JP2000150529A - Epitaxial wafer for hetero junction bi-polar transistor - Google Patents

Epitaxial wafer for hetero junction bi-polar transistor

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JP2000150529A
JP2000150529A JP10316693A JP31669398A JP2000150529A JP 2000150529 A JP2000150529 A JP 2000150529A JP 10316693 A JP10316693 A JP 10316693A JP 31669398 A JP31669398 A JP 31669398A JP 2000150529 A JP2000150529 A JP 2000150529A
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layer
composition
emitter
gaas
etching
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Japanese (ja)
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Fumiharu Aoyanagi
文晴 青柳
Masakiyo Ikeda
正清 池田
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epitaxial wafer for a hetero junction bi-polar transistor that functions as an etching stop layer, can accurately position a base electrode, and can improve the manufacturing yield of HBT. SOLUTION: In an epitaxial wafer for the hetero junction bi-polar transistor based on GaAs, at least a collector layer 3, a base layer 4, an AlX2Ga1-X2As emitter layer 5, a graded layer 16, and GaAs cap layer 8a are sequentially laminated on a GaAs substrate 1. In the graded layer 16, AlXGa1-XAs graded layers 16a-16c and InYAlZGa1-Y-ZAs layer 16d are sequentially laminated from the side of the emitter layer. An Al composition X of AlXGa1-XAs graded layers 16a-16c is reduced from the side of the emitter layer 5 to the side of the cap layer 8a, and X becomes equal to X1 at the side of the cap layer 8a. The above Al composition X, an In composition Y of the InYAlZGa1-Y-ZAs layer, and an Al composition Z meet the conditions of X1<=X<=X2, Y<=0.25, 0.2<=Z<=0.3, and 0<=Z-Y<=X1.

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、ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ(HBT:Heterojunction Bipolar T
ransistor )の作製に用いるエピタキシャルウェハに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heterojunction bipolar transistor (HBT).
ransistor).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置は高集積化、高速化に
向けて精力的に研究開発が行われている。特に、化合物
半導体のヘテロ接合を利用したヘテロ接合バイポーラト
ランジスタ(以下、HBTと称す)は、エミッタ注入効
率が高く、高利得かつ高速化が期待され、次世代半導体
素子として注目されている。従来のGaAs系HBT
は、例えば図4(a)に示すように、半絶縁性GaAs
基板1上にサブコレクタ層2、コレクタ層3、ベース層
4、エミッタ層5、傾斜層6、バラスト層7、キャップ
層8が順次積層されたものである。コレクタ電極9はサ
ブコレクタ層2上に形成されている。また、ベース電極
10はエミッタ層5の下側の薄い下部エミッタ層5a
(例えば20nm厚)を介してベース層4上に形成され
ている。さらに、エミッタ電極11はキャップ層8上に
形成されている。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices have been vigorously researched and developed for higher integration and higher speed. In particular, a heterojunction bipolar transistor (hereinafter, referred to as an HBT) using a heterojunction of a compound semiconductor is expected to have a high emitter injection efficiency, a high gain and a high speed, and is attracting attention as a next-generation semiconductor device. Conventional GaAs HBT
Is, for example, as shown in FIG.
A sub-collector layer 2, a collector layer 3, a base layer 4, an emitter layer 5, an inclined layer 6, a ballast layer 7, and a cap layer 8 are sequentially laminated on a substrate 1. Collector electrode 9 is formed on subcollector layer 2. Further, the base electrode 10 has a thin lower emitter layer 5a below the emitter layer 5.
It is formed on the base layer 4 with a thickness of, for example, 20 nm. Further, the emitter electrode 11 is formed on the cap layer 8.

【0003】このHBTは、例えば図4(b)に示すエ
ピタキシャルウェハから作製される。コレクタ層3は、
厚さ800nm、キャリア濃度5×1016cm-3のよう
にキャリア濃度の低いn−GaAsからなる。このキャ
リア濃度の低いコレクタ層3に直接コレクタ電極を形成
すると、コレクタ抵抗が大きくなるので、キャリア濃度
の高いサブコレクタ層2を設ける。サブコレクタ層2
は、厚さ500nm、キャリア濃度5×1018cm-3
ようにキャリア濃度の高いn−GaAsからなる。ま
た、ベース層4は、厚さ70nm、キャリア濃度が4×
1019cm-3のように高いp−GaAsからなる。ま
た、エミッタ層5は、厚さ200nm、キャリア濃度が
5×1017cm-3のAlX Ga1-X As(X=0.2
5)からなる。また、傾斜層6は、厚さ40nm、キャ
リア濃度が5×1017cm-3であって、Al組成Xを上
にむかって減少させたAlX Ga1-X As(X:0.2
5→0)からなる。この傾斜層6は以下の機能を有す
る。即ち、エミッタ層5と下記のバラスト層7が直接接
合すると、AlX Ga1-X As/GaAs接合部のバン
ドギャップ差によって形成されるポテンシャル障壁がエ
ミッタ電極11から注入される電流の障壁となる。傾斜
層6はこのポテンシャル障壁を緩和するためのものであ
る。また、バラスト層7は、HBT動作時の熱暴走を抑
制するためのもので、厚さ250nm、キャリア濃度が
5×1016cm-3のGaAsからなる。さらに、キャッ
プ層8は、エミッタ電極11のコンタクト抵抗を減少さ
せるために設けられ、厚さ100nm、キャリア濃度が
5×1018cm-3であるGaAs層8aと、In組成が
上方に向かって増加し、厚さ30nm、キャリア濃度が
1×1019cm-3であるInY Ga1-Y As組成傾斜層
8b(Y:0→0.5)と、厚さ50nm、キャリア濃
度が2×1019cm-3であるIn0.5 Ga0.5 As層8
cからなる。ここで、GaAs層8a、InY Ga1-Y
As組成傾斜層8bを設けた理由は、In0.5 Ga0.5
As層8cをバラスト層7に直接積層すると、バンドギ
ャップの不連続性から価電子帯にノッチが形成され、伝
導の妨げになるからである。
This HBT is manufactured from, for example, an epitaxial wafer shown in FIG. The collector layer 3
It is made of n-GaAs having a low carrier concentration such as a thickness of 800 nm and a carrier concentration of 5 × 10 16 cm −3 . If the collector electrode is formed directly on the collector layer 3 having a low carrier concentration, the collector resistance increases, so the sub-collector layer 2 having a high carrier concentration is provided. Subcollector layer 2
Is made of n-GaAs having a high carrier concentration such as a thickness of 500 nm and a carrier concentration of 5 × 10 18 cm −3 . The base layer 4 has a thickness of 70 nm and a carrier concentration of 4 ×
It is made of p-GaAs as high as 10 19 cm −3 . The emitter layer 5 has a thickness of 200 nm and a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 Al x Ga 1 -x As (X = 0.2
5). The graded layer 6 has a thickness of 40 nm, a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 , and an Al X Ga 1 -X As (X: 0.2
5 → 0). This inclined layer 6 has the following functions. That is, when the emitter layer 5 and the following ballast layer 7 are directly joined, the potential barrier formed by the band gap difference of the Al x Ga 1 -x As / GaAs junction becomes a barrier for the current injected from the emitter electrode 11. . The gradient layer 6 is for alleviating this potential barrier. The ballast layer 7 is for suppressing thermal runaway during the HBT operation, and is made of GaAs having a thickness of 250 nm and a carrier concentration of 5 × 10 16 cm −3 . Further, the cap layer 8 is provided to reduce the contact resistance of the emitter electrode 11, and has a thickness of 100 nm, a GaAs layer 8a having a carrier concentration of 5 × 10 18 cm −3 , and an In composition increasing upward. An In Y Ga 1-Y As composition gradient layer 8b (Y: 0 → 0.5) having a thickness of 30 nm and a carrier concentration of 1 × 10 19 cm −3 , and a thickness of 50 nm and a carrier concentration of 2 × 10 19 cm −3. In 0.5 Ga 0.5 As layer 8 of 19 cm -3
c. Here, the GaAs layer 8a, In Y Ga 1-Y
The reason for providing the As composition gradient layer 8b is that In 0.5 Ga 0.5
This is because, when the As layer 8c is directly laminated on the ballast layer 7, a notch is formed in the valence band due to discontinuity of the band gap, which hinders conduction.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、ベース
電極10はエミッタ層5を薄くした薄い下部エミッタ層
5a(例えば20nm厚)を介してベース層4上に形成
されている。この下部エミッタ層5aは空乏化している
必要があるため、その厚さは精度よく形成されている必
要がある。しかしながら、この厚さを精度よく制御する
ことは困難であり、HBTの製造歩留りが低下するとい
う問題があった。その理由を以下に説明する。
As described above, the base electrode 10 is formed on the base layer 4 via the thin lower emitter layer 5a (for example, 20 nm thick) in which the emitter layer 5 is thinned. Since the lower emitter layer 5a needs to be depleted, its thickness needs to be accurately formed. However, it is difficult to control the thickness with high accuracy, and there is a problem that the production yield of the HBT is reduced. The reason will be described below.

【0005】従来、このベース電極10を形成するため
には、図4(a)に示すように、エピタキシャルウェハ
をIn0.5 Ga0.5 As層8cから下部エミッタ層5a
表面までエッチングしていた。例えば図4(b)に示し
たエピタキシャルウェハでは、In0.5 Ga0.5 As層
8c表面からエミッタ層5下部(ベース層4表面)まで
670nmあるため、ベース電極10を形成するための
エッチング量は650nmになる。このエッチング量の
管理は、予めエッチング速度を測定しておき、エッチン
グ時間を管理して行う。しかしながら、このようなエッ
チング量の管理法には、以下の問題があった。即ち、 1)エッチング量がエピタキシャルウェハ面内でばらつ
く。 2)In0.5 Ga0.5 As層8c表面からエミッタ層5
下部(ベース層4表面)までの積層体の厚みがばらつく
と、エッチング時間を精度よく管理しても、エッチング
後の残余の下部エミッタ層5aの厚さがばらつく。
Conventionally, in order to form the base electrode 10, as shown in FIG. 4A, an epitaxial wafer is formed from an In 0.5 Ga 0.5 As layer 8c to a lower emitter layer 5a.
The surface had been etched. For example, in the epitaxial wafer shown in FIG. 4B, since the thickness from the surface of the In 0.5 Ga 0.5 As layer 8c to the lower part of the emitter layer 5 (the surface of the base layer 4) is 670 nm, the etching amount for forming the base electrode 10 is 650 nm. Become. The control of the etching amount is performed by measuring the etching rate in advance and controlling the etching time. However, such a method of controlling the etching amount has the following problems. That is, 1) the etching amount varies within the epitaxial wafer surface. 2) From the surface of the In 0.5 Ga 0.5 As layer 8c to the emitter layer 5
If the thickness of the laminate up to the lower portion (the surface of the base layer 4) varies, the thickness of the remaining lower emitter layer 5a after the etching varies even if the etching time is accurately controlled.

【0006】ところで、エッチングの精度はエッチング
量を少なくすることにより上げることができる。そこ
で、エピタキシャルウェハ表面から下部エミッタ層5a
に達するエッチングを2回に分けて行い、下部エミッタ
層5aに達する2回目のエッチング量を少なくすると、
エッチング後の残余の下部エミッタ層5aの厚さの精度
を高めることができる。
Incidentally, the accuracy of etching can be improved by reducing the amount of etching. Therefore, the lower emitter layer 5a
The etching reaching the lower emitter layer 5a is performed in two separate steps, and the amount of the second etching reaching the lower emitter layer 5a is reduced.
The accuracy of the thickness of the remaining lower emitter layer 5a after the etching can be improved.

【0007】例えば、選択エッチングを利用して、エピ
タキシャルウェハ表面からバラスト層7までを先ずエッ
チングし、次いで、傾斜層6から下部エミッタ層5aま
でをエッチングすると、2回目のエッチング量は220
nm程度になり、全エッチング量である650nmの1
/3になる。従って、2回目のエッチング量の精度は、
全エッチングを一回で行う場合に比して向上する。
[0007] For example, using selective etching to etch first from the epitaxial wafer surface to the ballast layer 7 and then from the inclined layer 6 to the lower emitter layer 5a, the second etching amount is 220
nm and the total etching amount of 650 nm 1
/ 3. Therefore, the accuracy of the second etching amount is
This is improved as compared with the case where the entire etching is performed once.

【0008】しかしながら、傾斜層6の組成は、上部か
ら下部に向かってAl組成が増加するため、一回目の選
択エッチングの停止位置が不明確になり、二回目のエッ
チング量を正確に設定することが困難であり、HBTの
製造歩留りが低下するという問題があった。本発明は、
エッチング停止層の機能を備えた傾斜層を有するHBT
用エピタキシャルウェハを提供し、二回目のエッチング
量を正確に設定し、HBTの製造歩留りを向上させるこ
とを目的とするものである。
However, in the composition of the gradient layer 6, since the Al composition increases from the upper part to the lower part, the stop position of the first selective etching becomes unclear, and the second etching amount must be set accurately. However, there is a problem that the production yield of the HBT is reduced. The present invention
HBT having graded layer with function of etching stop layer
It is an object of the present invention to provide an epitaxial wafer for use, to accurately set a second etching amount, and to improve the production yield of HBT.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決すべくなされたもので、GaAs基板上に少なくとも
コレクタ層、ベース層、AlX2Ga1-X2Asエミッタ
層、傾斜層およびGaAsキャップ層を順次積層したG
aAs系のヘテロ接合バイポーラトランジスタ用エピタ
キシャルウェハにおいて、傾斜層は、エミッタ層側から
AlX Ga1-X As傾斜層およびInY AlZ Ga
1-Y-Z As層を順次積層してなり、AlX Ga 1-X As
傾斜層のAl組成Xは、エミッタ層側からキャップ層側
に向けて減少して、キャップ層側でX=X1 となり、上
記Al組成X、InY AlZ Ga1-Y-ZAs層のIn組
成YおよびAl組成Zは、 X1 ≦X≦X2 ・・・(1) Y≦0.25 ・・・(2) 0.2≦Z≦0.3 ・・・(3) 0≦Z−Y≦X1 ・・・(4) の条件を満たすことを特徴とするものである。
The present invention solves the above problems.
It was decided to make at least on the GaAs substrate
Collector layer, base layer, AlX2Ga1-X2As emitter
Layer in which a layer, a gradient layer, and a GaAs cap layer are sequentially stacked
Epitaxy for aAs-based heterojunction bipolar transistor
In the axial wafer, the inclined layer is
AlXGa1-XAs graded layer and InYAlZGa
1-YZAs layers are sequentially laminated, and AlXGa 1-XAs
The Al composition X of the gradient layer is from the emitter layer side to the cap layer side.
, X = X on the cap layer side1And above
Al composition X, InYAlZGa1-YZIn layer of As layer
The composition Y and the Al composition Z are represented by X1≤X≤XTwo (1) Y ≦ 0.25 (2) 0.2 ≦ Z ≦ 0.3 (3) 0 ≦ Z−Y ≦ X1 (4) is satisfied.

【0010】本発明は、鋭意実験的に検討した結果得ら
れたものである。本発明によれば、上記組成条件(1)
〜(4)を満足する傾斜層をエミッタ層上に積層する
と、傾斜層の本来の機能(エミッタ電極から注入される
電流のポテンシャル障壁を緩和する)を損なうことな
く、選択エッチングのエッチング停止層の機能を持たせ
ることができ、ベース電極とベース層間に介在する薄い
エミッタ層を所望の厚さに精度よく形成することができ
る。
The present invention has been obtained as a result of intensive studies. According to the present invention, the above composition conditions (1)
When the gradient layer satisfying the conditions (4) to (4) is laminated on the emitter layer, the original function of the gradient layer (reducing the potential barrier of the current injected from the emitter electrode) is not deteriorated and the etching stop layer of the selective etching is not damaged. A function can be provided, and a thin emitter layer interposed between the base electrode and the base layer can be accurately formed to a desired thickness.

【0011】即ち、InY AlZ Ga1-Y-Z As層が組
成条件(2)、(3)を満足すると、InY AlZ Ga
1-Y-Z As層上にGaAs層を積層した場合、エッチャ
ントとしてクエン酸/アンモニア/過酸化水素を用いる
と、InY AlZ Ga1-Y-ZAs層がエッチング停止層
となり、選択エッチングを行うことができる。また、I
Y AlZ Ga1-Y-Z As層のバンドギャップが大きく
なると、傾斜層としての機能が損なわれるが、組成条件
(4)を満足すると、バンドギャップの拡大を防ぎ、傾
斜層の機能が維持できる。なお、組成条件(1)は、傾
斜層の組成が傾斜するための条件である。
That is, when the In Y Al Z Ga 1-YZ As layer satisfies the composition conditions (2) and (3), the In Y Al Z Ga
When a GaAs layer is stacked on the 1-YZ As layer, if citric acid / ammonia / hydrogen peroxide is used as an etchant, the In Y Al Z Ga 1-YZ As layer becomes an etching stop layer, so that selective etching can be performed. it can. Also, I
When the band gap of the n Y Al Z Ga 1 -YZ As layer becomes large, the function as a gradient layer is impaired. However, when the composition condition (4) is satisfied, the band gap is prevented from expanding and the function of the gradient layer can be maintained. . Note that the composition condition (1) is a condition for the composition of the gradient layer to be gradient.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。図1は、本発明にかかるHBT用エ
ピタキシャルウェハの一実施形態の断面図である。図1
は、図4に関して説明した部分と同部分は同符号で指示
してある。本実施形態は、半絶縁性GaAs基板1上
に、厚さ500nm、キャリア濃度が5×1018cm-3
のn−GaAsからなるサブコレクタ層2、厚さ800
nm、キャリア濃度が5×1016cm-3のn−GaAs
からなるコレクタ層3、厚さ70nm、キャリア濃度が
4×1019cm-3のp−GaAsからなるベース層4、
厚さ200nm、キャリア濃度が5×1017cm-3のA
X2Ga1-X2As(X 2 =0.25)からなるエミッタ
層5、傾斜層16、厚さ250nm、キャリア濃度が5
×1016cm-3のGaAsからなるバラスト層7、厚さ
100nm、キャリア濃度が5×1018cm-3であるG
aAs層8aと、In組成が上方に向かって増加し、厚
さ30nm、キャリア濃度が1×1019cm-3であるI
Y Ga 1-Y As組成傾斜層8b(Y:0→0.5)
と、厚さ50nm、キャリア濃度が2×1019cm-3
あるIn0.5 0.5 As層8cからなるキャップ層8を
順次積層したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This will be described in detail. FIG. 1 is a diagram showing an HBT air supply according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of one embodiment of a epitaxial wafer. Figure 1
Indicates the same parts as those described with reference to FIG.
I have. This embodiment is based on a semi-insulating GaAs substrate 1.
Has a thickness of 500 nm and a carrier concentration of 5 × 1018cm-3
Sub-collector layer 2 of n-GaAs, thickness 800
nm, carrier concentration is 5 × 1016cm-3N-GaAs
Layer 3 of thickness 70 nm, carrier concentration
4 × 1019cm-3A base layer 4 made of p-GaAs,
200 nm thickness, 5 × 10 carrier concentration17cm-3A
lX2Ga1-X2As (X Two= 0.25)
Layer 5, graded layer 16, thickness 250 nm, carrier concentration 5
× 1016cm-3Ballast layer 7 of GaAs, thickness
100 nm, carrier concentration 5 × 1018cm-3G that is
a As layer 8a, the In composition increases upward, and the thickness increases.
30 nm, carrier concentration 1 × 1019cm-3I
nYGa 1-YAs composition gradient layer 8b (Y: 0 → 0.5)
And a carrier concentration of 2 × 1019cm-3so
Some In0.5a0.5The cap layer 8 composed of the As layer 8c
These are sequentially laminated.

【0013】なお、傾斜層16は、エミッタ層5側か
ら、厚さ10nm、キャリア濃度が5×1017cm-3
あるAl0.2 Ga0.8 As層16a、Al0.15Ga0.85
As層16b、Al0.1 Ga0.9 As層16c、InY
AlZ Ga1-Y-Z As層16dを順次積層したものであ
る。この場合、傾斜層16の表面側のAl組成X1
0.1となる。
The inclined layer 16 is, from the emitter layer 5 side, an Al 0.2 Ga 0.8 As layer 16 a having a thickness of 10 nm and a carrier concentration of 5 × 10 17 cm -3 , and an Al 0.15 Ga 0.85 layer.
As layer 16b, Al 0.1 Ga 0.9 As layer 16c, In Y
The Al Z Ga 1-YZ As layer 16d is obtained by sequentially stacking. In this case, Al composition X 1 on the surface side of the graded layer 16 becomes 0.1.

【0014】ここで、InY AlZ Ga1-Y-Z As層1
6dの選択エッチング性を調べるために、以下の実験を
行った。即ち、図2に示すように、GaAs基板21上
に200nm厚のGaAs層22、InY AlZ Ga
1-Y-Z As層23、200nm厚のGaAs層24を順
次積層してエピタキシャルウェハを作製し、公知のクエ
ン酸/アンモニア/過酸化水素エッチャント(信学技報
ED93-99(1993-10)参照)を用いてエッチングした。I
Y AlZ Ga1-Y-Z As層23の組成および厚さを変
えてエッチング量を測定した結果を表1に示す。なお、
エッチング量は、GaAs層24をエッチングするのに
要する時間の1.5倍の時間でエッチングしたときの値
である。従って、エッチング量が200nm以下であれ
ば、InY AlZ Ga1-Y-Z As層23はエッチングさ
れず、エッチング停止層の機能を有することを示す。
Here, the In Y Al Z Ga 1 -YZ As layer 1
The following experiment was performed to examine the selective etching property of 6d. That is, as shown in FIG. 2, a GaAs layer 22 having a thickness of 200 nm and an In Y Al Z Ga
An epitaxial wafer is manufactured by sequentially laminating a 1-YZ As layer 23 and a GaAs layer 24 having a thickness of 200 nm, and a known citric acid / ammonia / hydrogen peroxide etchant (IEICE Technical Report)
ED93-99 (see 1993-10)). I
by changing the n Y Al Z composition and thickness of the Ga 1-YZ As layer 23 shows the results of measuring the amount of etching in Table 1. In addition,
The etching amount is a value obtained when etching is performed for 1.5 times the time required for etching the GaAs layer 24. Therefore, if the etching amount is 200 nm or less, the In Y Al Z Ga 1 -YZ As layer 23 is not etched, indicating that it has the function of an etching stop layer.

【0015】 [0015]

【0016】表1からわかるように、0.2≦Z≦0.
3(本発明の組成条件(3))、Y≦0.25(本発明
の組成条件(2))の範囲において、エッチング量はG
aAs層22の厚さである約200nmを越えず、In
Y AlZ Ga1-Y-Z As層23はエッチング停止層の機
能を有する。
As can be seen from Table 1, 0.2 ≦ Z ≦ 0.
3 (composition condition (3) of the present invention) and Y ≦ 0.25 (composition condition (2) of the present invention), the etching amount is G
The thickness of the aAs layer 22 does not exceed about 200 nm, and
Y Al Z Ga 1-YZ As layer 23 has a function of etch stop layer.

【0017】なお、InY AlZ Ga1-Y-Z AsはIn
組成Yが高いと格子定数が大きくなるので、GaAsや
AlGaAsとの間に格子不整合が起こる。上記実験で
は、No.1〜5の試料では格子不整合は生ぜず、N
o.6の試料(厚さ10nm)において、表面にわずか
にクロスハッチが認められ、わずかな格子不整合が生じ
ていた。ただし、Yが0.25であっても、厚さが5n
mであるNo.7の試料においては、クロスハッチは認
められなかった。従って、上記エッチング停止層の条
件、Y≦0.25では、格子不整合の生じない厚さ(臨
界膜厚)を10nm程度にすることができる。
It should be noted that In Y Al Z Ga 1 -YZ As is In
If the composition Y is high, the lattice constant increases, so that a lattice mismatch occurs between GaAs and AlGaAs. In the above experiment, No. No lattice mismatch occurred in the samples Nos. 1 to 5 and N
o. In the sample No. 6 (thickness: 10 nm), slight cross hatching was observed on the surface, and slight lattice mismatch occurred. However, even if Y is 0.25, the thickness is 5n.
m. In the sample No. 7, no cross hatch was observed. Therefore, under the condition of the etching stop layer, that is, Y ≦ 0.25, the thickness (critical film thickness) at which lattice mismatch does not occur can be made about 10 nm.

【0018】次に、図1に示すエピタキシャルウェハに
ついて、表2に示すように、InYAlZ Ga1-Y-Z
s層16dの組成Y、Zを変えて試料(No.3〜1
4)を作製した。なお、試料(No.1)は傾斜層16
を積層しないもの、試料(No.2)は傾斜層16のI
Y AlZ Ga1-Y-Z As層16dを除いたもの(言い
換えると、従来例に相当するもの)である。
Next, for the epitaxial wafer shown in FIG. 1, as shown in Table 2, In Y Al Z Ga 1 -YZ A
By changing the composition Y and Z of the s layer 16d, the samples (No.
4) was produced. Note that the sample (No. 1) has the inclined layer 16
The sample (No. 2) having no
n Y Al Z Ga 1-YZ As layer 16d excluding the (in other words, equivalent to a conventional example) is.

【0019】 [0019]

【0020】上記試料の評価は、傾斜層16の本来の機
能(エミッタ電極から注入される電流のポテンシャル障
壁を緩和する)が損なわれるかどうかを良否の判断基準
として行った。そこで、試料に、前述のクエン酸/アン
モニア/過酸化水素エッチャントによる選択エッチング
を含むエッチングを施し、図4(a)に示すような下部
エミッタ層を形成してベース電極を位置決めした。な
お、従来例(試料No.2)については、従来の時間管
理の手法でエッチングして、ベース電極の位置決めをし
た。そうして、ポテンシャル障壁の影響をみるために、
エミッタ抵抗値を測定し、従来例(試料No.2)のエ
ミッタ抵抗値(7.2Ω)を大きく越えないもの(9.
0Ω以下)を良好なものとした。
The evaluation of the sample was made based on whether or not the original function of the gradient layer 16 (reducing the potential barrier of the current injected from the emitter electrode) was impaired. Therefore, the sample was subjected to etching including selective etching with the citric acid / ammonia / hydrogen peroxide etchant to form a lower emitter layer as shown in FIG. 4A and position the base electrode. For the conventional example (sample No. 2), the base electrode was positioned by etching using a conventional time management method. Then, to see the effect of the potential barrier,
The emitter resistance was measured, and the emitter resistance (7.2Ω) of the conventional example (Sample No. 2) did not greatly exceed (7.2.Ω).
0 Ω or less).

【0021】表2より、No.3、4、5、8、9、1
0、12、13の試料は、ポテンシャル障壁の緩和条件
を満足していることがわかる。上記試料(No.3〜1
4)をIn組成YとAl組成Zを示す(Z、Y)座標上
に位置付けると、図3に示すようになる。図3からわか
るように、Z−0.1≦Y≦Zの範囲、言い換えると、
請求項の組成条件(4)、0≦Z−Y≦0.1(X1
値に相当)を満足する範囲の試料は、エミッタ抵抗値が
9.0Ω以下になり、ポテンシャル障壁が緩和されてい
る。一方、組成条件(4)を外れる試料(No.6、
7、11)は、エミッタ抵抗値が9.0Ω超になり、ポ
テンシャル障壁の影響が現れる。
As shown in Table 2, 3, 4, 5, 8, 9, 1
It can be seen that the samples Nos. 0, 12, and 13 satisfy the potential barrier relaxation conditions. The above sample (No. 3 to 1)
If 4) is positioned on the (Z, Y) coordinates indicating the In composition Y and the Al composition Z, the result is as shown in FIG. As can be seen from FIG. 3, the range of Z−0.1 ≦ Y ≦ Z, in other words,
In a sample satisfying the composition condition (4), 0 ≦ Z−Y ≦ 0.1 (corresponding to the value of X 1 ), the emitter resistance becomes 9.0Ω or less, and the potential barrier is reduced. ing. On the other hand, a sample (No. 6,
In Nos. 7 and 11), the emitter resistance value exceeds 9.0Ω, and the influence of the potential barrier appears.

【0022】上記実施形態は、AlX Ga1-X As傾斜
層の表面側の組成がAl0.1 Ga0. 9 As層16cであ
り、X1 =0.1に相当するものであるが、X1 が0.
1でなくとも、組成条件(4)の範囲では、ポテンシャ
ル障壁が緩和されていることが認められた。
[0022] The above embodiments are Al X Ga 1-X As the composition of the surface side of the graded layer is Al 0.1 Ga 0. 9 As layer 16c, but is equivalent to X 1 = 0.1, X 1 is 0.
Even if it was not 1, it was recognized that the potential barrier was relaxed in the range of the composition condition (4).

【0023】以上より、傾斜層16が組成条件(2)を
満たすと、格子不整合を生じることなく、臨界膜厚を十
分に厚く(例えば10nm)することができ、また、組
成条件(3)を満たすと、エッチングの選択性をよくし
て、ベース電極の位置決めを精度よく行うことができ、
さらに、組成条件(4)を満たすと、ポテンシャル障壁
を緩和し、傾斜層16の本来の機能を果たすことができ
る。従って、組成条件(1)〜(4)を満たすことによ
り、傾斜層16は傾斜層としての機能を損なうことなく
エッチング停止層の機能を備えることができる。
As described above, when the gradient layer 16 satisfies the composition condition (2), the critical film thickness can be sufficiently increased (for example, 10 nm) without causing lattice mismatch, and the composition condition (3) When satisfied, the etching selectivity is improved, and the positioning of the base electrode can be performed with high accuracy.
Further, when the composition condition (4) is satisfied, the potential barrier is relaxed, and the original function of the gradient layer 16 can be achieved. Therefore, by satisfying the composition conditions (1) to (4), the gradient layer 16 can have the function of the etching stop layer without impairing the function as the gradient layer.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、傾
斜層がエッチング停止層としての機能を有するため、ベ
ース電極を精度よく位置決めすることができ、HBTの
製造歩留りを向上させることができるという優れた効果
がある。
As described above, according to the present invention, since the inclined layer has a function as an etching stop layer, the base electrode can be accurately positioned, and the production yield of the HBT can be improved. There is an excellent effect.

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

【図1】本発明に係るHBT用エピタキシャルウェハの
一実施形態の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of an epitaxial wafer for HBT according to the present invention.

【図2】選択エッチング性を調べるためのエピタキシャ
ルウェハの断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an epitaxial wafer for examining selective etching properties.

【図3】傾斜層を構成するInY AlZ Ga1-Y-Z As
層のIn組成YおよびAl組成Zとエミッタ抵抗の関係
を示す図である。
FIG. 3 shows In Y Al Z Ga 1 -YZ As forming a gradient layer.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an In composition Y and an Al composition Z of a layer and an emitter resistance.

【図4】(a)、(b)はそれぞれ、従来のHBTの部
分断面図およびHBT用エピタキシャルウェハの断面図
である。
4A and 4B are a partial sectional view of a conventional HBT and a sectional view of an HBT epitaxial wafer, respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAs基板 2 サブコレクタ層 3 コレクタ層 4 ベース層 5 エミッタ層 5a 下部エミッタ層 6、16 傾斜層 7 バラスト層 8 キャップ層 8a GaAs層 8b InY Ga1-Y As組成傾斜層 8c In0.5 Ga0.5 As層 9 コレクタ電極 10 ベース電極 11 エミッタ電極 16a Al0.2 Ga0.8 As層 16b Al0.15Ga0.85As層 16c Al0.1 Ga0.9 As層 16d InY AlZ Ga1-Y-Z As層1 GaAs substrate 2 subcollector layer 3 a collector layer 4 base layer 5 emitter layer 5a lower emitter layer 6,16 graded layer 7 ballast layer 8 capping layer 8a GaAs layer 8b In Y Ga 1-Y As gradient composition layer 8c In 0.5 Ga 0.5 As layer 9 the collector electrode 10 base electrode 11 emitter electrode 16a Al 0.2 Ga 0.8 As layer 16b Al 0.15 Ga 0.85 As layer 16c Al 0.1 Ga 0.9 As layer 16d In Y Al Z Ga 1- YZ As layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GaAs基板上に少なくともコレクタ
層、ベース層、AlX2Ga1-X2Asエミッタ層、傾斜層
およびGaAsキャップ層を順次積層したGaAs系の
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ用エピタキシャルウ
ェハにおいて、傾斜層は、エミッタ層側からAlX Ga
1-X As傾斜層およびInY AlZ Ga 1-Y-Z As層を
順次積層してなり、AlX Ga1-X As傾斜層のAl組
成Xは、エミッタ層側からキャップ層側に向けて減少し
て、キャップ層側でX=X1 となり、上記Al組成X、
InY AlZ Ga1-Y-Z As層のIn組成YおよびAl
組成Zは、 X1 ≦X≦X2 Y≦0.25 0.2≦Z≦0.3 0≦Z−Y≦X1 の条件を満たすことを特徴とするヘテロ接合バイポーラ
トランジスタ用エピタキシャルウェハ。
At least a collector is provided on a GaAs substrate.
Layer, base layer, AlX2Ga1-X2As emitter layer, graded layer
And a GaAs cap layer in this order.
Epitaxial for heterojunction bipolar transistor
In the wafer, the inclined layer is made of Al from the emitter layer side.XGa
1-XAs graded layer and InYAlZGa 1-YZAs layer
Layered in order, AlXGa1-XAl group of As graded layer
X decreases from the emitter layer side to the cap layer side.
X = X on the cap layer side1And the above Al composition X,
InYAlZGa1-YZIn composition Y and Al of As layer
Composition Z is X1≤X≤XTwo Y ≦ 0.25 0.2 ≦ Z ≦ 0.3 0 ≦ Z−Y ≦ X1 Heterojunction bipolar characterized by satisfying the following conditions:
Epitaxial wafer for transistors.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100400486B1 (en) * 1999-10-07 2003-10-01 토니 옌친 린 New metamorphic heterojunction bipolar transistor having material structure for low cost fabrication on large size gallium arsenide wafers

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