkeit zu ver­ größern, ist geeignet für integrierte Schaltungen mit hoher Packungsdichte und ist ebenfalls voll kompatibel mit GaAs- MESFET-Herstellungstechniken. Die GaAS-MESFET-Herstellung stützt sich auch auf Siliziumionenimplantation in halbiso­ lierende GaAs-Substrate und schwer schmelzende Metalle wie Wolfram für ihre Gateelektroden.

Während verschiedene erläuterte Ausführungsformen der Erfin­ dung gezeigt und beschrieben worden sind, ergeben sich für den Fachmann eine Anzahl von Variationen und veränderten Ausführungsformen ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Dies kann Variationen der Halbleiterzusammensetzung ein­ schließen, die Verwendung von InP oder anderen III-IV-Halb­ leiterverbindungsmaterialien als halbisolierendes Substrat einschließen. Wenn InP für das Substrat verwendet wird, wird eine Ga_xIn_1-xAs-Basisschicht engerer Bandlücke bevorzugt, zusammen mit einer Al_yIn_1-yAs-Emitterschicht, welche eine weitere Bandlücke als die der Basisschicht aufweist. Demge­ mäß wird beabsichtigt, daß innerhalb des Umfangs der Ansprü­ che die Erfindung auch anders als speziell beschrieben aus­ geführt werden kann.

Claims (16)

1. Selbstjustierter Bipolartransistor mit Heteroübergang (HbT) mit:
einem halbisolierenden Substrat,
einer Transistorbasisschicht eines Dotierungstyps auf dem Substrat,
einem über der Basisschicht gebildeten Emitter von zu der Basisschicht entgegengesetztem Dotierungstyp, wobei der Emitter einen Übergang mit der Basisschicht über einer definierten Übergangsfläche bildet,
einem dotierten Kollektorgebiet, welches in dem Substrat unter der Basisschicht gebildet ist und zu der Basisschicht von entgegengesetztem Dotierungstyp ist, wobei das Kollektorgebiet einen Übergang bildet mit der Basisschicht über einer definierten Übergangsfläche, welche mit dem Basis-Emitter-Übergang im wesentlichen ausgerichtet ist,
Basis- und Emitterkontakten auf der Basisschicht bzw. dem Emitter, welche elektrische Kontakte mit der Basis­ schicht und dem Emitter bilden,
einer verdeckten leitenden Schicht in dem Substrat, welche eine elektrische Verbindung mit dem Kollektorge­ biet bildet, und
einem zu dem Kollektorgebiet seitlichen Kollektorkon­ takt, welcher einen elektrischen Kontakt mit der verdeckten Schicht und dadurch mit dem Kollektorgebiet herstellt.

2. Transistor nach Anspruch 1, worin das Kollektorgebiet leicht dotiert ist, und die verdeckte leitende Schicht eine stark dotierte Schicht vom selben Dotierungstyp wie das Kollektorgebiet ist, wobei die verdeckte Schicht die Unterseite des Kollektorgebiet kontaktiert.

3. Transistor nach Anspruch 2, welcher des weiteren eine Ausdehnung des Kollektorgebiets aufweist, welche sich seitlich von dem Kollektorgebiet über die verdeckte Leitungsschicht erstreckt, wobei der Kollektorkontakt einen elektrischen Kontakt mit der verdeckten Schicht durch die Ausdehnung des Kollektorgebiets bildet.

4. Transistor nach Anspruch 3, worin die Kollektorausdeh­ nung ein generell leitendes Ionenimplantierungsgebiet enthält, welches sich von dem Kollektorkontakt an der Substratoberfläche zu der verdeckten Schicht erstreckt.

5. Transistor nach Anspruch 1, worin der Emitterkontakt eine metallische Schicht über dem Emitter aufweist, wobei der Kollektorkontakt eine generell leitende Schicht des Halbleitermaterials von im wesentlichen gleicher Dicke und von im wesentlichen gleicher Zusam­ mensetzung und Dotierung wie der Emitter und eine Metallschicht über der Halbleiterschicht von im wesent­ lichen gleicher Dicke wie der der Metallschicht des Emitterkontakts aufweist, wodurch die Oberfläche des HBT im wesentlichen planar hinblicklich seiner Tiefe ist.

6. Transistor nach Anspruch 1, wobei die Basisschicht ein aktives Gebiet aufweist, welches die Basis-Emitter- und Basis-Kollektor-Übergänge bildet, und eine seitliche Ausdehnung des aktiven Gebietes zu dem Basiskontakt, wobei die Basisausdehnung im wesentlichen dicker ist und einen im wesentlichen geringeren spezifischen Widerstand in seitlicher Richtung besitzt als das aktive Basisgebiet.

7. Selbstjustierter Bipolartransistor mit Heteroübergang (HBT) mit:
einem halbisolierenden Halbleitersubstrat,
einer Transistorbasisschicht eines Dotierungstyps auf dem Substrat, wobei die Basisschicht ein aktives Gebiet reduzierter Dicke verglichen mit der der verbleibenden Basisschicht besitzt,
einem Satz isolierender Gebiete auf der Basisschicht, welche das aktive Gebiet begrenzen,
einem Emitter, welcher über der Basisschicht gebildet ist und zu der Basisschicht von entgegengesetztem Dotierungstyp ist, wobei der Emitter einen Übergang mit dem aktiven Basisgebiet bildet und durch die isolieren­ den Gebiete definiert ist,
einem dotierten Kollektorgebiet, welches in dem Substrat unter der Basis gebildet ist und zu der Basis­ schicht von entgegengesetztem Dotierungstyp ist, wobei das Kollektorgebiet einen Übergang mit dem aktiven Basisgebiet in - im wesentlichen - Ausrichtung mit dem Basis-Emitter-Übergang bildet,
Basis- und Emitterkontakten auf der Basisschicht bzw. dem Emitter, welche mit der Basisschicht und dem Emit­ ter elektrische Kontakte bilden,
einer verdeckten leitenden Schicht in dem Substrat unter dem Kollektorgebiet desselben Typs jedoch stärker dotiert wie das Kollektorgebiet, wobei die verdeckte Schicht mit dem Kollektorgebiet einen elektrischen Kontakt bildet, und
einem zu dem Kollektorgebiet seitlichen Kollektorkon­ takt, welcher mit der verdeckten Schicht und dadurch mit dem Kollektorgebiet einen elektrischen Kontakt bildet.

8. Transistor nach Anspruch 7, worin der Kollektorkontakt eine leitende Kontaktfläche und ein Ionenimplantie­ rungsgebiet in dem Substrat aufweist, welches eine elektrische Verbindung zwischen der Kontaktfläche und der verdeckten Schicht bildet.

9. Transistor nach Anspruch 8, worin der Emitterkontakt eine leitende Schicht über dem Emitter aufweist, wobei der Kollektorkontakt eine leitende Schicht enthält von im wesentlichen gleicher Dicke wie der des Emitters, welcher durch die Kontaktfläche überragt wird, und wobei die Dicke des Kollektorgebiets im wesentlichen größer als die Dicke entweder der Basisschicht oder die des Emitters ist, wodurch die Oberfläche des HBT im wesentlichen planar hinblicklich seiner Tiefe ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines selbstjustierten Bipo­ lartransistors mit Heteroübergang (HBT) mit:
Bilden einer Basisschicht selektiver Fläche über einem halbisolierendem Halbleitersubstrat,
Dotieren der Basisschicht mit einem Dotierungstyp,
Maskieren der Basisschicht mit einer Maske, welche eine Öffnung besitzt, die einen Übergang definiert,
Implantieren von Dotierungspartikeln von zu der Basis­ dotierung entgegengesetztem Dotierungstyp in das Substrat unmittelbar unterhalb der Basisschicht durch die übergangsdefinierende Öffnung, um ein Kollektorge­ biet in dem Substrat zu bilden, wobei das Kollektorge­ biet einen Übergang mit der Basisschicht bildet, welcher mit der übergangsdefinierenden Öffnung ausge­ richtet ist,
Bilden eines Emitters auf der Basis durch die Öffnung, wobei der Emitter einen Übergang mit der Basis bildet, welcher durch die Öffnung definiert ist und im wesent­ lichen mit dem Basis-Kollektor-Übergang ausgerichtet ist, und
Herstellen von Basis-, Kollektor- und Emitterkontakten.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Maske eine untere elektrisch isolierende Schicht aufweist, welche durch eine implantierte widerstandsfähige Schicht überragt wird, worin die übergangsdefinierende Öffnung in der implantierten widerstandsfähigen Schicht zur Implanta­ tion des Kollektorgebiets gebildet wird und sich durch die isolierende Schicht in Überdeckung mit der Öffnung in die implantierte widerstandsfähige Schicht zur Bildung des Emitters erstreckt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, worin die implantierte widerstandsfähige Schicht vor der Bildung des Emitters entfernt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10, worin der Emitter über der Basisschicht epitaxial aufgewachsen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 10, worin der Kollektorkontakt über der Substratoberfläche seitlich den Übergängen gebildet wird, und wobei der Kollektorkontakt mit dem Kollektorgebiet verbunden ist durch eine seitliche Ausdehnung des Kollektors, welche sich durch das Substrat zu dem Kollektorkontakt erstreckt.

15. Verfahren zur Herstellung eines Bipolartransistors mit Heteroübergang (HBT) mit:
Bilden einer dotierten Basisschicht eines Dotierungs­ typs über einem halbisolierenden Substrat,
Definieren eines aktiven Gebiets in der Basisschicht,
Implantieren von Dotierungspartikeln von zu der Basis­ dotierung entgegengesetztem Dotierungstyp in das Substrat unterhalb des aktiven Basisgebiets, welche sich seitlich davon erstrecken, wobei die Implantierung bei einer Konzentration und einem Energiepegel durchge­ führt wird, um ein dotiertes Kollektorgebiet zu bilden unmittelbar unterhalb des aktiven Basisgebiets, welches einen Übergang mit dem Basisgebiet bildet, und eine stärker dotierte verdeckte leitende Schicht unterhalb und in Kontakt mit dem Kollektorgebiet,
Bilden eines Emitters über dem aktiven Basisgebiet, welches im wesentlichen damit und mit dem Kollektorge­ biet ausgerichtet ist und
Bilden von Basis- und Emitterkontakten jeweils auf der Basis und dem Emitter, und einem Kollektorkontakt zu der verdeckten Schicht.

16. Verfahren von Anspruch 15, worin der Kollektorkontakt gebildet wird durch Implantieren von geladenen Parti­ keln in das Substrat, um eine elektrische Verbindung zu der verdeckten Schicht seitlich zu dem aktiven Gebiet zu bilden.