JP2000138227A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2000138227A
JP2000138227A JP10310216A JP31021698A JP2000138227A JP 2000138227 A JP2000138227 A JP 2000138227A JP 10310216 A JP10310216 A JP 10310216A JP 31021698 A JP31021698 A JP 31021698A JP 2000138227 A JP2000138227 A JP 2000138227A
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JP
Japan
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dielectric
base
semiconductor layer
electrode
photoresist
Prior art date
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Pending
Application number
JP10310216A
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Japanese (ja)
Inventor
Sadahito Hongo
禎人 本郷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable to realize simultaneously a lowered parasitic capacitance and leakage current among electrodes by forming a dielectric film to be a partial substrate of a base electrode in a manner in which selectively coating from an end face is made to an outside of a base-mesa. SOLUTION: A pattern for forming a base region is formed on a surface deposited by SiO2 film 80 with a photoresist 81, the SiO2 film 80 is etched with an RIE system, and a base region is formed with a part of a base layer 64, and a collector layer 63 etched. After the SiO2 film 80 is side etched, a SiO film 71 is vapor deposited from an oblique direction of max. 10 degrees from a normal line. The end of the base mesa and the end of the SiO film 71 are deposited in one point. A base electrode pattern is formed by a photoresist 82, the SiO2 film 80 is etched, and a base electrode 68 is formed with an electrode metal deposited and lifted off. The electrode can be formed on a dielectric film without itself being made to contact an ion implantation region.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子デバイスでは、常に、高速性能化・
集積化(素子面積の低減)・低消費電力化・高信頼性化
が追求されている。その中でも、イオン注入による高抵
抗化領域の形成は、素子面積の低減という意味でも非常
に有力な手段であり、今や標準的な工程となっている。
2. Description of the Related Art In electronic devices, high-speed performance is always required.
Integration (reduction in element area), low power consumption, and high reliability have been pursued. Among them, formation of a high resistance region by ion implantation is a very effective means from the viewpoint of reducing the element area, and is now a standard process.

【0003】図1に第1の従来例によるヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタ(HBT)の断面構造を示す。高周
波特性に対して、大きな影響を及ぼす、ベース・コレク
タ間容量を低減するために、ベース電極17の寄生領域
に対向するコレクタ層・サブコレクタ層をイオン注入に
より高抵抗化している。このような構造にすることによ
り、ベース引き出し電極21に必要な領域のベース・コ
レクタ容量を低減することが出来る。ところが、イオン
注入領域にベース電極が直接接触しているため、ベース
・コレクタ間のリーク電流が増大してしまう。即ち、通
常は、p/n接合により分離されているが、イオン注入
することにより、空乏層中にトラップ準位が形成されて
おり、そこで発生した電子・正孔がリーク電流として観
測される。このように、ベース・コレクタ間容量の低減
と、リーク電流の低減を同時に実現することが出来なか
った。
FIG. 1 shows a sectional structure of a heterojunction bipolar transistor (HBT) according to a first conventional example. In order to reduce the base-collector capacitance, which has a large effect on high-frequency characteristics, the resistance of the collector layer and the sub-collector layer facing the parasitic region of the base electrode 17 is increased by ion implantation. With such a structure, the base-collector capacitance in a region required for the base lead-out electrode 21 can be reduced. However, since the base electrode is in direct contact with the ion-implanted region, the leakage current between the base and the collector increases. That is, usually, they are separated by a p / n junction, but trap levels are formed in the depletion layer by ion implantation, and the electrons and holes generated there are observed as a leak current. As described above, the reduction of the base-collector capacitance and the reduction of the leak current cannot be realized at the same time.

【0004】また、図2の第2の従来例は、上記の二律
背反を克服するために、ベース電極の一部を誘電体上に
形成することにより、リーク電流の増大も防止してい
る。ところが、この構造を形成する方法は複雑を極めて
おり、制御が難しく、ベース電極接触抵抗の増大という
他の問題を引き起こしてしまう。図3及び図4に、第2
の従来例による構造を形成する方法を、ベース電極周辺
部に限って示す。
In the second conventional example of FIG. 2, in order to overcome the above two trade-offs, an increase in leak current is prevented by forming a part of the base electrode on a dielectric. However, the method of forming this structure is extremely complicated, difficult to control, and causes other problems such as an increase in base electrode contact resistance. FIG. 3 and FIG.
The method of forming the structure according to the conventional example of FIG.

【0005】まず、図3(a)のようにフォトレジスト
33をパターニングする。フォトレジスト33をマスク
にして、半導体層32(ベース層及びコレクタ層の一
部)をエッチングし、メサ形状を作る(図3(b))。
誘電体36を蒸着、リフトオフすることにより段差部に
形成する(図3(c))。誘電体36の膜厚は、メサ3
4と同じ高さになるように設定する必要がある。このと
き、フォトレジスト33とメサ34との位置関係から、
必ず、メサ34と誘電体膜36との間に、隙間35が出
来る。このような隙間35が出来ていると、このメサ3
4上から誘電体膜36上にかけてベース電極を形成した
際に、電極が隙間35に落ち込んでしまい、電極の断線
が発生してしまったり、ベース電極がメサ34端面の不
本意な半導体層(コレクタ層)に接触してしまい、リー
ク電流の原因となる可能性が高い。
First, a photoresist 33 is patterned as shown in FIG. Using the photoresist 33 as a mask, the semiconductor layer 32 (a part of the base layer and the collector layer) is etched to form a mesa shape (FIG. 3B).
A dielectric 36 is formed on the step by vapor deposition and lift-off (FIG. 3C). The thickness of the dielectric 36 is
It is necessary to set so that it is the same height as 4. At this time, from the positional relationship between the photoresist 33 and the mesa 34,
A gap 35 is always formed between the mesa 34 and the dielectric film 36. When such a gap 35 is formed, this mesa 3
When the base electrode is formed over the dielectric film 36 from above the electrode 4, the electrode falls into the gap 35, and the electrode is disconnected, or the base electrode is an undesired semiconductor layer (collector) on the end face of the mesa 34. Layer), which is likely to cause leakage current.

【0006】そこで、この隙間35を埋めて、平坦化す
る必要が生じる。次に、その工程を示す。全面に樹脂膜
(例えば、ポリイミド)37を塗布する(図3
(d))。この時に、粘性の比較的低い樹脂膜を塗布す
ることにより、隙間35を完全に埋め込みかつ、表面も
平坦化することが出来る。次に、反応性イオンエッチン
グ法(RIE法)により、全面エッチバックする。
Therefore, it is necessary to fill the gap 35 and flatten it. Next, the process will be described. A resin film (for example, polyimide) 37 is applied on the entire surface (FIG. 3)
(D)). At this time, by applying a resin film having a relatively low viscosity, the gap 35 can be completely filled and the surface can be flattened. Next, the entire surface is etched back by a reactive ion etching method (RIE method).

【0007】ここで、図3(e)のように、メサ34表
面(ベース層表面)と、隙間35に埋め込まれた樹脂3
7と、誘電体膜36の高さがちょうど揃うようにエッチ
ングを調整する必要がある。即ち、エッチング不足の場
合には、半導体メサ34の表面(ベース層表面)に、樹
脂37の残滓が残ってしまい、次の工程(図3(f))
で、半導体メサ34上にベース電極を形成した際に、電
極と半導体の間の接触不良を起こしてしまう。逆に、エ
ッチングがオーバーしてしまうと、メサ34と誘電体3
6の間の隙間を埋めるべき樹脂との間に段差が生じてし
まう。
Here, as shown in FIG. 3E, the surface of the mesa 34 (the surface of the base layer) and the resin 3 embedded in the gap 35 are formed.
It is necessary to adjust the etching so that the height of the dielectric film 36 and the height of the dielectric film 36 are exactly the same. That is, if the etching is insufficient, the residue of the resin 37 remains on the surface of the semiconductor mesa 34 (the surface of the base layer), and the next step (FIG. 3F)
Thus, when the base electrode is formed on the semiconductor mesa 34, a contact failure between the electrode and the semiconductor occurs. Conversely, if the etching is over, the mesa 34 and the dielectric 3
6, a step is formed between the resin and the resin to be filled in the gap between them.

【0008】しかし、次の工程でベース層上に電極を形
成するためには、樹脂膜のエッチバックの際に、確実に
ベース層表面を露出しておく必要があり、その結果、半
導体メサ34表面(ベース層表面)をプラズマに暴露し
てしまい、ベース層上に電極を形成した際の接触抵抗増
大の原因となり、素子特性劣化を引き起こしてしまう。
However, in order to form an electrode on the base layer in the next step, it is necessary to surely expose the surface of the base layer at the time of etching back the resin film. The surface (base layer surface) is exposed to plasma, which causes an increase in contact resistance when an electrode is formed on the base layer, causing deterioration of device characteristics.

【0009】このように、ベース・コレクタ間寄生容量
の低減と、ベースリーク電流の低減を同時に実現しよう
と試みた方法においても、逆にベース抵抗の増大という
問題を引き起こしてしまっている。
As described above, the method of simultaneously realizing the reduction of the base-collector parasitic capacitance and the reduction of the base leakage current causes a problem of increasing the base resistance.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、ベース
電極からの低リーク電流、なおかつ低コレクタ容量を同
時に満足し、しかも他の特性に悪影響を与えることのな
い簡便な方法は、未だに得られていない。
As described above, a simple method which simultaneously satisfies a low leakage current from the base electrode and a low collector capacitance and does not adversely affect other characteristics has been obtained. Not.

【0011】本発明は、上記の点を鑑みなされたもの
で、リーク電流の低減と、低容量を同時に実現する方法
を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a method for simultaneously realizing a reduction in leakage current and a low capacity.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ため、本発明は、半導体基板上に形成された第1導電型
の第1の半導体層と、該第1の半導体層の上部に形成さ
れた第2導電型の第2の半導体層とを少なくとも具備す
る半導体装置において、上記第2の半導体層上に第1の
誘電体を堆積する第1の工程と、該第1の誘電体上にフ
ォトレジストを塗布する第2の工程と、該フォトレジス
トの所定のパターンを開口する第3の工程と、パターニ
ングされた該フォトレジストをマスクにして、上記第1
の誘電体をエッチングし、上記第2の半導体層表面を露
出する第4の工程と、エッチングされた上記第1の誘電
体をマスクにして、上記第2の半導体層及び上記第1の
半導体層の一部若しくは全部をエッチングする第5の工
程と、更に上記第1の誘電体をエッチングする第6の工
程と、第2の誘電体を全面に蒸着する第7の工程と、該
フォトレジストとその上に蒸着された上記第2の誘電体
を除去する第8の工程と、を有してなることを特徴とす
る半導体層装置の製造方法を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a first semiconductor layer of a first conductivity type formed on a semiconductor substrate, and a first semiconductor layer formed on the first semiconductor layer. A first step of depositing a first dielectric on the second semiconductor layer, wherein the first step comprises depositing a first dielectric on the second semiconductor layer. A second step of applying a photoresist to the substrate, a third step of opening a predetermined pattern of the photoresist, and the first step using the patterned photoresist as a mask.
A fourth step of exposing the surface of the second semiconductor layer by etching the dielectric of the second semiconductor layer and the first semiconductor layer by using the etched first dielectric as a mask. A fifth step of etching a part or all of the above, a sixth step of further etching the first dielectric, a seventh step of depositing a second dielectric over the entire surface, And an eighth step of removing the second dielectric deposited thereon. A method of manufacturing a semiconductor layer device, comprising:

【0013】かかる本発明において、以下の構成を備え
ることが望ましい。
In the present invention, it is desirable to have the following configuration.

【0014】(1) 前記第7の工程において、前記第
2の誘電体の蒸着方向の法線方向からの最大の傾きを蒸
着角度として、当該蒸着角度を前記パターニングされた
フォトレジスト下端から、法線方向に対して、エッチン
グされて露出している前記第1の半導体層と前記第2の
半導体層の境界線を臨む角度以上の角度に設定し、なお
かつ、上記第2の誘電体の蒸着角度において、上記パタ
ーニングされたフォトレジスト下端から、前記第1の誘
電体が臨まれないように、前記第6の工程における前記
第1の誘電体のエッチング量を設定すること。
(1) In the seventh step, the maximum inclination of the deposition direction of the second dielectric from the normal direction is defined as a deposition angle, and the deposition angle is measured from the lower end of the patterned photoresist. An angle with respect to a line direction is set to an angle equal to or larger than an angle facing a boundary between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer that are etched and exposed, and the vapor deposition angle of the second dielectric is set. In the above, the etching amount of the first dielectric in the sixth step is set so that the first dielectric is not exposed from the lower end of the patterned photoresist.

【0015】(2)前記第2の半導体層上と前記第2の
誘電体上に、連続した電極を形成する第9の工程を含む
こと。
(2) A ninth step of forming a continuous electrode on the second semiconductor layer and on the second dielectric is included.

【0016】(3)前記第2の誘電体がSiOであるこ
と。
(3) The second dielectric is SiO.

【0017】(4)前記第1の半導体層及び、前記第2
の半導体層がヘテロ接合バイポーラトランジスタを構成
していること。
(4) The first semiconductor layer and the second semiconductor layer
Semiconductor layers constitute a heterojunction bipolar transistor.

【0018】(5)前記第1の半導体層がコレクタ層
を、前記第2の半導体層がベース層を構成しているこ
と。
(5) The first semiconductor layer forms a collector layer, and the second semiconductor layer forms a base layer.

【0019】即ち、上記課題を解決するために、本発明
は電極の下地となる誘電体の形成方法に工夫を凝らして
いる。図4にその手順を示す。ここでは、ベース層上に
ベース電極を形成する場合を例にとって、その方法を説
明する。
That is, in order to solve the above problems, the present invention has devised a method of forming a dielectric serving as a base of an electrode. FIG. 4 shows the procedure. Here, a method of forming a base electrode on a base layer will be described as an example.

【0020】図4(a)のように、半導体基板41上に
コレクタ層42、ベース層43が順に積層されている部
分に、たとえば、SiO2 44を積層する。ここで、S
iO2 は、その後の蒸着リフトオフの際のスペーサーの
役割を担う。既に、コレクタ容量低減のためイオン注入
による高抵抗化領域46は形成しておく。その上に、フ
ォトレジスト45を塗布し、パターニングする。フォト
レジストパターンをマスクにして、SiO2 をエッチン
グする。エッチング方法は、パターン精度を考慮して、
RIEのように垂直性の高いエッチング方法が望まし
い。SiO2 をエッチングして、ベース層43を露出し
た後、ベース層43及びコレクタ層42の一部分をエッ
チングする(図4(b))。
As shown in FIG. 4A, for example, SiO 2 44 is laminated on a portion where a collector layer 42 and a base layer 43 are sequentially laminated on a semiconductor substrate 41. Where S
iO 2 acts as a spacer during the subsequent deposition lift-off. A high-resistance region 46 has already been formed by ion implantation to reduce the collector capacitance. A photoresist 45 is applied thereon and patterned. Using the photoresist pattern as a mask, to etch the SiO 2. The etching method takes into account pattern accuracy,
An etching method with high perpendicularity such as RIE is desirable. After the SiO 2 is etched to expose the base layer 43, a part of the base layer 43 and a part of the collector layer 42 are etched (FIG. 4B).

【0021】次に、SiO2 44にサイドエッチングを
施し、フォトレジスト端から後退させる(図4
(c))。この方法が、ポイントとなる。次に、電極の
下地となる誘電体を蒸着により形成するのであるが、こ
の際、蒸着は斜め方向から蒸着する。しかも、その最大
角度は、図5(a)に示した角度θ1 より大きい角度と
する。角度θ1 は、半導体メサにおけるpn接合境界の
フォトレジストパターン端からの後退量x1 と、リフト
オフスペーサーSiO2 厚t、半導体メサ上面からpn
接合までの深さt1 を用いて、 tan θ1 =x1 /(t+t1 ) で決定される。
Next, side etching is performed on the SiO 2 44 to recede from the photoresist end (FIG. 4).
(C)). This is the point. Next, a dielectric serving as a base of the electrode is formed by vapor deposition. At this time, vapor deposition is performed in an oblique direction. In addition, the maximum angle is set to an angle larger than the angle θ 1 shown in FIG. The angle θ 1 is determined by the amount of retreat x 1 from the edge of the photoresist pattern at the pn junction boundary in the semiconductor mesa, the thickness t of the lift-off spacer SiO 2 , and the pn from the upper surface of the semiconductor mesa.
Using the depth t 1 to the junction, it is determined by tan θ 1 = x 1 / (t + t 1 ).

【0022】このように決定されるθ1 よりも大きい角
度で誘電体を蒸着することにより、pn接合境界を誘電
体で被覆することが出来るため、上に電極を形成したと
きのリーク電流を抑制することが出来る。ただし、最大
蒸着角度は、上で決定されるθ1 よりも大きくすること
が本発明において重要ではあるが、その後のリフトオフ
工程を円滑に行うためには、フォトレジスト端からスペ
ーサーSiO2 を臨む角度θ2 よりも小さい角度に設定
する必要がある。ところが、最大蒸着角度が大きいと、
メサ上を誘電体が被覆する面積が大きくなる。それは、
その後に形成するベース電極とベース層との接触面積を
減少されることに他ならない。即ち、電極の接触抵抗の
増大を招いてしまう。従って、メサを電極が横切る際
の、平坦性も考慮すると、最大蒸着角度は、フォトレジ
スト端から半導体メサ上端を臨む角度が望ましい。即
ち、図5(b)に示したように、半導体メサ上端のフォ
トレジスト端からの後退量x0 、リフトオフスペーサー
SiO2 厚tに対して、 tan θ0 =x0 /t で表わされるθ0 の角度を最大角度として、誘電体を蒸
着するのが望ましい。
By depositing the dielectric at an angle larger than θ 1 determined as described above, the pn junction boundary can be covered with the dielectric, so that the leakage current when an electrode is formed thereon can be suppressed. You can do it. However, it is important in the present invention that the maximum vapor deposition angle is larger than θ 1 determined above, but in order to smoothly perform the subsequent lift-off process, the angle at which the spacer SiO 2 faces the photoresist end. It must be set to an angle smaller than theta 2. However, if the maximum deposition angle is large,
The area covered by the dielectric on the mesa increases. that is,
In other words, the contact area between the base electrode formed later and the base layer is reduced. That is, the contact resistance of the electrode is increased. Therefore, in consideration of flatness when the electrode traverses the mesa, the maximum deposition angle is desirably an angle facing the upper end of the semiconductor mesa from the photoresist end. That is, as shown in FIG. 5 (b), retraction amount x 0 from the photoresist end of the mesa upper, against lift-off spacer SiO 2 thickness t, theta represented by tan θ 0 = x 0 / t 0 It is desirable to deposit the dielectric material by setting the angle of 最大 as the maximum angle.

【0023】図4(d)には、角度θ0 で誘電体47を
蒸着した場合を示してある。スペーサーSiO2 44が
あるため、フォトレジスト上の誘電体は容易にリフトオ
フすることが出来、図4(e)のように半導体メサ段差
部に選択的に誘電体膜47を形成することが出来る。
FIG. 4D shows a case where the dielectric 47 is deposited at an angle θ 0 . Because of the spacer SiO 2 44, the dielectric on the photoresist can be easily lifted off, and the dielectric film 47 can be selectively formed on the semiconductor mesa step as shown in FIG.

【0024】その後、ベース電極形成用のフォトレジス
トパターンを形成し、電極金属を蒸着、リフトオフする
ことにより、図4(f)に示したように、ベース電極4
8を形成することが出来る。以上の方法を用いることに
より、電極をイオン注入領域に接触させることがなく、
誘電体膜上に形成させるので、リーク電極を大幅に減少
させることを得る。また、半導体メサ形成と、誘電体膜
蒸着を同一のマスクにより行うことが出来るため、メサ
と誘電体膜の位置関係は常に一定であるため、電極と半
導体層との接触面積即ち接触抵抗は常に一定となる。
Thereafter, a photoresist pattern for forming a base electrode is formed, and an electrode metal is deposited and lifted off to form a base electrode 4 as shown in FIG.
8 can be formed. By using the above method, without contacting the electrode with the ion implantation region,
Since it is formed on the dielectric film, it is possible to greatly reduce the leak electrode. In addition, since the formation of the semiconductor mesa and the deposition of the dielectric film can be performed using the same mask, the positional relationship between the mesa and the dielectric film is always constant. It will be constant.

【0025】このように、本発明によれば、従来例のよ
うに半導体メサ上面にプラズマ等によるダメージを与え
ることなく、メサによって生じる段差部分に選択的に誘
電体膜を形成し、結果的に、電極からのリーク電流の低
減と、寄生容量の低減を同時に実現できる製造方法を提
供する。
As described above, according to the present invention, a dielectric film is selectively formed on a step formed by a mesa without damaging the upper surface of the semiconductor mesa by plasma or the like as in the conventional example. And a manufacturing method capable of simultaneously reducing the leakage current from the electrode and the parasitic capacitance.

【0026】本発明では、フォトレジストとスペーサー
と、半導体メサの位置関係及び誘電体の蒸着角度が重要
なのであって、スペーサーや誘電体の材質は全く問わな
い。
In the present invention, the positional relationship between the photoresist and the spacer and the semiconductor mesa and the deposition angle of the dielectric are important, and the material of the spacer and the dielectric is not limited.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態として、本発明
をInGaP/GaAs系HBTウェハに適用した方法
を説明する。図6にその断面構造を示す。61は化合物
半導体基板として、半絶縁性GaAs基板、62はn+
型GaAsコレクタコンタクト層、63はn型GaAs
コレクタ層、64は高濃度に炭素ドープされたp+ 型G
aAsベース層、65はn型In0.5 Ga0.5 Pエミッ
タ層、66はn+ 型Inx Ga1-x As(x=0→0.
5)エミッタキャップ層であり、これらの層は半絶縁性
GaAs基板61上に順次積層される。ここで例えば、
+ 型GaAsコレクタコンタクト層62は500n
m、Si濃度5E18cm-3(E18は×1018を意味
する。以下、同様。)、n型GaAsコレクタ層63は
500nm、Si濃度1E16cm-3、p+ 型GaAs
ベース層64は50nm、C濃度5E19cm-3、n型
In0.5 Ga0.5 Pエミッタ層65は50nm、Si濃
度5E17cm-3、n+ 型Inx Ga1-x As層66は
100nm、Si濃度3E19cm-3とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As an embodiment of the present invention, a method in which the present invention is applied to an InGaP / GaAs HBT wafer will be described. FIG. 6 shows the cross-sectional structure. 61 is a compound semiconductor substrate, a semi-insulating GaAs substrate, 62 is n +
-Type GaAs collector contact layer, 63 is n-type GaAs
The collector layer 64 is a highly carbon doped p + -type G
aAs base layer, 65 is an n-type In 0.5 Ga 0.5 P emitter layer, and 66 is an n + -type In x Ga 1 -x As (x = 0 → 0.
5) Emitter cap layers, which are sequentially laminated on a semi-insulating GaAs substrate 61. Here, for example,
n + -type GaAs collector contact layer 62 is 500 n
m, Si concentration 5E18 cm −3 (E18 means × 10 18 , the same applies hereinafter), n-type GaAs collector layer 63 is 500 nm, Si concentration 1E16 cm −3 , p + -type GaAs.
The base layer 64 is 50 nm, the C concentration is 5E19 cm −3 , the n-type In 0.5 Ga 0.5 P emitter layer 65 is 50 nm, the Si concentration is 5E17 cm −3 , the n + -type In x Ga 1 -x As layer 66 is 100 nm, and the Si concentration is 3E19 cm −. Assume 3 .

【0028】まず、ウェハ全面に高融点金属(例えば
W、WSi、WN)をスパッタ等の方法により形成す
る。次に、全面にフォトレジストを塗布し、露光・現像
を行うことにより、エミッタ領域となる部分のみをマス
クするようにレジストをパターン形成する。続いて、反
応性イオンエッチング等により、フォトレジストをマス
クにして高融点金属をエッチングする。このようにし
て、エミッタ電極67を形成する。
First, a high melting point metal (for example, W, WSi, WN) is formed on the entire surface of the wafer by a method such as sputtering. Next, a photoresist is applied to the entire surface, and is exposed and developed to form a resist pattern so as to mask only a portion to be an emitter region. Subsequently, the high melting point metal is etched by reactive ion etching or the like using the photoresist as a mask. Thus, the emitter electrode 67 is formed.

【0029】エミッタ電極67をマスクとして、エッチ
ングをし、ベース層64を露出する。この状態で、素子
領域を保護するようにフォトレジストをパターニング
し、イオン注入を行うことにより、素子領域以外70を
高抵抗化する。続いて、全面にSiO2 膜80を570
nm堆積する。ベース領域を規定するパターンをフォト
レジスト81により形成する(図7(a))。
Etching is performed using the emitter electrode 67 as a mask to expose the base layer 64. In this state, the photoresist is patterned so as to protect the element region, and ion implantation is performed to increase the resistance of the region 70 other than the element region. Subsequently, an SiO 2 film 80 is deposited on the entire surface for 570.
nm. A pattern defining the base region is formed by the photoresist 81 (FIG. 7A).

【0030】次に、課題を解決するための手段で説明し
た要領で、SiO2 膜80をRIEによりエッチング
し、続いてベース層64及びコレクタ層63の一部分を
エッチングする。ここでは、100nmエッチングす
る。これにより、ベース領域を規定する。次に、SiO
2 膜80を弗化アンモニウムを用いて200nmサイド
エッチングしてから、SiO膜71を法線方向から最大
10°斜めから蒸着する。すると、課題を解決するため
の手段で説明したとおり、図7(b)に示したように、
ちょうどベースメサ端部とSiO膜71端部が一致する
ように蒸着される。リフトオフ法によりフォトレジスト
及びその上のSiO膜を除去する。この実施例におけ
る、SiO2 膜80の膜厚、ベース層64及びコレクタ
層63のエッチング量、SiO膜の蒸着角度は、課題を
解決するための手段で説明した関係を満足するように設
定している。これらの値は、課題を解決するための手段
で説明した関係を満足する限り、任意の設定をすること
が可能である。
Next, the SiO 2 film 80 is etched by RIE, and then a part of the base layer 64 and a part of the collector layer 63 are etched in the manner described in Means for Solving the Problems. Here, 100 nm is etched. This defines the base region. Next, the SiO
After the second film 80 is side-etched by 200 nm using ammonium fluoride, a SiO film 71 is deposited obliquely at a maximum of 10 ° from the normal direction. Then, as described in the means for solving the problem, as shown in FIG.
It is deposited so that the end of the base mesa and the end of the SiO film 71 coincide. The photoresist and the SiO film thereon are removed by a lift-off method. In this embodiment, the thickness of the SiO 2 film 80, the etching amounts of the base layer 64 and the collector layer 63, and the deposition angle of the SiO film are set so as to satisfy the relationship described in the section for solving the problem. I have. These values can be set arbitrarily as long as they satisfy the relationship described in Means for Solving the Problems.

【0031】次にベース電極パターンをフォトレジスト
82で形成し、SiO2 膜80を弗化アンモニウムを用
いてエッチングしてから、電極金属を蒸着・リフトオフ
することにより、ベース電極68を形成する。エミッタ
電極とベース電極との間は、エミッタ電極がエミッタメ
サ65・66に対して庇状に形成されているため、自動
的に「段切れ」が生じるため、短絡しない(図7
(c))。更に、図7(d)に示すようにコレクタ電極
パターン83を形成し、エッチング・蒸着・リフトオフ
により、コレクタ電極69を形成する。次に、素子全面
を保護する意味で、プラズマCVD法によりSiNパッ
シベーション膜72を堆積する。
Next, a base electrode pattern is formed with a photoresist 82, the SiO 2 film 80 is etched using ammonium fluoride, and then a base electrode 68 is formed by depositing and lifting off an electrode metal. Since the emitter electrode is formed in an eaves-like shape with respect to the emitter mesas 65 and 66 between the emitter electrode and the base electrode, "step disconnection" occurs automatically, so that no short circuit occurs (FIG. 7).
(C)). Further, as shown in FIG. 7D, a collector electrode pattern 83 is formed, and a collector electrode 69 is formed by etching, vapor deposition, and lift-off. Next, a SiN passivation film 72 is deposited by a plasma CVD method to protect the entire surface of the element.

【0032】最後にポリイミドやBCB(ベンゾシクロ
ブテン)やオレフィン系樹脂等の樹脂73により、素子
全体を平坦化し、電極上にコンタクトホールを開口し、
配線電極74を形成することにより、HBTを作製する
ことができる。
Finally, the entire element is flattened with a resin 73 such as polyimide, BCB (benzocyclobutene), or an olefin resin, and a contact hole is opened on the electrode.
By forming the wiring electrode 74, an HBT can be manufactured.

【0033】このようにして作製したHBTの特性を、
図1に示した従来例の構造のHBTの特性と比較する。
エミッタサイズ5μm角、ベース電極幅1μmのトラン
ジスタにおけるベース・コレクタ間リーク電流は、従来
例による方法で作製したトランジスタでは、1μAレベ
ルであったのに対して、本実施例により作製したトラン
ジスタでは、1pAレベルと大幅に低減することが出来
た。
The characteristics of the HBT thus manufactured are
A comparison is made with the HBT characteristics of the conventional structure shown in FIG.
The base-collector leakage current of a transistor having an emitter size of 5 μm square and a base electrode width of 1 μm was 1 μA in the transistor manufactured by the method according to the conventional example, while 1 pA in the transistor manufactured in this example. Level and could be greatly reduced.

【0034】また、本発明の方法により、ベース電極の
一部分の下地となっているSiO膜71は、ベースメサ
端面から外側を選択的に被覆するように形成されている
ため、ベース電極とベース層との接触面積を全く犠牲に
することがない。更に、本発明の方法では、ベースメサ
外側を選択的にSiO膜71で被覆するために、エッチ
バック法等のドライエッチング法を用いていないため、
ベース層表面をプラズマに暴露することがない。従っ
て、ベース抵抗の増大、ベース層への損傷の恐れのない
方法である。
Further, according to the method of the present invention, the SiO film 71, which is the base of a part of the base electrode, is formed so as to selectively cover the outside from the base mesa end face. The contact area is not sacrificed at all. Further, in the method of the present invention, since the outside of the base mesa is selectively covered with the SiO film 71, a dry etching method such as an etch-back method is not used.
The surface of the base layer is not exposed to plasma. Therefore, the method has no risk of increasing the base resistance and damaging the base layer.

【0035】本実施例では、ベース・コレクタの分離の
エッチングメサに対して、適用したが、本発明は、半導
体層のメサ段差部であればいずれの場合でも適用可能で
ある。また、本発明では、SiO膜を蒸着することを実
施例として挙げたが、蒸着誘電体膜はSiO膜に限ら
ず、例えば、SiO2 膜にても可能である。
In this embodiment, the present invention is applied to the etching mesa for separating the base and the collector. However, the present invention can be applied to any mesa step portion of the semiconductor layer. In the present invention, the deposition of the SiO film is described as an example, but the deposited dielectric film is not limited to the SiO film, but may be, for example, an SiO 2 film.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上の方法により、寄生容量を低減と電
極間のリーク電流の低減を同時に実現できる構造を、電
極の接触抵抗の増大や電極の断線を発生させることな
く、実現できる半導体装置を提供することが出来る。
According to the above method, a semiconductor device capable of realizing a structure capable of simultaneously reducing the parasitic capacitance and the leak current between the electrodes without increasing the contact resistance of the electrodes or causing disconnection of the electrodes. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の従来例の断面構造を説明する図。FIG. 1 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of a first conventional example.

【図2】第2の従来例の断面構造を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of a second conventional example.

【図3】第2の従来例の製造方法を工程順に説明する工
程断面図。
FIG. 3 is a process sectional view for explaining a manufacturing method of a second conventional example in the order of processes.

【図4】本発明の製造方法を工程を追って説明する工程
断面図。
FIG. 4 is a process sectional view for explaining the manufacturing method of the present invention step by step.

【図5】本発明の製造方法における誘電体膜の蒸着角度
について説明する図。
FIG. 5 is a diagram illustrating a deposition angle of a dielectric film in the manufacturing method of the present invention.

【図6】本発明の実施例のHBTの断面構造を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional structure of the HBT according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例の製造方法を工程順に説明する
工程断面図。
FIG. 7 is a process sectional view for explaining the manufacturing method according to the example of the present invention in the order of processes.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11:半絶縁性GaAs基板 12:n+ 型GaAsコレクタコンタクト層 13:n型GaAsコレクタ層 14:p+ 型GaAsベース層 15:n型Alx Ga1-x As/n+ 型Inx Ga1-x
Asエミッタ層 16:エミッタ電極 17:ベース電極 18:コレクタ電極 19:引き出し電極 20:配線電極 21:イオン注入による高抵抗化領域 22:ポリイミド・BCB等による樹脂膜 23:SiO膜 24:ポリイミド 31:基板 32:エピタキシャル成長層 33:フォトレジスト 34:半導体メサ 35:隙間 36:誘電体膜 37:ポリイミド等の樹脂膜 38:電極 41:半導体基板 42:コレクタ層 43:ベース層 44:SiO2 膜 45:フォトレジスト 46:イオン注入による高抵抗化領域 47:SiO膜 48:ベース電極 51:半導体基板若しくは第1の半導体層 52:第2の半導体層 53:SiO2 膜 54:フォトレジスト 61:半絶縁性GaAs基板 62:n+ 型GaAsコレクタコンタクト層 63:n型GaAsコレクタ層 64:p+ 型GaAsベース層 65:n型In0.5 Ga0.5 Pエミッタ層 66:n+ 型Inx Ga1-x Asエミッタコンタクト層 67:エミッタ電極 68:ベース電極 69:コレクタ電極 70:イオン注入による高抵抗化領域 71:SiO膜 72:SiN膜 73:BCB膜 74:配線電極 80:SiO2 膜 81:フォトレジスト 82:フォトレジスト 83:フォトレジスト
11: semi-insulating GaAs substrate 12: n + -type GaAs collector contact layer 13: n-type GaAs collector layer 14: p + -type GaAs base layer 15: n-type Al x Ga 1-x As / n + -type In x Ga 1 -x
As emitter layer 16: Emitter electrode 17: Base electrode 18: Collector electrode 19: Extraction electrode 20: Wiring electrode 21: High resistance region by ion implantation 22: Resin film made of polyimide, BCB, etc. 23: SiO film 24: Polyimide 31: Substrate 32: Epitaxial growth layer 33: Photoresist 34: Semiconductor mesa 35: Gaps 36: Dielectric film 37: Resin film such as polyimide 38: Electrode 41: Semiconductor substrate 42: Collector layer 43: Base layer 44: SiO 2 film 45: Photoresist 46: High resistance region by ion implantation 47: SiO film 48: Base electrode 51: Semiconductor substrate or first semiconductor layer 52: Second semiconductor layer 53: SiO 2 film 54: Photoresist 61: Semi-insulating property GaAs substrate 62: n + -type GaAs collector contact layer 63: n GaAs collector layer 64: p + -type GaAs base layer 65: n-type In 0.5 Ga 0.5 P emitter layer 66: n + -type In x Ga 1-x As emitter contact layer 67: an emitter electrode 68: base electrode 69: the collector electrode 70 : High resistance region by ion implantation 71: SiO film 72: SiN film 73: BCB film 74: Wiring electrode 80: SiO 2 film 81: Photoresist 82: Photoresist 83: Photoresist

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された第1導電型の
第1の半導体層と、該第1の半導体層の上部に形成され
た第2導電型の第2の半導体層とを少なくとも具備する
半導体装置において、上記第2の半導体層上に第1の誘
電体を堆積する第1の工程と、該第1の誘電体上にフォ
トレジストを塗布する第2の工程と、該フォトレジスト
の所定のパターンを開口する第3の工程と、パターニン
グされた該フォトレジストをマスクにして、上記第1の
誘電体をエッチングし、上記第2の半導体層表面を露出
する第4の工程と、エッチングされた上記第1の誘電体
をマスクにして、上記第2の半導体層及び上記第1の半
導体層の一部若しくは全部をエッチングする第5の工程
と、更に上記第1の誘電体をエッチングする第6の工程
と、第2の誘電体を全面に蒸着する第7の工程と、該フ
ォトレジストとその上に蒸着された上記第2の誘電体を
除去する第8の工程と、を有してなることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
1. A semiconductor device comprising: a first semiconductor layer of a first conductivity type formed on a semiconductor substrate; and a second semiconductor layer of a second conductivity type formed on the first semiconductor layer. A first step of depositing a first dielectric on the second semiconductor layer, a second step of applying a photoresist on the first dielectric, A third step of opening a predetermined pattern, a fourth step of etching the first dielectric using the patterned photoresist as a mask, and exposing a surface of the second semiconductor layer, and etching. A fifth step of etching part or all of the second semiconductor layer and the first semiconductor layer using the first dielectric thus formed as a mask, and further etching the first dielectric. The sixth step and the second dielectric A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a seventh step of vapor deposition on the entire surface; and an eighth step of removing the photoresist and the second dielectric deposited on the photoresist. .
【請求項2】 前記第7の工程において、前記第2の誘
電体の蒸着方向の法線方向からの最大の傾きを蒸着角度
として、当該蒸着角度を前記パターニングされたフォト
レジスト下端から、法線方向に対して、エッチングされ
て露出している前記第1の半導体層と前記第2の半導体
層の境界線を臨む角度以上の角度に設定し、なおかつ、
上記第2の誘電体の蒸着角度において、上記パターニン
グされたフォトレジスト下端から、前記第1の誘電体が
臨まれないように、前記第6の工程における前記第1の
誘電体のエッチング量を設定すること、を特徴とする請
求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. In the seventh step, a maximum inclination of a deposition direction of the second dielectric from a normal direction is defined as a deposition angle, and the deposition angle is defined as a normal from a lower end of the patterned photoresist. An angle is set to be equal to or larger than an angle facing a boundary between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer that are etched and exposed, and
At the deposition angle of the second dielectric, the etching amount of the first dielectric in the sixth step is set so that the first dielectric is not exposed from the lower end of the patterned photoresist. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記第2の半導体層上と前記第2の誘電
体上に、連続した電極を形成する第9の工程を含むこと
を特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 2, further comprising a ninth step of forming a continuous electrode on said second semiconductor layer and said second dielectric.
【請求項4】 前記第2の誘電体がSiOであることを
特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 2, wherein the second dielectric is SiO.
【請求項5】 前記第1の半導体層及び、前記第2の半
導体層がヘテロ接合バイポーラトランジスタを構成して
いることを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造
方法。
5. The method according to claim 3, wherein the first semiconductor layer and the second semiconductor layer form a heterojunction bipolar transistor.
【請求項6】 前記第1の半導体層がコレクタ層を、前
記第2の半導体層がベース層を構成していることを特徴
とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the first semiconductor layer forms a collector layer, and the second semiconductor layer forms a base layer.
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