JP2001007118A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製
造において、エミッタ層除去の際にベース層がエッチン
グされてしまうため、ベース層抵抗値が増加してばらつ
きが生じる、エミッタ寸法制御性が低く、エミッタ電流
値が安定しない、という、という問題があった。 【解決手段】エミッタ層６とベース層４との間にウェッ
トエッチングによる選択エッチング制御性の良いアンド
ープＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓストッパー層５を設けて
いるので、エミッタ層をストッパー層に対して選択性良
く除去でき、更に、ベース層上のストッパー層もベース
層、エミッタ層に対して選択性良く除去でき、結果とし
てベース層抵抗を再現性良く所望の値に作製できると共
に、寸法制御性の良いエミッタが得られる。
造において、エミッタ層除去の際にベース層がエッチン
グされてしまうため、ベース層抵抗値が増加してばらつ
きが生じる、エミッタ寸法制御性が低く、エミッタ電流
値が安定しない、という、という問題があった。 【解決手段】エミッタ層６とベース層４との間にウェッ
トエッチングによる選択エッチング制御性の良いアンド
ープＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓストッパー層５を設けて
いるので、エミッタ層をストッパー層に対して選択性良
く除去でき、更に、ベース層上のストッパー層もベース
層、エミッタ層に対して選択性良く除去でき、結果とし
てベース層抵抗を再現性良く所望の値に作製できると共
に、寸法制御性の良いエミッタが得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はヘテロ接合を用いた
バイポーラトランジスタに関し、特に、エミッタ層のパ
ターニングとベース抵抗の最適化が可能な半導体装置及
びその製造方法に関する。
バイポーラトランジスタに関し、特に、エミッタ層のパ
ターニングとベース抵抗の最適化が可能な半導体装置及
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＡｌＧａＡｓ又はＧａＡｓ系ヘテ
ロ接合を用いたバイポーラトランジスタの製造方法を、
第１、２の従来例について、エミッタ層の形成に注目し
て、説明する。まず、第１の従来例につい図５、６の断
面図を用いて説明する。
ロ接合を用いたバイポーラトランジスタの製造方法を、
第１、２の従来例について、エミッタ層の形成に注目し
て、説明する。まず、第１の従来例につい図５、６の断
面図を用いて説明する。
【０００３】ＧａＡｓ基板１０１上に５００ｎｍ厚の第
１ｎ型ＧａＡｓ層１０２、５００ｎｍ厚の第２ｎ型Ｇａ
Ａｓ層１０３、５０ｎｍ厚のｐ型ＧａＡｓ層１０４、３
０ｎｍ厚のｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層１０６、２
０ｎｍ厚の第３ｎ型ＧａＡｓ層１０７をＭＯＣＶＤ（Ｍ
ｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐ
ｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎの略称、以下ＭＯＣＶＤと
称す）法、又は、分子線エピタキシャル成長（Ｍｏｌｅ
ｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙの略称、以下Ｍ
ＢＥと称す）法によって順次成長させる。ここで、各層
へのドーピング濃度はデバイスとして機能する任意の濃
度とする。次にリソグラフィー技術を用いて、４μｍ程
度の寸法を持つフォトレジスト膜１０８を形成する（図
５（ａ））。
１ｎ型ＧａＡｓ層１０２、５００ｎｍ厚の第２ｎ型Ｇａ
Ａｓ層１０３、５０ｎｍ厚のｐ型ＧａＡｓ層１０４、３
０ｎｍ厚のｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層１０６、２
０ｎｍ厚の第３ｎ型ＧａＡｓ層１０７をＭＯＣＶＤ（Ｍ
ｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐ
ｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎの略称、以下ＭＯＣＶＤと
称す）法、又は、分子線エピタキシャル成長（Ｍｏｌｅ
ｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙの略称、以下Ｍ
ＢＥと称す）法によって順次成長させる。ここで、各層
へのドーピング濃度はデバイスとして機能する任意の濃
度とする。次にリソグラフィー技術を用いて、４μｍ程
度の寸法を持つフォトレジスト膜１０８を形成する（図
５（ａ））。
【０００４】次に、ＳＦ６とＢＣｌ３との混合ガスなど
を用いたＧａＡｓとＡｌＧａＡｓとの選択ドライエッチ
ングにより第３ｎ型ＧａＡｓ層１０７をエッチングし、
ｎ型ＧａＡｓエミッタコンタクト層１２７を形成する。
このとき、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層１０６表面
でエッチングは停止する（図５（ｂ））。
を用いたＧａＡｓとＡｌＧａＡｓとの選択ドライエッチ
ングにより第３ｎ型ＧａＡｓ層１０７をエッチングし、
ｎ型ＧａＡｓエミッタコンタクト層１２７を形成する。
このとき、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層１０６表面
でエッチングは停止する（図５（ｂ））。
【０００５】次に、硫酸と過酸化水素等を用いたウェッ
トエッチングによりｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層１
０６をエッチングし、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエ
ミッタ層１２６を形成し、ｐ型ＧａＡｓ層１０４表面を
露出させる（図６（ａ））。このエッチングはＧａＡｓ
とＡｌＧａＡｓの等速エッチングであり、ｎ型Ａｌ０．
２Ｇａ０．８Ａｓ層１０６のエッチング量は時間によっ
て制御するため、ｐ型ＧａＡｓ層１０４も一部エッチン
グされてしまう。また、等方的エッチングであるため、
エミッタ寸法にばらつきが生じる。
トエッチングによりｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層１
０６をエッチングし、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエ
ミッタ層１２６を形成し、ｐ型ＧａＡｓ層１０４表面を
露出させる（図６（ａ））。このエッチングはＧａＡｓ
とＡｌＧａＡｓの等速エッチングであり、ｎ型Ａｌ０．
２Ｇａ０．８Ａｓ層１０６のエッチング量は時間によっ
て制御するため、ｐ型ＧａＡｓ層１０４も一部エッチン
グされてしまう。また、等方的エッチングであるため、
エミッタ寸法にばらつきが生じる。
【０００６】以上の図５（ｂ）及び図６（ａ）のエッチ
ングはＧａＡｓとＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓの等速エッ
チングを用いて同時に行った場合、全体としてのエッチ
ング時間が増大し、エミッタ寸法の微細な制御が困難と
なる。よって、エッチングをＧａＡｓとＡｌ０．２Ｇａ
０．８Ａｓのそれぞれに対して行う必要が生じ、工程数
が増加する。
ングはＧａＡｓとＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓの等速エッ
チングを用いて同時に行った場合、全体としてのエッチ
ング時間が増大し、エミッタ寸法の微細な制御が困難と
なる。よって、エッチングをＧａＡｓとＡｌ０．２Ｇａ
０．８Ａｓのそれぞれに対して行う必要が生じ、工程数
が増加する。
【０００７】最後に、従来のプロセスを用いてｎ型Ｇａ
Ａｓサブコレクタ層１２２、ｎ型ＧａＡｓコレクタ層１
２３、ｐ型ＧａＡｓベース層１２４、エミッタ電極１２
９、ベース電極１３０、コレクタ電極１３１をそれぞれ
形成し、トランジスタを作製する（図６（ｂ））。
Ａｓサブコレクタ層１２２、ｎ型ＧａＡｓコレクタ層１
２３、ｐ型ＧａＡｓベース層１２４、エミッタ電極１２
９、ベース電極１３０、コレクタ電極１３１をそれぞれ
形成し、トランジスタを作製する（図６（ｂ））。
【０００８】次に、第２の従来例について図７を用いて
説明する。本従来例は特公平６−１２７７８に公示され
ているものである。
説明する。本従来例は特公平６−１２７７８に公示され
ているものである。
【０００９】図７のＨＢＴは、ドナー濃度が１×１０18
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3のｎ+-型ＧａＡｓ基板２０１上に、
ドナー濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3のｎ--型Ｇ
ａＡｓコレクタ層２２３、アクセプタ濃度が１×１０18
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3ののｐ-型ＧａＡｓベース層２２４、
エミッタバリア層として厚さ１０ｎｍのアンドープＡｌ
０．４Ｇａ０．６Ａｓエミッタバリア層２２５、ドナー
濃度が５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3のｎ-型Ａｌ０．２
Ｇａ0.8Ａｓエミッタ層２２６が形成されている。２３
１はコレクタ電極、２３０はベース電極、２２９はエミ
ッタ電極である。
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3のｎ+-型ＧａＡｓ基板２０１上に、
ドナー濃度が１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3のｎ--型Ｇ
ａＡｓコレクタ層２２３、アクセプタ濃度が１×１０18
ａｔｏｍｓ／ｃｍ3ののｐ-型ＧａＡｓベース層２２４、
エミッタバリア層として厚さ１０ｎｍのアンドープＡｌ
０．４Ｇａ０．６Ａｓエミッタバリア層２２５、ドナー
濃度が５×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3のｎ-型Ａｌ０．２
Ｇａ0.8Ａｓエミッタ層２２６が形成されている。２３
１はコレクタ電極、２３０はベース電極、２２９はエミ
ッタ電極である。
【００１０】本従来例では、エミッタ層２２６からエミ
ッタバリア層２２５を経てベース層２２４に注入される
キャリアがエミッタバリア層２２５とベース層２２４の
バンド不連続により加速されて高速でベース層２２４を
通過するため、超高速動作を可能としている。
ッタバリア層２２５を経てベース層２２４に注入される
キャリアがエミッタバリア層２２５とベース層２２４の
バンド不連続により加速されて高速でベース層２２４を
通過するため、超高速動作を可能としている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、第１の
従来例では、エミッタ層除去の際にベース層がエッチン
グされてしまうため、ベース層抵抗値が増加しばらつき
が生じる。エミッタ寸法制御性も低いため、エミッタ電
流値も安定しない。
従来例では、エミッタ層除去の際にベース層がエッチン
グされてしまうため、ベース層抵抗値が増加しばらつき
が生じる。エミッタ寸法制御性も低いため、エミッタ電
流値も安定しない。
【００１２】また、第２の従来例の構造は、Ａｌ0.2Ｇ
ａ0.8Ａｓエミッタ層とＧａＡｓベース層間に、薄いア
ンドープＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓエミッタバリア層を
挟んだ構造を示しているが、この従来例では、このアン
ドープＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓエミッタバリア層がエ
ッチングストッパー層として機能することにはふれてお
らず、アンドープＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓエミッタバ
リア層ではＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエミッタ層と選択
性を得ることは不可能である。よって、この製造方法に
おいては第１の従来例と同様の欠点を持つ。
ａ0.8Ａｓエミッタ層とＧａＡｓベース層間に、薄いア
ンドープＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓエミッタバリア層を
挟んだ構造を示しているが、この従来例では、このアン
ドープＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓエミッタバリア層がエ
ッチングストッパー層として機能することにはふれてお
らず、アンドープＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓエミッタバ
リア層ではＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエミッタ層と選択
性を得ることは不可能である。よって、この製造方法に
おいては第１の従来例と同様の欠点を持つ。
【００１３】本発明の目的は、ヘテロ接合を用いたバイ
ポーラトランジスタにおいて、エミッタ層のパターニン
グがその下のベース層に影響を与えることが無く、ベー
ス抵抗の増大を防止でき、しかもエミッタ寸法制御性が
良い半導体装置及びその製造方法を提供することにあ
る。
ポーラトランジスタにおいて、エミッタ層のパターニン
グがその下のベース層に影響を与えることが無く、ベー
ス抵抗の増大を防止でき、しかもエミッタ寸法制御性が
良い半導体装置及びその製造方法を提供することにあ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半絶縁性ＧａＡｓ基板とその上のｎ型ＧａＡｓサブコレ
クタ層と、前記ｎ型ＧａＡｓサブコレクタ層上にｎ型Ｇ
ａＡｓ層、ｐ型ＧａＡｓ層の順に積層されたｎ型ＧａＡ
ｓコレクタ層及びｐ型ＧａＡｓベース層と、前記ｐ型Ｇ
ａＡｓベース層上にあってアンドープＡｌＸＧａ１−Ｘ
Ａｓ層、ｎ型ＡｌＹＧａ１−ＹＡｓ層、ｎ型ＧａＡｓ層
の順に積層されたアンドープＡｌＸＧａ１−ＸＡｓスト
ッパー層、ｎ型ＡｌＹＧａ１−ＹＡｓエミッタ層、ｎ型
ＧａＡｓエミッタコンタクト層、とからなるヘテロ接合
バイポーラトランジスタであって、ｎ型ＡｌＹＧａ１−
ＹＡｓエミッタ層のＹが０〜０．４の値をとるときに、
アンドープＡｌＸＧａ１−ＸＡｓストッパー層のＸが
０．７〜１．０の値をとることを特徴としており、前記
アンドープＡｌＸＧａ１−ＸＡｓストッパー層の厚さ
は、Ｘの値が大きくなるほど薄くなり、Ｘが０．７の値
をとるときには１．５〜３．０ｎｍであり、Ｘが１．０
の値をとるときには１．０〜２．０ｎｍである、という
もので、又、前記ｎ型ＧａＡｓエミッタコンタクト層
が、Ｚが０〜０．５の値をとるＩｎＺＧａ１−ＺＡｓで
ある、というものである。
半絶縁性ＧａＡｓ基板とその上のｎ型ＧａＡｓサブコレ
クタ層と、前記ｎ型ＧａＡｓサブコレクタ層上にｎ型Ｇ
ａＡｓ層、ｐ型ＧａＡｓ層の順に積層されたｎ型ＧａＡ
ｓコレクタ層及びｐ型ＧａＡｓベース層と、前記ｐ型Ｇ
ａＡｓベース層上にあってアンドープＡｌＸＧａ１−Ｘ
Ａｓ層、ｎ型ＡｌＹＧａ１−ＹＡｓ層、ｎ型ＧａＡｓ層
の順に積層されたアンドープＡｌＸＧａ１−ＸＡｓスト
ッパー層、ｎ型ＡｌＹＧａ１−ＹＡｓエミッタ層、ｎ型
ＧａＡｓエミッタコンタクト層、とからなるヘテロ接合
バイポーラトランジスタであって、ｎ型ＡｌＹＧａ１−
ＹＡｓエミッタ層のＹが０〜０．４の値をとるときに、
アンドープＡｌＸＧａ１−ＸＡｓストッパー層のＸが
０．７〜１．０の値をとることを特徴としており、前記
アンドープＡｌＸＧａ１−ＸＡｓストッパー層の厚さ
は、Ｘの値が大きくなるほど薄くなり、Ｘが０．７の値
をとるときには１．５〜３．０ｎｍであり、Ｘが１．０
の値をとるときには１．０〜２．０ｎｍである、という
もので、又、前記ｎ型ＧａＡｓエミッタコンタクト層
が、Ｚが０〜０．５の値をとるＩｎＺＧａ１−ＺＡｓで
ある、というものである。
【００１５】次に、本発明の半導体装置の製造方法は、
半絶縁性ＧａＡｓ基板の上に第１のｎ型ＧａＡｓ層、第
２のｎ型ＧａＡｓ層、ｐ型ＧａＡｓ層、Ｘが０．７〜
１．０の値をとるアンドープＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ層、
Ｙが０〜０．４の値をとるｎ型ＡｌＹＧａ１−ＹＡｓ
層、第３のｎ型ＧａＡｓ層の順に成長させ、前記第３の
ｎ型ＧａＡｓ層の上にレジスト膜を塗布してパターニン
グし、前記レジスト膜をマスクとして上から順に前記第
３のｎ型ＧａＡｓ層、前記ｎ型ＡｌＹＧａ１−ＹＡｓ層
を第１のエッチング液により前記アンドープＡｌＸＧａ
１−ＸＡｓ層をエッチングストッパーとして除去してｎ
型ＧａＡｓエミッタコンタクト層及びｎ型ＡｌＹＧａ１
−ＹＡｓエミッタ層を形成し、露出した前記アンドープ
ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ層を第２のエッチング液により除
去してアンドープＡｌＸＧａ１−ＸＡｓストッパー層を
形成して、前記第１のｎ型ＧａＡｓ層をサブコレクタ
層、前記第２のｎ型ＧａＡｓ層をコレクタ層、前記ｐ型
ＧａＡｓ層をベース層とするヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタを形成することを特徴としており、前記第１の
エッチング液は、クエン酸水溶液と過酸化水素水溶液と
の混合液からなり、過酸化水素水溶液の水溶液濃度を一
定としたとき、クエン酸水溶液の水溶液濃度が高くなる
ほどクエン酸水溶液と過酸化水素水溶液との混合比が大
きくなる傾向を持ち、過酸化水素水溶液の水溶液濃度が
２８〜３２重量％で、クエン酸水溶液の水溶液濃度が２
０〜５０重量％に変化するとき、クエン酸水溶液／過酸
化水素水溶液の混合比が２．０〜６．０の値をとり、
又、前記過酸化水素水溶液の水溶液濃度が２８〜３２重
量％で、クエン酸水溶液の水溶液濃度が２０重量％のと
き、クエン酸水溶液／過酸化水素水溶液の混合比が２．
０〜３．０の値であり、前記過酸化水素水溶液の水溶液
濃度が２８〜３２重量％で、クエン酸水溶液の水溶液濃
度が３０重量％のとき、クエン酸水溶液／過酸化水素水
溶液の混合比が３．０〜４．０の値であり、前記過酸化
水素水溶液の水溶液濃度が２８〜３２重量％で、クエン
酸水溶液の水溶液濃度が５０重量％のとき、クエン酸水
溶液／過酸化水素水溶液の混合比が５．０〜６．０の値
であり、更に、前記第２のエッチング液は、塩酸又はバ
ッファード弗酸である、というものである。
半絶縁性ＧａＡｓ基板の上に第１のｎ型ＧａＡｓ層、第
２のｎ型ＧａＡｓ層、ｐ型ＧａＡｓ層、Ｘが０．７〜
１．０の値をとるアンドープＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ層、
Ｙが０〜０．４の値をとるｎ型ＡｌＹＧａ１−ＹＡｓ
層、第３のｎ型ＧａＡｓ層の順に成長させ、前記第３の
ｎ型ＧａＡｓ層の上にレジスト膜を塗布してパターニン
グし、前記レジスト膜をマスクとして上から順に前記第
３のｎ型ＧａＡｓ層、前記ｎ型ＡｌＹＧａ１−ＹＡｓ層
を第１のエッチング液により前記アンドープＡｌＸＧａ
１−ＸＡｓ層をエッチングストッパーとして除去してｎ
型ＧａＡｓエミッタコンタクト層及びｎ型ＡｌＹＧａ１
−ＹＡｓエミッタ層を形成し、露出した前記アンドープ
ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ層を第２のエッチング液により除
去してアンドープＡｌＸＧａ１−ＸＡｓストッパー層を
形成して、前記第１のｎ型ＧａＡｓ層をサブコレクタ
層、前記第２のｎ型ＧａＡｓ層をコレクタ層、前記ｐ型
ＧａＡｓ層をベース層とするヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタを形成することを特徴としており、前記第１の
エッチング液は、クエン酸水溶液と過酸化水素水溶液と
の混合液からなり、過酸化水素水溶液の水溶液濃度を一
定としたとき、クエン酸水溶液の水溶液濃度が高くなる
ほどクエン酸水溶液と過酸化水素水溶液との混合比が大
きくなる傾向を持ち、過酸化水素水溶液の水溶液濃度が
２８〜３２重量％で、クエン酸水溶液の水溶液濃度が２
０〜５０重量％に変化するとき、クエン酸水溶液／過酸
化水素水溶液の混合比が２．０〜６．０の値をとり、
又、前記過酸化水素水溶液の水溶液濃度が２８〜３２重
量％で、クエン酸水溶液の水溶液濃度が２０重量％のと
き、クエン酸水溶液／過酸化水素水溶液の混合比が２．
０〜３．０の値であり、前記過酸化水素水溶液の水溶液
濃度が２８〜３２重量％で、クエン酸水溶液の水溶液濃
度が３０重量％のとき、クエン酸水溶液／過酸化水素水
溶液の混合比が３．０〜４．０の値であり、前記過酸化
水素水溶液の水溶液濃度が２８〜３２重量％で、クエン
酸水溶液の水溶液濃度が５０重量％のとき、クエン酸水
溶液／過酸化水素水溶液の混合比が５．０〜６．０の値
であり、更に、前記第２のエッチング液は、塩酸又はバ
ッファード弗酸である、というものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１、２の製
造フローに従った断面図を参照して説明する。
造フローに従った断面図を参照して説明する。
【００１７】まず、ＧａＡｓ基板１上に５００ｎｍ厚の
第１ｎ型ＧａＡｓ層２、５００ｎｍ厚の第２ｎ型ＧａＡ
ｓ層３、５０ｎｍ厚のｐ型ＧａＡｓ層４、２ｎｍ厚のア
ンドープＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ層５、３０ｎｍ厚の
ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層６、２０ｎｍ厚の第３
ｎ型ＧａＡｓ層７をＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａ
ｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎの略称）法、又は、分子線エピタキシャル成長
（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙの略
称）法によって順次成長させる。ここで、各層へのドー
ピング濃度はデバイスとして機能する任意の濃度とす
る。次にリソグラフィー技術を用いて、４μｍ程度の寸
法を持つフォトレジスト膜８を形成する（図１
（ａ））。
第１ｎ型ＧａＡｓ層２、５００ｎｍ厚の第２ｎ型ＧａＡ
ｓ層３、５０ｎｍ厚のｐ型ＧａＡｓ層４、２ｎｍ厚のア
ンドープＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ層５、３０ｎｍ厚の
ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層６、２０ｎｍ厚の第３
ｎ型ＧａＡｓ層７をＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａ
ｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎの略称）法、又は、分子線エピタキシャル成長
（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙの略
称）法によって順次成長させる。ここで、各層へのドー
ピング濃度はデバイスとして機能する任意の濃度とす
る。次にリソグラフィー技術を用いて、４μｍ程度の寸
法を持つフォトレジスト膜８を形成する（図１
（ａ））。
【００１８】次に、フォトレジスト膜８をマスクとし
て、クエン酸水溶液と過酸化水素水溶液との混合液によ
って第３ｎ型ＧａＡｓ層７、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８
Ａｓ層６をエッチングする（図１（ｂ））。上記のよう
に、第３ｎ型ＧａＡｓ層７、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８
Ａｓ層６をクエン酸水溶液と過酸化水素水溶液との混合
液によりエッチングする場合、アンドープＡｌ０．７Ｇ
ａ０．３Ａｓ層５はＧａＡｓと高選択性を示すエッチン
グストッパー層として働く。
て、クエン酸水溶液と過酸化水素水溶液との混合液によ
って第３ｎ型ＧａＡｓ層７、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８
Ａｓ層６をエッチングする（図１（ｂ））。上記のよう
に、第３ｎ型ＧａＡｓ層７、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８
Ａｓ層６をクエン酸水溶液と過酸化水素水溶液との混合
液によりエッチングする場合、アンドープＡｌ０．７Ｇ
ａ０．３Ａｓ層５はＧａＡｓと高選択性を示すエッチン
グストッパー層として働く。
【００１９】又、エッチングストッパー層には、Ａｌ組
成がＸ＝０．７以上のＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ等（ＡｌＡ
ｓを含む）であれば同様なエッチングストッパー効果が
得られる。このエッチングストッパー層は不純物をドー
プしたものでも、ノンドープのものでも構わない。ま
た、この層はエッチングストッパー層として機能するた
めに厚くする必要があり、且つ、相反して抵抗を少なく
するため薄くする必要がある。最適な構造は、Ａｌ０．
７Ｇａ０．３Ａｓの場合１．５〜３．０ｎｍである。Ａ
ｌＡｓを用いた場合、１．０〜２．０ｎｍで可能であ
る。また、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層６と第３ｎ
型ＧａＡｓ層７は、それぞれ、Ａｌ組成がＸ＝０〜０．
４程度のＡｌＸＧａ１−ＸＡｓとＩｎ組成がＸ＝０〜
０．５のＩｎＸＧａ１−ＸＡｓであっても、ＡｌＸＧａ
１−ＸＡｓ下のＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓとの選択エッ
チングが可能である。
成がＸ＝０．７以上のＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ等（ＡｌＡ
ｓを含む）であれば同様なエッチングストッパー効果が
得られる。このエッチングストッパー層は不純物をドー
プしたものでも、ノンドープのものでも構わない。ま
た、この層はエッチングストッパー層として機能するた
めに厚くする必要があり、且つ、相反して抵抗を少なく
するため薄くする必要がある。最適な構造は、Ａｌ０．
７Ｇａ０．３Ａｓの場合１．５〜３．０ｎｍである。Ａ
ｌＡｓを用いた場合、１．０〜２．０ｎｍで可能であ
る。また、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層６と第３ｎ
型ＧａＡｓ層７は、それぞれ、Ａｌ組成がＸ＝０〜０．
４程度のＡｌＸＧａ１−ＸＡｓとＩｎ組成がＸ＝０〜
０．５のＩｎＸＧａ１−ＸＡｓであっても、ＡｌＸＧａ
１−ＸＡｓ下のＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓとの選択エッ
チングが可能である。
【００２０】又、クエン酸水溶液と過酸化水素水溶液と
の混合液の混合比は図３に示すように、クエン酸水溶液
（３０ｗｔ％）／過酸化水素水溶液（３０ｗｔ％）＝
３．０〜４．０が望ましい。又、第３ｎ型ＧａＡｓ層７
とｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層６は、ほぼ同じエッ
チングレートでエッチングされる。ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ
０．８Ａｓ層６が除去された後の下方向へのエッチング
は、アンドープＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ層５でストッ
プする。又、図４に示すように、このエッチング方法
は、例えば、特願平０８−１２５０４９号公報に示され
ているように、ＧａＡｓはエッチング液の温度と結晶面
方位によって各々異なったエッチングレートを示すた
め、異方的なエッチング形状を示す。従って、第３ｎ型
ＧａＡｓ層７、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層６のサ
イドエッチングは進行せず、一定のテーパー角度（５４
°）を持つ形状となるため、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８
Ａｓエミッタ層２６の寸法はオーバーエッチング時間に
依らず、フォトレジスト膜８のマスク寸法で規定された
一定の値となる。
の混合液の混合比は図３に示すように、クエン酸水溶液
（３０ｗｔ％）／過酸化水素水溶液（３０ｗｔ％）＝
３．０〜４．０が望ましい。又、第３ｎ型ＧａＡｓ層７
とｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層６は、ほぼ同じエッ
チングレートでエッチングされる。ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ
０．８Ａｓ層６が除去された後の下方向へのエッチング
は、アンドープＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ層５でストッ
プする。又、図４に示すように、このエッチング方法
は、例えば、特願平０８−１２５０４９号公報に示され
ているように、ＧａＡｓはエッチング液の温度と結晶面
方位によって各々異なったエッチングレートを示すた
め、異方的なエッチング形状を示す。従って、第３ｎ型
ＧａＡｓ層７、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層６のサ
イドエッチングは進行せず、一定のテーパー角度（５４
°）を持つ形状となるため、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８
Ａｓエミッタ層２６の寸法はオーバーエッチング時間に
依らず、フォトレジスト膜８のマスク寸法で規定された
一定の値となる。
【００２１】ここで、上記実施形態で用いたウェットエ
ッチングの選択エッチングメカニズムについて、図３を
用いて説明する。本エッチングは過酸化水素水溶液によ
る結晶表面酸化と、クエン酸水溶液によるこの酸化層除
去の競合によって起こっているが、Ａｌ酸化物はエッチ
ングされ難いためＡｌ組成が高いものほどエッチングレ
ートは低下する。混合液中の過酸化水素水溶液が増大す
れば（グラフ左方）Ａｌ酸化が支配的となりエッチング
レートは減少し、クエン酸水溶液が増大すれば（グラフ
右方）Ａｌ酸化物のエッチングが支配的となり、ＡｌＸ
Ｇａ１−ＸＡｓに対するエッチングレートは、ＧａＡｓ
に対するエッチングレートとほぼ等しくなる。このクエ
ン酸水溶液の増加に伴うエッチングレートの切り替わり
（急増）はＡｌ組成比が大きいほどグラフ右寄りであ
る。
ッチングの選択エッチングメカニズムについて、図３を
用いて説明する。本エッチングは過酸化水素水溶液によ
る結晶表面酸化と、クエン酸水溶液によるこの酸化層除
去の競合によって起こっているが、Ａｌ酸化物はエッチ
ングされ難いためＡｌ組成が高いものほどエッチングレ
ートは低下する。混合液中の過酸化水素水溶液が増大す
れば（グラフ左方）Ａｌ酸化が支配的となりエッチング
レートは減少し、クエン酸水溶液が増大すれば（グラフ
右方）Ａｌ酸化物のエッチングが支配的となり、ＡｌＸ
Ｇａ１−ＸＡｓに対するエッチングレートは、ＧａＡｓ
に対するエッチングレートとほぼ等しくなる。このクエ
ン酸水溶液の増加に伴うエッチングレートの切り替わり
（急増）はＡｌ組成比が大きいほどグラフ右寄りであ
る。
【００２２】更に、クエン酸水溶液に含まれるクエン酸
濃度と過酸化水素水溶液に含まれる過酸化水素濃度が選
択エッチングに及ぼす影響について言及する。クエン酸
水溶液が上記の３０ｗｔ％より低濃度化した場合、水に
対する過酸化水素濃度が減少することで酸化層が形成さ
れ難くなり、選択性が得られなくなる。この場合、過酸
化水素比を増大させることで選択エッチングが可能であ
る。例えば、クエン酸水溶液濃度を２０ｗｔ％としたと
き、２０ｗｔ％クエン酸水溶液：３０ｗｔ％過酸化水素
＝２：１〜３：１程度の混合比とすることでＡｌ０．２
Ｇａ０．８ＡｓとＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓとの選択エ
ッチングが可能となる。
濃度と過酸化水素水溶液に含まれる過酸化水素濃度が選
択エッチングに及ぼす影響について言及する。クエン酸
水溶液が上記の３０ｗｔ％より低濃度化した場合、水に
対する過酸化水素濃度が減少することで酸化層が形成さ
れ難くなり、選択性が得られなくなる。この場合、過酸
化水素比を増大させることで選択エッチングが可能であ
る。例えば、クエン酸水溶液濃度を２０ｗｔ％としたと
き、２０ｗｔ％クエン酸水溶液：３０ｗｔ％過酸化水素
＝２：１〜３：１程度の混合比とすることでＡｌ０．２
Ｇａ０．８ＡｓとＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓとの選択エ
ッチングが可能となる。
【００２３】逆に、クエン酸水溶液が上記の３０ｗｔ％
より高濃度化した場合、水に対する過酸化水素濃度が増
大することでＡｌ酸化層が形成され易くなり、エッチン
グされ難くなる。この場合、過酸化水素比を減少させる
ことで選択エッチングが可能である。例えば、クエン酸
水溶液濃度＝５０ｗｔ％としたとき、５０ｗｔ％クエン
酸水溶液：３０ｗｔ％過酸化水素＝５：１〜６：１程度
の混合比とすることでＡｌ０．２Ｇａ０．８ＡｓとＡｌ
０．７Ｇａ０．３Ａｓとの選択エッチングが可能とな
る。
より高濃度化した場合、水に対する過酸化水素濃度が増
大することでＡｌ酸化層が形成され易くなり、エッチン
グされ難くなる。この場合、過酸化水素比を減少させる
ことで選択エッチングが可能である。例えば、クエン酸
水溶液濃度＝５０ｗｔ％としたとき、５０ｗｔ％クエン
酸水溶液：３０ｗｔ％過酸化水素＝５：１〜６：１程度
の混合比とすることでＡｌ０．２Ｇａ０．８ＡｓとＡｌ
０．７Ｇａ０．３Ａｓとの選択エッチングが可能とな
る。
【００２４】上記のようにしてｎ型ＧａＡｓエミッタコ
ンタクト層２７及びｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエミ
ッタ層２６が形成された後は、露出したアンドープＡｌ
０．７Ｇａ０．３Ａｓ層５を選択的に除去するのである
が、エッチング液には塩酸（ＨＣｌ）またはバッファー
ド弗酸等を用いて酸処理することにより選択的な除去が
可能であり、アンドープＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓスト
ッパー層２５が形成される（図２（ａ））。
ンタクト層２７及びｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエミ
ッタ層２６が形成された後は、露出したアンドープＡｌ
０．７Ｇａ０．３Ａｓ層５を選択的に除去するのである
が、エッチング液には塩酸（ＨＣｌ）またはバッファー
ド弗酸等を用いて酸処理することにより選択的な除去が
可能であり、アンドープＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓスト
ッパー層２５が形成される（図２（ａ））。
【００２５】最後に、従来のプロセスを用いてｎ型Ｇａ
Ａｓサブコレクタ層２２、ｎ型ＧａＡｓコレクタ層２
３、ｐ型ＧａＡｓベース層２４、エミッタ電極２９、ベ
ース電極３０、コレクタ電極３１をそれぞれ形成し、ト
ランジスタを作製した（図２（ｂ））。
Ａｓサブコレクタ層２２、ｎ型ＧａＡｓコレクタ層２
３、ｐ型ＧａＡｓベース層２４、エミッタ電極２９、ベ
ース電極３０、コレクタ電極３１をそれぞれ形成し、ト
ランジスタを作製した（図２（ｂ））。
【００２６】以上の実施形態によって作製されたヘテロ
接合バイポーラトランジスタ（Ｈｅｔｅｒｏ−ｊｕｎｃ
ｔｉｏｎ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒの略
称で、以下ＨＢＴと称す）は、以下の特長を有する。 １）選択ウェットエッチングによるエミッタ層除去でベ
ース面出しを行い、結果ベース層抵抗を再現性良く所望
の値に作製できる。 ２）異方的ウェットエッチングにより、エミッタ寸法制
御性がよく、エッチングダメージが無い。 ３）高いＡｌ組成のエッチングストッパーを用いている
ので露出したストッパー層の選択除去が可能である。
接合バイポーラトランジスタ（Ｈｅｔｅｒｏ−ｊｕｎｃ
ｔｉｏｎ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒの略
称で、以下ＨＢＴと称す）は、以下の特長を有する。 １）選択ウェットエッチングによるエミッタ層除去でベ
ース面出しを行い、結果ベース層抵抗を再現性良く所望
の値に作製できる。 ２）異方的ウェットエッチングにより、エミッタ寸法制
御性がよく、エッチングダメージが無い。 ３）高いＡｌ組成のエッチングストッパーを用いている
ので露出したストッパー層の選択除去が可能である。
【００２７】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、ヘテロ
接合バイポーラトランジスタの構成を、エミッタ層とベ
ース層との間にウェットエッチングによる選択エッチン
グ制御性の良いアンドープＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓス
トッパー層を設けているので、エミッタ層をストッパー
層に対して選択性良く除去でき、更に、ベース層上のス
トッパー層もベース層、エミッタ層に対して選択性良く
除去でき、結果としてベース層抵抗を再現性良く所望の
値に作製できると共に、寸法制御性の良いエミッタが得
られる。
接合バイポーラトランジスタの構成を、エミッタ層とベ
ース層との間にウェットエッチングによる選択エッチン
グ制御性の良いアンドープＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓス
トッパー層を設けているので、エミッタ層をストッパー
層に対して選択性良く除去でき、更に、ベース層上のス
トッパー層もベース層、エミッタ層に対して選択性良く
除去でき、結果としてベース層抵抗を再現性良く所望の
値に作製できると共に、寸法制御性の良いエミッタが得
られる。
【図１】本発明の実施形態の半導体装置の製造フローを
工程順に示す断面図である。
工程順に示す断面図である。
【図２】図１に続く工程を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態の半導体装置の製造に用いる
エッチング液のエッチングレートの組成依存性を示すグ
ラフである。
エッチング液のエッチングレートの組成依存性を示すグ
ラフである。
【図４】ＧａＡｓのエッチングレート及びエッチング形
状のエッチング温度、結晶面方位依存性を示す断面図及
びエッチングレートテーブルである。
状のエッチング温度、結晶面方位依存性を示す断面図及
びエッチングレートテーブルである。
【図５】第１の従来例の半導体装置の製造フローを工程
順に示す断面図である。
順に示す断面図である。
【図６】図５に続く工程を示す断面図である。
【図７】第２の従来例の半導体装置を示す断面図であ
る。
る。
１、１０１ ＧａＡｓ基板 ２、１０２ 第１ｎ型ＧａＡｓ層 ３、１０３ 第２ｎ型ＧａＡｓ層 ４、１０４ ｐ型ＧａＡｓ層 ５ アンドープＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ層 ６、１０６ ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層 ７、１０７ 第３ｎ型ＧａＡｓ層 ８、１０８ フォトレジスト膜 ２２、１２２ ｎ型ＧａＡｓサブコレクタ層 ２３、１２３ ｎ型ＧａＡｓコレクタ層 ２４、１２４ ｐ型ＧａＡｓベース層 ２５ アンドープＡｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓストッパ
ー層 ２６、１２６ ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエミッ
タ層 ２７、１２７ ｎ型ＧａＡｓエミッタコンタクト層 ２９、１２９、２２９ エミッタ電極 ３０、１３０、２３０ ベース電極 ３１、１３１、２３１ コレクタ電極 ２０１ ｎ+-型ＧａＡｓ基板 ２２３ ｎ--型ＧａＡｓコレクタ層 ２２４ ｐ-型ＧａＡｓベース層 ２２５ アンドープＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓエミッ
タバリア層 ２２６ ｎ-型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエミッタ層
ー層 ２６、１２６ ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエミッ
タ層 ２７、１２７ ｎ型ＧａＡｓエミッタコンタクト層 ２９、１２９、２２９ エミッタ電極 ３０、１３０、２３０ ベース電極 ３１、１３１、２３１ コレクタ電極 ２０１ ｎ+-型ＧａＡｓ基板 ２２３ ｎ--型ＧａＡｓコレクタ層 ２２４ ｐ-型ＧａＡｓベース層 ２２５ アンドープＡｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓエミッ
タバリア層 ２２６ ｎ-型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓエミッタ層
Claims (7)
- 【請求項１】 半絶縁性ＧａＡｓ基板とその上のｎ型Ｇ
ａＡｓサブコレクタ層と、前記ｎ型ＧａＡｓサブコレク
タ層上にｎ型ＧａＡｓ層、ｐ型ＧａＡｓ層の順に積層さ
れたｎ型ＧａＡｓコレクタ層及びｐ型ＧａＡｓベース層
と、前記ｐ型ＧａＡｓベース層上にあってアンドープＡ
ｌＸＧａ１−ＸＡｓ層、ｎ型ＡｌＹＧａ１−ＹＡｓ層、
ｎ型ＧａＡｓ層の順に積層されたアンドープＡｌＸＧａ
１−ＸＡｓストッパー層、ｎ型ＡｌＹＧａ１−ＹＡｓエ
ミッタ層、ｎ型ＧａＡｓエミッタコンタクト層、とから
なるヘテロ接合バイポーラトランジスタであって、ｎ型
ＡｌＹＧａ１−ＹＡｓエミッタ層のＹが０〜０．４の値
をとるときに、アンドープＡｌＸＧａ１−ＸＡｓストッ
パー層のＸが０．７〜１．０の値をとることを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項２】 前記アンドープＡｌＸＧａ１−ＸＡｓス
トッパー層の厚さは、Ｘの値が大きくなるほど薄くな
り、Ｘが０．７の値をとるときには１．５〜３．０ｎｍ
であり、Ｘが１．０の値をとるときには１．０〜２．０
ｎｍである請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記ｎ型ＧａＡｓエミッタコンタクト層
が、Ｚが０〜０．５の値をとるＩｎＺＧａ１−ＺＡｓで
ある請求項１又は２記載の半導体装置。 - 【請求項４】 半絶縁性ＧａＡｓ基板の上に第１のｎ型
ＧａＡｓ層、第２のｎ型ＧａＡｓ層、ｐ型ＧａＡｓ層、
Ｘが０．７〜１．０の値をとるアンドープＡｌＸＧａ１
−ＸＡｓ層、Ｙが０〜０．４の値をとるｎ型ＡｌＹＧａ
１−ＹＡｓ層、第３のｎ型ＧａＡｓ層の順に成長させ、
前記第３のｎ型ＧａＡｓ層の上にレジスト膜を塗布して
パターニングし、前記レジスト膜をマスクとして上から
順に前記第３のｎ型ＧａＡｓ層、前記ｎ型ＡｌＹＧａ１
−ＹＡｓ層を第１のエッチング液により前記アンドープ
ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ層をエッチングストッパーとして
除去してｎ型ＧａＡｓエミッタコンタクト層及びｎ型Ａ
ｌＹＧａ１−ＹＡｓエミッタ層を形成し、露出した前記
アンドープＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ層を第２のエッチング
液により除去してアンドープＡｌＸＧａ１−ＸＡｓスト
ッパー層を形成して、前記第１のｎ型ＧａＡｓ層をサブ
コレクタ層、前記第２のｎ型ＧａＡｓ層をコレクタ層、
前記ｐ型ＧａＡｓ層をベース層とするヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタを形成することを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項５】 前記第１のエッチング液は、クエン酸水
溶液と過酸化水素水溶液との混合液からなり、過酸化水
素水溶液の水溶液濃度を一定としたとき、クエン酸水溶
液の水溶液濃度が高くなるほどクエン酸水溶液と過酸化
水素水溶液との混合比が大きくなる傾向を持ち、過酸化
水素水溶液の水溶液濃度が２８〜３２重量％で、クエン
酸水溶液の水溶液濃度が２０〜５０重量％に変化すると
き、クエン酸水溶液／過酸化水素水溶液の混合比が２．
０〜６．０の値をとる請求項４記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項６】 前記過酸化水素水溶液の水溶液濃度が２
８〜３２重量％で、クエン酸水溶液の水溶液濃度が２０
重量％のとき、クエン酸水溶液／過酸化水素水溶液の混
合比が２．０〜３．０の値であり、前記過酸化水素水溶
液の水溶液濃度が２８〜３２重量％で、クエン酸水溶液
の水溶液濃度が３０重量％のとき、クエン酸水溶液／過
酸化水素水溶液の混合比が３．０〜４．０の値であり、
前記過酸化水素水溶液の水溶液濃度が２８〜３２重量％
で、クエン酸水溶液の水溶液濃度が５０重量％のとき、
クエン酸水溶液／過酸化水素水溶液の混合比が５．０〜
６．０の値である請求項５記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項７】 前記第２のエッチング液は、塩酸又はバ
ッファード弗酸である請求項４乃至６記載の半導体装置
の製造方法。
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