JP2002134525A - Hetero junction bipolar transistor and manufacturing method thereof - Google Patents

Hetero junction bipolar transistor and manufacturing method thereof

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JP2002134525A
JP2002134525A JP2000328167A JP2000328167A JP2002134525A JP 2002134525 A JP2002134525 A JP 2002134525A JP 2000328167 A JP2000328167 A JP 2000328167A JP 2000328167 A JP2000328167 A JP 2000328167A JP 2002134525 A JP2002134525 A JP 2002134525A
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collector
emitter
base
bipolar transistor
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JP2000328167A
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Kentaro Michiguchi
健太郎 道口
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-speed hetero junction bipolar transistor(HBT) of high productivity as well as its manufacturing method. SOLUTION: The hetero junction bipolar transistor comprises an emitter layer 4, a base layer 5, and a collector layer 6. At least one of the emitter layer 4 and the collector layer 6 comprises a semiconductor layer containing aluminum, and a selective oxidation region 3 containing aluminum and a semiconductor region 4 surrounded with it are provided.

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、超高速LSI、超高
速光通信等に用いられるヘテロ接合バイポーラトランジ
スタに関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a heterojunction bipolar transistor used for ultra-high-speed LSI, ultra-high-speed optical communication, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】III−V族化合物半導体を用いたヘテロ接
合バイポーラトランジスタ(以下HBTと略す)は、電流利
得が大きく、べース抵抗が小さいため、超高速回路に適
したトランジスタと言える。最近の光通信用ICの報告に
おいても、通信速度の高速化を考慮して、HBTを採用し
ている例が多い。
2. Description of the Related Art A heterojunction bipolar transistor (hereinafter abbreviated as HBT) using a group III-V compound semiconductor has a large current gain and a small base resistance, and can be said to be a transistor suitable for an ultrahigh-speed circuit. In recent reports of optical communication ICs, there are many cases in which HBT is adopted in consideration of the increase in communication speed.

【0003】HBTの高周波特性の改善には各層間の寄生接合
容量とべース抵抗の低減が必須であり、これまで種々の
措置が試みられてきた。例えば、図9に示すように、イ
オン注入により外部エミッタ層21を高抵抗化すること
で、エミッタ(4)・べース(5)寄生接合容量及びべース
(5)・コレクタ(6)寄生接合容量を低減したコレクタアッ
プ構造が広く知られている。
[0003] In order to improve the high-frequency characteristics of the HBT, it is essential to reduce the parasitic junction capacitance and the base resistance between the respective layers, and various measures have been tried so far. For example, as shown in FIG. 9, by increasing the resistance of the external emitter layer 21 by ion implantation, the emitter (4) / base (5) parasitic junction capacitance and base
(5) Collector (6) A collector-up structure with reduced parasitic junction capacitance is widely known.

【0004】また、前記コレクタアップ構造のHBTを改良し
たもので、図10に示すように、エミッタ層4を選択的に
高抵抗化(23)した後に、外部べース層24を高抵抗のエミ
ッタ層23上に再成長した構造が、特開平5-175225号公報
で提案されている。
[0004] Further, this is an improvement of the collector-up structure HBT. As shown in FIG. 10, after selectively increasing the resistance of the emitter layer 4 (23), the external base layer 24 is made to have a high resistance. A structure regrown on the emitter layer 23 is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-175225.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の措置は、以下に述べるような製造上の問題がある。図
9の例では、外部エミッタ層21をイオン注入を用いて高
抵抗化する際には、外部べース層22を通して行うことに
なる。この時、放射損傷により外部べース層22内に欠陥
が発生し、このままではべース抵抗が著しく増加してし
まう。そのため、従来は、イオン注入後に外部べース層
の表面濃度を高めるための拡散処理を行ったり、図10の
例のように、外部べース層を除去してからエミッタ層を
高抵抗化し、再度外部べース層24を成長したりすること
で、べース抵抗の低減を実現していた。
However, these measures have manufacturing problems as described below. Figure
In the ninth example, when the resistance of the external emitter layer 21 is increased by ion implantation, it is performed through the external base layer 22. At this time, a defect occurs in the outer base layer 22 due to the radiation damage, and the base resistance is significantly increased in this state. For this reason, conventionally, after ion implantation, diffusion treatment was performed to increase the surface concentration of the external base layer, or as shown in the example of FIG. 10, the resistance of the emitter layer was increased after removing the external base layer. The base resistance has been reduced by growing the outer base layer 24 again.

【0006】しかし、これらの方法は、外部べース層22の表
面濃度を高めるための拡散制御が難しかったり、外部べ
ース層24を再成長する工程が加わることで製造が複雑化
するといった問題があった。
However, in these methods, it is difficult to control the diffusion for increasing the surface concentration of the external base layer 22, or the production becomes complicated due to the additional step of regrowing the external base layer 24. There was a problem.

【0007】そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、生産性の高い高速のHBT及びその製造
方法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a high-productivity, high-speed HBT and a method for manufacturing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するために、本発明のHBTでは、エミッタ層或いは
コレクタ層をメサ側壁を含む部分から選択的に酸化、高
抵抗化した構造を採用する。すなわち、本発明のHBT
は、エミッタ層、べース層、コレクタ層を具備するヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタであって、前記エミッタ
層とコレクタ層の少なくとも1つの層が、アルミニウム
を含む半導体層から成り、アルミニウムを含む選択酸化
領域と該選択酸化領域に囲まれた半導体領域とを有して
いることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the HBT of the present invention employs a structure in which an emitter layer or a collector layer is selectively oxidized and has a high resistance from a portion including a mesa side wall. I do. That is, the HBT of the present invention
Is a heterojunction bipolar transistor having an emitter layer, a base layer, and a collector layer, wherein at least one of the emitter layer and the collector layer is made of a semiconductor layer containing aluminum, and has a selective oxidation region containing aluminum. And a semiconductor region surrounded by the selective oxidation region.

【0009】上記基本構成に基づいて以下の如き形態を採り
うる。典型的には、前記エミッタ層のみが、アルミニウ
ムを含む半導体層から成り、アルミニウムを含む選択酸
化領域と該選択酸化領域に囲まれた半導体領域とを有し
ている。また、コレクタアップ構造を有する。こうした
構造が、エミッタ層或いはコレクタ層をメサ側壁を含む
部分から選択的に酸化、高抵抗化した構造の効果を充分
に発揮できる。
[0009] Based on the above basic configuration, the following forms can be adopted. Typically, only the emitter layer is made of a semiconductor layer containing aluminum, and has a selective oxidation region containing aluminum and a semiconductor region surrounded by the selective oxidation region. It also has a collector-up structure. Such a structure can sufficiently exhibit the effect of a structure in which the emitter layer or the collector layer is selectively oxidized from the portion including the mesa side wall to increase the resistance.

【0010】また、典型的には、III−V族半導体で形成され
ている構造を採る。この場合、べース層とコレクタ層を
GaAs層、エミッタ層をAlxGa1-xAs層(ただし、0<x≦1)
としたり、べース層とコレクタ層をGaInAs層、エミッタ
層をAlInAs層としたりできる。また、前記エミッタ層ま
たはコレクタ層が、べース層と接した近傍のAl組成を、
べース層と反対方向に向かってゼロから徐々に増加させ
ている構造を有すれば、キャリアが途中で溜まりにくい
構造とできる。
[0010] Typically, a structure formed of a III-V group semiconductor is employed. In this case, the base layer and the collector layer
GaAs layer and emitter layer are Al x Ga 1-x As layer (however, 0 <x ≦ 1)
Alternatively, the base layer and the collector layer can be a GaInAs layer, and the emitter layer can be an AlInAs layer. Further, the Al composition in the vicinity where the emitter layer or the collector layer is in contact with the base layer,
A structure in which carriers are gradually increased from zero in the direction opposite to the base layer can be a structure in which carriers hardly accumulate on the way.

【0011】更に、上記の目的を達成するために、本発明の
HBTの製造方法は、エミッタ層、べース層、コレクタ層
を具備するHBTの製造方法であって、半絶縁性半導体基
板上に、第1導電型のアルミニウムを含むエミッタ層、
第2の導電型のべース層、および第1導電型のコレクタ層
を順次成長する工程と、第1回メサエッチングによって
前記コレクタ層を部分的にエッチングし、それによりコ
レクタメサ部分を形成し、前記コレクタメサ部分の側壁
を露出させる工程と、前記コレクタメサの前記側壁を保
護膜で覆う工程と、第2回メサエッチングによって前記
コレクタ層下の前記べース層と前記エミッタ層を部分的
にエッチングしてべースメサ部分を形成し、少なくとも
前記べースメサ部分の側壁を露出させる工程と、前記べ
ースメサ部分の側壁を含む部分からアルミニウムを含む
前記エミッタ層を選択的に酸化する工程と、を含むこと
を特徴としたり(コレクタアップ型のHBTの製造方法の
場合)、半絶縁性半導体基板上に、第1導電型のアルミ
ニウムを含むコレクタ層、第2の導電型のべース層、お
よび第1導電型のエミッタ層を順次成長する工程と、第1
回メサエッチングによって前記エミッタ層を部分的にエ
ッチングし、それによりエミッタメサ部分を形成し、前
記エミッタメサ部分の側壁を露出させる工程と、前記エ
ミッタメサの前記側壁を保護膜で覆う工程と、第2回メ
サエッチングによって前記エミッタ層下の前記べース層
と前記コレクタ層を部分的にエッチングしてべースメサ
部分を形成し、前記べースメサ部分の側壁を露出させる
工程と、前記べースメサ部分の側壁の側壁を含む部分か
らアルミニウムを含む前記コレクタ層を選択的に酸化す
る工程と、を含むことを特徴としたりする(エミッタア
ップ型のHBTの製造方法の場合)。
[0011] Further, in order to achieve the above object, the present invention
An HBT manufacturing method is an HBT manufacturing method including an emitter layer, a base layer, and a collector layer, on a semi-insulating semiconductor substrate, an emitter layer containing aluminum of the first conductivity type,
A step of sequentially growing a base layer of the second conductivity type, and a collector layer of the first conductivity type, and partially etching the collector layer by a first mesa etching, thereby forming a collector mesa portion; Exposing the side wall of the collector mesa portion, covering the side wall of the collector mesa with a protective film, and partially etching the base layer and the emitter layer below the collector layer by a second mesa etching. Forming a base mesa portion, exposing at least a sidewall of the base mesa portion, and selectively oxidizing the emitter layer containing aluminum from a portion including the sidewall of the base mesa portion. Or a collector layer containing aluminum of the first conductivity type on a semi-insulating semiconductor substrate. Second conductivity type base layer, and a step of sequentially growing an emitter layer of a first conductivity type, the first
A step of partially etching the emitter layer by a second mesa etching, thereby forming an emitter mesa portion and exposing a side wall of the emitter mesa portion; a step of covering the side wall of the emitter mesa with a protective film; A step of partially etching the base layer and the collector layer below the emitter layer by etching to form a base mesa portion and exposing a side wall of the base mesa portion; And selectively oxidizing the collector layer containing aluminum from a portion containing aluminum (in the case of a method for manufacturing an emitter-up type HBT).

【0012】前記のような構造においては、エミッタ層或い
はコレクタ層の部分的な高抵抗化に、イオン注入を用い
ていないので、制御困難かつ工数増加を招く拡散工程や
再成長工程が不要になる。
In the above structure, since ion implantation is not used to partially increase the resistance of the emitter layer or the collector layer, a diffusion step and a regrowth step which are difficult to control and increase the number of steps become unnecessary. .

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しつつ本発明
の実施の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】(実施例1)本発明の実施例1を図1、図2、図
3、図4、図5、図6および図7に基づいて説明する。ただ
し、図面の寸法の割合は説明のものとは必ずしも一致し
ない。
(Embodiment 1) FIG. 1, FIG. 2, FIG.
The description will be made based on FIGS. 3, 4, 5, 6, and 7. However, the proportions of the dimensions in the drawings do not always match those described.

【0015】先ず、製造方法を説明する。半絶縁性のGaAs基
板1に、通常の有機金属気相成長法を用いて、Siドープn
-GaAsエミッタコンタクト層2(Siドーピング濃度:5×10
18cm-3)を600nm、Siドープn-AlGaAsエミッタ層4(Siドー
ピング濃度:5×1017cm-3)を300nm、Cドープp-GaAsべー
ス層5(Cドーピング濃度:3×1018cm-3)を100nm、Siドー
プn-GaAsコレクタ層6(Siドーピング濃度:3×1017cm-3)
を300nm、Siドープn-GaAsコレクタコンタクト層7(Siド
ーピング濃度:5×1018cm-3)を100nmを順次積層し、HBT
構造を形成する(図2)。
First, a manufacturing method will be described. Semi-insulating GaAs base
For the plate 1, Si-doped n
-GaAs emitter contact layer 2 (Si doping concentration: 5 × 10
18cm-3) At 600 nm and Si-doped n-AlGaAs emitter layer 4 (Si-doped
Ping concentration: 5 × 1017cm-3) At 300 nm, C-doped p-GaAs base
Layer 5 (C doping concentration: 3 × 1018cm-3) To 100 nm, Si
N-GaAs collector layer 6 (Si doping concentration: 3 × 1017cm-3)
300 nm, Si-doped n-GaAs collector contact layer 7 (Si
Concentration: 5 × 1018cm-3) Are sequentially laminated 100 nm, and HBT
Form the structure (FIG. 2).

【0016】エミッタ層4に用いられるAlGaAsのAl組成であ
るが、基板1であるGaAsとの格子整合という点では、組
成0から1のすべての範囲において、ほぼ整合する。しか
し、後工程で行う選択酸化における酸化速度は、Al組成
に大きく依存し、Al組成の高い方が酸化速度が速い。こ
の点に関しては、例えば、K.D.Choquette等による論文
[Low threshold voltage vertical-cavity lasers
fabricated by selective oxidation](Electron.
Lett., 30, 2043, 1994)に開示されている。そこ
で、生産性の観点からは、AlGaAsエミッタ層4のAl組成
をO.80以上とするのが望ましい。
The Al composition of AlGaAs used for the emitter layer 4 is almost matched in the entire range of composition 0 to 1 in terms of lattice matching with GaAs as the substrate 1. However, the oxidation rate in the selective oxidation performed in the subsequent step largely depends on the Al composition, and the higher the Al composition, the faster the oxidation rate. In this regard, for example, a paper by KDChoquette et al.
[Low threshold voltage vertical-cavity lasers
fabricated by selective oxidation] (Electron.
Lett., 30, 2043, 1994). Therefore, from the viewpoint of productivity, the Al composition of the AlGaAs emitter layer 4 is desirably set to 0.80 or more.

【0017】また、上記HBT構造において、AlGaAsエミッタ
層4は、べース層5と接した近傍のAl組成を、べース層5
と反対方向に向かってゼロから徐々に増加させている構
造にしてもよい。これにより、キャリアがこの近傍で溜
まりにくくなって都合が良い。
In the above HBT structure, the AlGaAs emitter layer 4 has an Al composition in the vicinity of the base layer 5 in contact with the base layer 5.
The structure may be such that it is gradually increased from zero in the opposite direction. This makes it difficult for carriers to accumulate in this vicinity, which is convenient.

【0018】次に、フォトリソグラフィとウエットエッチン
グにより、コレクタ領域となる部分を残してコレクタコ
ンタクト層7とコレクタ層6をべース層6表面まで除去
し、コレクタメサを形成する(図3)。
Next, the collector contact layer 7 and the collector layer 6 are removed up to the surface of the base layer 6 by photolithography and wet etching except for a portion to be a collector region, thereby forming a collector mesa (FIG. 3).

【0019】更に、半導体全体に、プラズマCVD法により、
窒化シリコン膜25を100nm堆積させる。そして、リソグ
ラフィとドライエッチングにより、エミッタ領域を含み
かつべース領域およびべース電極9が形成される領域を
残し、窒化シリコン膜25を除去する。更に、窒化シリコ
ン膜25をマスクに、ウエットエッチングにより、べース
層5およびエミッタ層4を選択的にエミッタコンタクト層
2表面まで除去し、べースメサを形成する(図4)。
Further, the entire semiconductor is subjected to plasma CVD,
A silicon nitride film 25 is deposited to a thickness of 100 nm. Then, the silicon nitride film 25 is removed by lithography and dry etching, leaving the region including the emitter region and the region where the base region and the base electrode 9 are formed. Furthermore, the base layer 5 and the emitter layer 4 are selectively etched by wet etching using the silicon nitride film 25 as a mask.
Remove up to two surfaces to form a base mesa (FIG. 4).

【0020】続いて、べースメサの側壁から、高温水蒸気雰
囲気中でアルミニウムを含むエミッタ層4をエミッタが
形成される部分を残して選択的に酸化する(図5の選択的
酸化層3を参照)。
Subsequently, the emitter layer 4 containing aluminum is selectively oxidized from the side wall of the base mesa in a high-temperature steam atmosphere while leaving a portion where the emitter is formed (see the selective oxide layer 3 in FIG. 5). .

【0021】窒化シリコン膜25を除去した後、隣接する素子
間分離のため(隣接する素子は図では示されていな
い)、フォトリソグラフィとウェットエッチングによ
り、コレクタ領域6とべース領域5を含みかつエミッタ電
極8が形成される部分を残して、エミッタコンタクト層2
と基板1の一部を除去する。そして、プラズマCVD法によ
り、素子保護膜としての窒化シリコン25を半導体全面に
堆積させる(図6)。
After the silicon nitride film 25 is removed, the collector region 6 and the base region 5 are included by photolithography and wet etching for isolation between adjacent elements (adjacent elements are not shown in the drawing), and Except for the portion where the emitter electrode 8 is formed, the emitter contact layer 2
And a part of the substrate 1 is removed. Then, silicon nitride 25 as an element protection film is deposited on the entire surface of the semiconductor by a plasma CVD method (FIG. 6).

【0022】最後に、フォトリソグラフィー、ドライエッチ
ングにより、エミッタ電極8、べース電極9、コレクタ電
極10が形成される部分の窒化シリコン25を除去し、蒸着
によりAuGe/Ni/Ti/Pt/Auエミッタ電極8、Ti/Pt/Auべー
ス電極9およびAuGe/Ni/Ti/Pt/Auコレクタ電極10を形成
した後、400℃でオーミック処理を行う(図7)。
Finally, the silicon nitride 25 where the emitter electrode 8, base electrode 9, and collector electrode 10 are to be formed is removed by photolithography and dry etching, and AuGe / Ni / Ti / Pt / Au is deposited by evaporation. After forming the emitter electrode 8, the Ti / Pt / Au base electrode 9, and the AuGe / Ni / Ti / Pt / Au collector electrode 10, an ohmic treatment is performed at 400 ° C. (FIG. 7).

【0023】ところで、図5の工程ではエミッタ層の側壁の
みを露出させたが、べース層との間を段状にしてエミッ
タ層の上面の一部をも露出させて、ここをも通してエミ
ッタ層を選択的に酸化してもよい。また、コレクタ層に
もAlを含ませ、この層の側壁をも露出させて、コレクタ
領域の周りに選択酸化により高抵抗化した外部コレクタ
層を設けてもよい。
In the step of FIG. 5, only the side wall of the emitter layer is exposed. However, the space between the base layer and the base layer is stepped to expose a part of the upper surface of the emitter layer. The emitter layer may be selectively oxidized. Also, the collector layer may contain Al, the side walls of this layer may be exposed, and an external collector layer having high resistance by selective oxidation may be provided around the collector region.

【0024】こうして、エミッタ・べース寄生接合容量及び
べース・コレクタ寄生接合容量を低減し、べース抵抗を
低減した生産性の高い高速のコレクタアップ構造のHBT
が作製される。
Thus, the emitter-base parasitic junction capacitance and the base-collector parasitic junction capacitance are reduced, and the base resistance is reduced.
Is produced.

【0025】コレクタアップ構造のHBTにおける効果より相
当劣るが、エミッタアップ構造のHBTでも、基板側のコ
レクタ領域の周りに選択酸化により高抵抗化したAlGaAs
外部コレクタ層を設けることでべース・コレクタ寄生接
合容量及びエミッタ・べース寄生接合容量を低減し、べ
ース抵抗を低減したエミッタアップ構造のHBTが実現で
きる。
Although the effect of the collector-up HBT is considerably inferior to that of the collector-up HBT, the emitter-up structure HBT also has a high resistance AlGaAs around the collector region on the substrate side by selective oxidation.
By providing the external collector layer, the base-collector parasitic junction capacitance and the emitter-base parasitic junction capacitance are reduced, and an HBT having an emitter-up structure with reduced base resistance can be realized.

【0026】(実施例2)本発明の実施例2を図8に示す。こ
こでも、図面の寸法の割合は説明のものとは必ずしも一
致しない。また、製造法については前記実施例1と同様
である。
(Embodiment 2) FIG. 8 shows Embodiment 2 of the present invention. Again, the proportions of the dimensions in the figures do not always correspond to those described. Further, the manufacturing method is the same as in the first embodiment.

【0027】すなわち、半絶縁性のInP基板11に、通常の有
機金属気相成長法を用いて、Siドープn-GaInAsエミッタ
コンタクト層12(Siドーピング濃度:4×1018cm-3)を600n
m、Siドープn-AlInAsエミッタ層14(Siドーピング濃度:5
×1017cm-3)を300nm、Znドープp-GaInAsべース層15(Zn
ドーピング濃度:8×1018cm-3)を100nm、Siドープn-GaIn
Asコレクタ層16(Siドーピング濃度:5×1016cm-3)を300n
m、Siドープn-GaInAsコレクタコンタクト層17(Siドーピ
ング濃度:1×1019cm-3)を100nm、順次積層しHBT構造を
形成する。ここで、AlInAsエミッタ層14のAl組成は、基
板11であるInPに格子整合するように0.47とする。
That is, the Si-doped n-GaInAs emitter contact layer 12 (Si doping concentration: 4 × 10 18 cm -3 ) is formed on the semi-insulating InP substrate 11 by the ordinary metal organic chemical vapor deposition method for 600 n.
m, Si-doped n-AlInAs emitter layer 14 (Si doping concentration: 5
× 10 17 cm -3 ) to 300 nm, Zn-doped p-GaInAs base layer 15 (Zn
Doping concentration: 8 × 10 18 cm -3 ) 100 nm, Si-doped n-GaIn
300 n of As collector layer 16 (Si doping concentration: 5 × 10 16 cm −3 )
m, a 100 nm thick Si-doped n-GaInAs collector contact layer 17 (Si doping concentration: 1 × 10 19 cm −3 ) is sequentially laminated to form an HBT structure. Here, the Al composition of the AlInAs emitter layer 14 is set to 0.47 so as to be lattice-matched to InP as the substrate 11.

【0028】次に、フォトリソグラフィとウエットエッチン
グにより、コレクタ領域となる部分を残してコレクタコ
ンタクト層17とコレクタ層16をべース層15表面まで除去
し、コレクタメサを形成する。そして、半導体全体に、
プラズマCVD法により、窒化シリコン膜を100nm堆積させ
る。更に、リソグラフィとドライエッチングにより、エ
ミッタ領域を含みかつべース領域およびべース電極19が
形成される領域を残し、窒化シリコン膜を除去する。窒
化シリコン膜をマスクに、ウエットエッチングにより、
べース層15およびエミッタ層14を選択的にエミッタコン
タクト層12表面まで除去し、べースメサを形成する。
Next, the collector contact layer 17 and the collector layer 16 are removed up to the surface of the base layer 15 by photolithography and wet etching except for a portion serving as a collector region, thereby forming a collector mesa. And for the whole semiconductor,
A 100 nm silicon nitride film is deposited by a plasma CVD method. Further, the silicon nitride film is removed by lithography and dry etching, leaving the region including the emitter region and the region where the base region and the base electrode 19 are formed. By wet etching using the silicon nitride film as a mask,
The base layer 15 and the emitter layer 14 are selectively removed to the surface of the emitter contact layer 12 to form a base mesa.

【0029】その後、べースメサの側壁から、高温水蒸気雰
囲気中でアルミニウムを含むエミッタ層14をエミッタが
形成される部分を残して選択的に酸化する。窒化シリコ
ン膜を除去した後、隣接する素子間分離のため、フォト
リソグラフィとウエットエッチングにより、コレクタ領
域とべース領域を含みかつエミッタ電極18が形成される
部分を残してエミッタコンタクト層12と基板11の一部を
除去する。そして、プラズマCVD法により、素子保護膜
としての窒化シリコンを半導体全面に堆積させる。最後
に、フォトリソグラフィー、ドライエッチングにより、
エミッタ電極18、べース電極19、コレクタ電極20が形成
される部分の窒化シリコンを除去し、蒸着によりTi/Pt/
Auエミッタ電極18、Ti/Pt/Auべース電極19およびTi/Pt/
Auコレクタ電極20を形成した後、400℃でオーミック処
理を行う。
Thereafter, the emitter layer 14 containing aluminum is selectively oxidized from the side wall of the base mesa in a high-temperature steam atmosphere except for a portion where the emitter is formed. After removing the silicon nitride film, the emitter contact layer 12 and the substrate 11 are removed by photolithography and wet etching except for the portion including the collector region and the base region and the portion where the emitter electrode 18 is formed, for isolation between adjacent devices. Remove some of the. Then, silicon nitride as an element protection film is deposited on the entire surface of the semiconductor by a plasma CVD method. Finally, by photolithography and dry etching,
The silicon nitride at the portion where the emitter electrode 18, base electrode 19 and collector electrode 20 are formed is removed, and Ti / Pt /
Au emitter electrode 18, Ti / Pt / Au base electrode 19 and Ti / Pt /
After forming the Au collector electrode 20, an ohmic treatment is performed at 400 ° C.

【0030】本実施例においても、実施例1と同様な変更が
可能である。
In this embodiment, the same changes as in the first embodiment can be made.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、エ
ミッタ層(或いはコレクタ層)が選択酸化により形成さ
れた構造を備えることで、生産性の高い高速のHBTを実
現することができる。この様なHBTは、超高速LSIや高速
光通信などの分野において優れた効果を発揮するもので
ある。
As described above, according to the present invention, by providing a structure in which the emitter layer (or the collector layer) is formed by selective oxidation, a high-productivity, high-speed HBT can be realized. Such an HBT exhibits excellent effects in fields such as ultra-high-speed LSI and high-speed optical communication.

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

【図1】本発明の実施例1のHBTの構造を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of an HBT according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1のHBTの製造工程を説明する断
面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing the HBT according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例1のHBTの製造工程を説明する断
面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing the HBT according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例1のHBTの製造工程を説明する断
面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing the HBT according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例1のHBTの製造工程を説明する断
面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing the HBT according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例1のHBTの製造工程を説明する断
面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing the HBT according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例1のHBTの製造工程を説明する断
面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing the HBT according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例2のHBTの構造を示す断面図であ
る。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a structure of an HBT according to a second embodiment of the present invention.

【図9】従来のコレクタアップ型HBTの断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional collector-up type HBT.

【図10】従来のコレクタアップ型HBTの断面図である。FIG. 10 is a sectional view of a conventional collector-up type HBT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:半絶縁性GaAs基板 2:n+-GaAsエミッタコンタクト層 3:選択酸化により高抵抗化したAlGaAs外部エミッタ層 4:n-AlGaAsエミッタ層 5:p-GaAsべース層 6:n-GaAsコレクタ層 7: n+-GaAsコレクタコンタクト層 8,18:エミッタ電極 9,19:べース電極 10,20:コレクタ電極 11:半絶縁性InP基板 12: n+-GaInAsエミッタコンタクト層 13:選択酸化により高抵抗化したAlInAs外部エミッタ層 14:n-AlInAsエミッタ層 15:p-GaInAsべース層 16:n-GaInAsコレクタ層 17: n+-GaInAsコレクタコンタクト層 21:酸素イオン注入により高抵抗化したAlGaAs外部エミ
ッタ層 22:Zn拡散を行ったp+-GaAs外部べース層 23:酸素イオン注入により高抵抗化したAlGaAs外部エミ
ッタ層 24:再成長を行ったp+-GaAs外部べース層 25:窒化シリコン腹
1: Semi-insulating GaAs substrate 2: n + -GaAs emitter contact layer 3: AlGaAs external emitter layer with high resistance by selective oxidation 4: n-AlGaAs emitter layer 5: p-GaAs base layer 6: n-GaAs Collector layer 7: n + -GaAs collector contact layer 8, 18: emitter electrode 9, 19: base electrode 10, 20: collector electrode 11: semi-insulating InP substrate 12: n + -GaInAs emitter contact layer 13: selection AlInAs external emitter layer with high resistance due to oxidation 14: n-AlInAs emitter layer 15: p-GaInAs base layer 16: n-GaInAs collector layer 17: n + -GaInAs collector contact layer 21: high resistance by oxygen ion implantation AlGaAs external emitter layer 22: Zn diffused p + -GaAs external base layer 23: AlGaAs external emitter layer with high resistance by oxygen ion implantation 24: Regrown p + -GaAs external base layer Layer 25: Silicon nitride antinode

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エミッタ層、べース層、コレクタ層を具備
するヘテロ接合バイポーラトランジスタであって、前記
エミッタ層とコレクタ層の少なくとも1つの層が、アル
ミニウムを含む半導体層から成り、アルミニウムを含む
選択酸化領域と該選択酸化領域に囲まれた半導体領域と
を有していることを特徴とするヘテロ接合バイポーラト
ランジスタ。
1. A heterojunction bipolar transistor comprising an emitter layer, a base layer, and a collector layer, wherein at least one of the emitter layer and the collector layer comprises a semiconductor layer containing aluminum and contains aluminum. A heterojunction bipolar transistor having a selective oxidation region and a semiconductor region surrounded by the selective oxidation region.
【請求項2】前記エミッタ層のみが、アルミニウムを含
む半導体層から成り、アルミニウムを含む選択酸化領域
と該選択酸化領域に囲まれた半導体領域とを有している
請求項1記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
2. The heterojunction bipolar transistor according to claim 1, wherein only the emitter layer is formed of a semiconductor layer containing aluminum, and has a selective oxidation region containing aluminum and a semiconductor region surrounded by the selective oxidation region. Transistor.
【請求項3】コレクタアップ構造を有する請求項1または
2記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
3. The method according to claim 1, which has a collector-up structure.
2. The heterojunction bipolar transistor according to 2.
【請求項4】III−V族半導体で形成されている請求項1乃
至3の何れかに記載のヘテロ接合バイポーラトランジス
タ。
4. The heterojunction bipolar transistor according to claim 1, wherein the heterojunction bipolar transistor is formed of a III-V group semiconductor.
【請求項5】べース層とコレクタ層をGaAs層、エミッタ
層をAlxGa1-xAs層(ただし、0<x≦1)としている請求項4
記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
5. The device according to claim 4, wherein the base layer and the collector layer are GaAs layers, and the emitter layer is an Al x Ga 1 -x As layer (where 0 <x ≦ 1).
A heterojunction bipolar transistor as described in claim 1.
【請求項6】0.8≦xとしている請求項5記載のヘテロ接合
バイポーラトランジスタ。
6. The heterojunction bipolar transistor according to claim 5, wherein 0.8 ≦ x.
【請求項7】べース層とコレクタ層をGaInAs層、エミッ
タ層をAlInAs層としている請求項4記載のヘテロ接合バ
イポーラトランジスタ。
7. The heterojunction bipolar transistor according to claim 4, wherein the base layer and the collector layer are GaInAs layers, and the emitter layer is an AlInAs layer.
【請求項8】前記エミッタ層またはコレクタ層は、べー
ス層と接した近傍のAl組成を、べース層と反対方向に向
かってゼロから徐々に増加させている構造を有している
請求項1乃至7の何れかに記載のヘテロ接合バイポーラト
ランジスタ。
8. The emitter layer or the collector layer has a structure in which the Al composition near the base layer is gradually increased from zero in a direction opposite to the base layer. A heterojunction bipolar transistor according to claim 1.
【請求項9】エミッタ層、べース層、コレクタ層を具備
するヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)の製造
方法であって、半絶縁性半導体基板上に、第1導電型の
アルミニウムを含むエミッタ層、第2の導電型のべース
層、および第1導電型のコレクタ層を順次成長する工程
と、第1回メサエッチングによって前記コレクタ層を部
分的にエッチングし、それによりコレクタメサ部分を形
成し、前記コレクタメサ部分の側壁を露出させる工程
と、前記コレクタメサの前記側壁を保護膜で覆う工程
と、第2回メサエッチングによって前記コレクタ層下の
前記べース層と前記エミッタ層を部分的にエッチングし
てべースメサ部分を形成し、少なくとも前記べースメサ
部分の側壁を露出させる工程と、前記べースメサ部分の
側壁を含む部分からアルミニウムを含む前記エミッタ層
を選択的に酸化する工程と、を含むことを特徴とするヘ
テロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
9. A method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor (HBT) including an emitter layer, a base layer, and a collector layer, the method comprising: forming an emitter layer containing aluminum of a first conductivity type on a semi-insulating semiconductor substrate. A step of sequentially growing a base layer of the second conductivity type, and a collector layer of the first conductivity type, and partially etching the collector layer by a first mesa etching, thereby forming a collector mesa portion Exposing a sidewall of the collector mesa portion, covering the sidewall of the collector mesa with a protective film, and partially etching the base layer and the emitter layer below the collector layer by a second mesa etching. Forming a base mesa portion and exposing at least a side wall of the base mesa portion; and forming aluminum from a portion including the side wall of the base mesa portion. Method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor, which comprises a step of selectively oxidizing the emitter layer comprising, a.
【請求項10】エミッタ層、べース層、コレクタ層を具備
するヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)の製造
方法であって、半絶縁性半導体基板上に、第1導電型の
アルミニウムを含むコレクタ層、第2の導電型のべース
層、および第1導電型のエミッタ層を順次成長する工程
と、第1回メサエッチングによって前記エミッタ層を部
分的にエッチングし、それによりエミッタメサ部分を形
成し、前記エミッタメサ部分の側壁を露出させる工程
と、前記エミッタメサの前記側壁を保護膜で覆う工程
と、第2回メサエッチングによって前記エミッタ層下の
前記べース層と前記コレクタ層を部分的にエッチングし
てべースメサ部分を形成し、前記べースメサ部分の側壁
を露出させる工程と、前記べースメサ部分の側壁の側壁
を含む部分からアルミニウムを含む前記コレクタ層を選
択的に酸化する工程と、を含むことを特徴とするヘテロ
接合バイポーラトランジスタの製造方法。
10. A method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor (HBT) including an emitter layer, a base layer, and a collector layer, the method comprising: forming a collector layer containing aluminum of a first conductivity type on a semi-insulating semiconductor substrate. A step of sequentially growing a base layer of the second conductivity type and an emitter layer of the first conductivity type, and partially etching the emitter layer by a first mesa etching, thereby forming an emitter mesa portion. Exposing the side wall of the emitter mesa portion, covering the side wall of the emitter mesa with a protective film, and partially etching the base layer and the collector layer below the emitter layer by a second mesa etching. Forming a base mesa portion and exposing a side wall of the base mesa portion, and including aluminum from a portion including the side wall of the side wall of the base mesa portion. Selectively oxidizing the collector layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005294804A (en) * 2004-03-08 2005-10-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hetero-junction bipolar transistor and manufacturing method thereof
JP2006303244A (en) * 2005-04-21 2006-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hetero-junction bipolar transistor and its manufacturing method

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JP2006303244A (en) * 2005-04-21 2006-11-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hetero-junction bipolar transistor and its manufacturing method

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