JP2007335586A - Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路装置、特に同一チップにアンテナスイッチとパワーアンプとが作り込まれた半導体集積回路装置と半導体集積回路装置との製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a semiconductor integrated circuit device in which an antenna switch and a power amplifier are formed on the same chip, and a method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device.
従来、携帯通信機器向けのアンテナスイッチモジュールに用いられるトランジスタとしては、これに要求される低損失、低オン抵抗の接合ゲート電界効果トランジスタが用いられている。
この接合ゲート電界効果トランジスタは、電界効果トランジスタのチャネルと実効ゲート下面との距離を近く保ちつつ、チャネル層上の拡散ゲート形成層(キャップ層)の膜厚を厚くすることができることから、低損失、低オン抵抗、かつ高耐圧を得ることができる。
接合ゲート電界効果トランジスタの代表的な例としては、例えば特許文献1および2に記載のトランジスタなどが挙げられる。
Conventionally, as a transistor used in an antenna switch module for a portable communication device, a low-loss, low on-resistance junction gate field effect transistor required for this is used.
This junction gate field effect transistor can increase the thickness of the diffusion gate formation layer (cap layer) on the channel layer while keeping the distance between the channel of the field effect transistor and the lower surface of the effective gate close. In addition, a low on-resistance and a high breakdown voltage can be obtained.
Typical examples of the junction gate field effect transistor include the transistors described in Patent Documents 1 and 2, for example.
一方、携帯通信機器向けパワーアンプモジュールに用いられるトランジスタとしては、高利得、高パワーハンドリング特性が得られるヘテロ接合型バイポーラトランジスタ(HBT)や高電子移動度トランジスタ(PHEMT)が用いられている。このパワーアンプ用HBTの代表的な例としては特許文献3および4に記載のトランジスタなどが挙げられる。
On the other hand, as a transistor used in a power amplifier module for portable communication devices, a heterojunction bipolar transistor (HBT) or a high electron mobility transistor (PHEMT) capable of obtaining high gain and high power handling characteristics is used. Typical examples of the power amplifier HBT include the transistors described in
このように、通常これらアンテナスイッチとパワーアンプは、それぞれ異なるデバイスが用いられ、これらはそれぞれ異なるチップ上に作製されて実装されていた。
これに対して、アンテナスイッチとパワーアンプを1チップに集積したスイッチ/パワーアンプ集積モジュールを構成することができれば、全体のチップ寸法の縮小、コスト低減、更に部品点数削減による信頼性向上が期待される。
しかし、従来、このようなスイッチ/パワーアンプ集積モジュールにおいて、それぞれのトランジスタが、上述したそれぞれに要求される高い性能を発揮して形成するには、スイッチトランジスタとパワートランジスタとをそれぞれ別々に作りこむ必要があり、その実現は困難であった。
As described above, different devices are usually used for the antenna switch and the power amplifier, and these are manufactured and mounted on different chips.
On the other hand, if a switch / power amplifier integrated module in which an antenna switch and a power amplifier are integrated on a single chip can be configured, the overall chip size can be reduced, the cost can be reduced, and the reliability can be improved by reducing the number of parts. The
However, conventionally, in such a switch / power amplifier integrated module, in order to form each of the transistors so as to exhibit the high performance required for each of the above, the switch transistor and the power transistor are separately formed. It was necessary and difficult to realize.
例えば、スイッチとパワーアンプを1つのチップ上に集積する試みとして、Si CMOS、GaAs FET、GaAs HEMT等でおこなわれている。
例えば、GaAs MESFETを用いたものが非特許文献1に提案されている。
また、GaAs系スイッチとCMOSバッファーアンプによるものが非特許文献2に提案されている。
CMOSを用いたものについては非特許文献3に記載されている。
GaAs PHEMTを用いたものついては非特許文献4に記載されている。
また、スイッチにSi BJT、アンプにSiGe HBTを用いたものが特許文献5の図1に開示されている。
また、Si CMOSスイッチとGaN FETの集積構造については特許文献6の図2に開示されている。
更に、InGaAs/InP系MISFETとHBTでダーリントンペア構成とするものについては、特許文献7の図3に、また、HBTスイッチとHEMTローノイズアンプについては、特許文献8の図4にそれぞれ開示されている。
For example, Non-Patent Document 1 proposes a GaAs MESFET.
A non-patent document 2 proposes a GaAs switch and a CMOS buffer amplifier.
Non-Patent Document 3 describes the use of CMOS.
Non-Patent
A switch using Si BJT as a switch and SiGe HBT as an amplifier is disclosed in FIG.
An integrated structure of the Si CMOS switch and the GaN FET is disclosed in FIG.
Further, the InGaAs / InP MISFET and HBT having a Darlington pair configuration are disclosed in FIG. 3 of
上述したように、1つのチップ上に、スイッチトランジスタやパワーアンプトランジスタを集積する試みは多くなされている。
しかしなら、集積しやすいSi系の材料を用いたもの、スイッチとパワーアンプを同一のデバイスで構成するもの、スイッチとパワーアンプに異なる素子を用いているもののいずれにおいても、スイッチとパワーアンプのそれぞれが最適化されたもので構成されているものではない。
As described above, many attempts have been made to integrate switch transistors and power amplifier transistors on one chip.
However, each of the switch and power amplifier, both those that use Si-based materials that are easy to integrate, those that make up the switch and power amplifier with the same device, and those that use different elements for the switch and power amplifier, Is not composed of optimized ones.
本発明は、スイッチ用トランジスタとパワーアンプ用トランジスタとを1チップに集積し、それぞれがそれぞれに要求される特性を有する構成としたスイッチ/パワーアンプ集積モジュールによる半導体集積回路装置および半導体集積回路装置の製造方法を提供するものである。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device and a semiconductor integrated circuit device using a switch / power amplifier integrated module in which a switch transistor and a power amplifier transistor are integrated on a single chip and each has a characteristic required for each. A manufacturing method is provided.
本発明は、同一基板上にスイッチ回路部とパワーアンプ回路部とが作り込まれた半導体集積回路装置であって、上記スイッチ回路部のトランジスタが接合ゲート電界効果トランジスタ構成とされ、上記パワーアンプ回路部のトランジスタがメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタ構成とされたことを特徴とする。
また、本発明による半導体集積回路装置は、上記スイッチ回路部の接合ゲート電界効果トランジスタが、高電子移動度トランジスタより構成される。
The present invention is a semiconductor integrated circuit device in which a switch circuit section and a power amplifier circuit section are formed on the same substrate, wherein the transistors of the switch circuit section have a junction gate field effect transistor configuration, and the power amplifier circuit A part of the transistors is a metamorphic heterojunction bipolar transistor configuration.
In the semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the junction gate field-effect transistor of the switch circuit unit is composed of a high electron mobility transistor.
また、本発明による半導体集積回路装置は、上記スイッチ回路部の接合ゲート電界効果トランジスタが、少なくともInGaAsによるチャネル層と、AlGaAsによる電子供給層と、AlGaAsによるゲート形成層と、該ゲート形成層に形成され該ゲート形成層の導電型とは異なる導電型の不純物導入によるゲート電極コンタクト領域と、該ゲート電極コンタクト領域上に形成されたゲート電極とを有して成ることを特徴とする。 In the semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the junction gate field effect transistor of the switch circuit section is formed on at least a channel layer made of InGaAs, an electron supply layer made of AlGaAs, a gate formation layer made of AlGaAs, and the gate formation layer. And a gate electrode contact region formed by introducing an impurity having a conductivity type different from the conductivity type of the gate formation layer, and a gate electrode formed on the gate electrode contact region.
また、本発明による半導体集積回路装置は、上記スイッチ回路部の接合ゲート電界効果トランジスタが、少なくともInGaAsによるチャネル層と、AlGaAsによる電子供給層と、AlGaAsによるゲート形成層と、該ゲート形成層に形成され該ゲート形成層の導電型とは異なる導電型の不純物導入によるゲート電極コンタクト領域と、該ゲート電極コンタクト領域上に形成されたゲート電極とを有して成り、上記パワーアンプ回路部のメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタが、少なくともコレクタ層と、In組成が53%よりも小さいInGaAsによるベース層と、InGaPによるエミッタ層とを有し、上記ベース層は、該ベース層とそれぞれ格子整合するIn組成を有する上記エミッタ層およびコレクタ層との間に狭持された構成を有し、上記ベース層と上記コレクタ層との間、および上記ベース層と上記エミッタ層との間に、これらの層間の伝導帯不連続を減少ないしは解消するAs濃度とPの濃度との組成変調されたInGaAsPからなるグレーディッド層を有することを特徴とする。 In the semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the junction gate field effect transistor of the switch circuit section is formed on at least a channel layer made of InGaAs, an electron supply layer made of AlGaAs, a gate formation layer made of AlGaAs, and the gate formation layer. And a gate electrode contact region formed by introducing an impurity having a conductivity type different from the conductivity type of the gate formation layer, and a gate electrode formed on the gate electrode contact region. The heterojunction bipolar transistor has at least a collector layer, a base layer made of InGaAs having an In composition of less than 53%, and an emitter layer made of InGaP, and the base layer has an In composition that lattice-matches with the base layer. The emitter layer and collector layer having As that reduces or eliminates the conduction band discontinuity between the base layer and the collector layer and between the base layer and the emitter layer. It is characterized by having a graded layer made of InGaAsP whose composition is modulated with the concentration of P and the concentration of P.
また、本発明による半導体集積回路装置は、上記パワーアンプ回路部のメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタの上記エミッタ層およびベース層間のInGaAsPグレーディッド層からInGaAsベース層に到る深さに、上記スイッチ回路部の上記接合ゲート電界効果トランジスタの上記不純物導入によるゲート電極コンタクト領域と同構造のベース電極コンタクト領域を有し、該ベース電極コンタクト領域上にベース電極が形成されて成ることを特徴とする。 Further, the semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes the switch circuit at a depth from the InGaAsP graded layer to the InGaAs base layer between the emitter layer and the base layer of the metamorphic heterojunction bipolar transistor of the power amplifier circuit unit. And a base electrode contact region having the same structure as that of the gate electrode contact region obtained by introducing the impurity of the junction gate field effect transistor in a portion, and a base electrode is formed on the base electrode contact region.
本発明による半導体集積回路装置の製造方法は、同一基板上にスイッチ回路部とパワーアンプ回路部とが作り込まれた半導体集積回路装置の製造方法であって、上記基板上に、上記スイッチ回路部の接合ゲート電界効果トランジスタを構成する第1の積層半導体層のエピタキシャル成長と、その上に上記パワーアンプ回路部のメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタを構成する第2の積層半導体層のエピタキシャル成長とがなされるエピタキシャル成長工程と、その後、上記メタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタの形成部において、エミッタメサを形成するエッチング工程と、ベースメサを形成するエッチング工程と、上記スイッチ回路の接合ゲート電界効果トランジスタの形成部上の上記第2の積層半導体層をエッチングして、上記第1の積層半導体層による上記スイッチ回路部の接合ゲート電界効果トランジスタを形成する工程とを有することを特徴とする。 A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device in which a switch circuit portion and a power amplifier circuit portion are formed on the same substrate, wherein the switch circuit portion is formed on the substrate. Epitaxial growth of the first stacked semiconductor layer constituting the junction gate field-effect transistor and epitaxial growth of the second stacked semiconductor layer constituting the metamorphic heterojunction bipolar transistor of the power amplifier circuit portion are performed thereon. An epitaxial growth step, and thereafter an etching step for forming an emitter mesa, an etching step for forming a base mesa in the formation portion of the metamorphic heterojunction bipolar transistor, and the above-mentioned on the formation portion of the junction gate field effect transistor of the switch circuit. Second laminated semiconductor Is etched, characterized in that a step of forming a junction gate field effect transistor of the switch circuit according to the first stacked semiconductor layer.
また、本発明による半導体集積回路装置の製造方法は、上記第1の積層半導体層は、少なくともInGaAsによるチャネル層と、AlGaAsによる電子供給層と、AlGaAsによるゲート形成層とを有し上記第2の積層半導体層は、少なくともコレクタ層と、53%よりも小さいIn組成を有するInGaAsによるベース層と、該ベース層は、該ベース層とそれぞれ格子整合するIn組成を有するInGaPによるエミッタ層と、上記ベース層と上記コレクタ層との間、および上記ベース層と上記エミッタ層との間に、これらの層間の伝導帯不連続を減少ないしは解消するAs濃度とPの濃度とにより組成変調されたInGaAsPからなるグレーディッド層とを有することを特徴とする。 In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the first stacked semiconductor layer includes at least a channel layer made of InGaAs, an electron supply layer made of AlGaAs, and a gate formation layer made of AlGaAs. The stacked semiconductor layer includes at least a collector layer, a base layer made of InGaAs having an In composition smaller than 53%, the base layer comprising an emitter layer made of InGaP having an In composition lattice-matched to the base layer, and the base layer. Between the base layer and the collector layer, and between the base layer and the emitter layer, it is composed of InGaAsP whose composition is modulated by an As concentration and a P concentration that reduce or eliminate conduction band discontinuity between these layers. And a graded layer.
また、本発明による半導体集積回路装置の製造方法は、上記スイッチ回路の接合ゲート電界効果トランジスタのゲート形成層と、上記パワーアンプ回路のメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタのベース層とに、ゲート電極コンタクト領域とベース電極コンタクト領域とを同時に形成する上記ゲート形成層と上記ベース層の導電型とは異なる導電型の不純物導入する工程を有し、上記ゲート電極コンタクト領域とベース電極コンタクト領域上にゲート電極とベース電極とを同一工程で形成することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device comprising: a gate electrode contact between a gate forming layer of a junction gate field effect transistor of the switch circuit and a base layer of a metamorphic heterojunction bipolar transistor of the power amplifier circuit; A step of introducing an impurity having a conductivity type different from the conductivity type of the gate formation layer and the base layer to simultaneously form the region and the base electrode contact region, and a gate electrode on the gate electrode contact region and the base electrode contact region And the base electrode are formed in the same process.
また、本発明による半導体集積回路装置の製造方法は、上記第1の積層半導体層のエピタキシャル成長と上記第2のエピタキシャル成長とを連続エピタキシャル成長によって行うことを特徴とする。 The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention is characterized in that the epitaxial growth of the first stacked semiconductor layer and the second epitaxial growth are performed by continuous epitaxial growth.
本発明による半導体集積回路装置によれば、スイッチ回路部におけるトランジスタすなわちスイッチ用トランジスタを、接合ゲート電界効果トランジスタによって構成し、パワーアンプ回路部のトランジスタすなわちパワー用トランジスタを、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタによって構成したことによって、同一基板上に、スイッチ用トランジスタとパワーアンプ用トランジスタとを集積したスイッチ/パワーアンプ集積モジュールを構成することができるものである。 According to the semiconductor integrated circuit device of the present invention, the transistor in the switch circuit section, that is, the switching transistor is configured by a junction gate field effect transistor, and the transistor in the power amplifier circuit section, that is, the power transistor is configured by a heterojunction bipolar transistor. Thus, a switch / power amplifier integrated module in which a switch transistor and a power amplifier transistor are integrated on the same substrate can be configured.
そして、スイッチ用トランジスタとして、高電子移動度トランジスタ(HEMT)によって構成することによって、実効ゲート下面との距離を近く保ちつつ、チャネル層上のゲート形成層の膜厚を厚くすることができ、低オン抵抗、低損失、高耐圧化が得られ、スイッチ用トランジスタとして望まれる特性とすることができるものである。
そして、パワーアンプ用トランジスタをメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタ構成とすることによって後述するところから明らかになるように、スイッチ用トランジスタと同一基板例えばGaAs基板上において、高速動作を維持しつつ、電流利得の増大化が図られたパワーアンプ用トランジスタを作り込むことができるものである。
すなわち、スイッチ用トランジスタとパワー用トランジスタの双方において、それぞれ望まれる特性をそれぞれ有するスイッチ/パワーアンプ集積モジュールが構成される。
By configuring the switching transistor using a high electron mobility transistor (HEMT), the thickness of the gate formation layer on the channel layer can be increased while keeping the distance from the lower surface of the effective gate close. On-resistance, low loss, and high breakdown voltage can be obtained, and characteristics desired as a switching transistor can be obtained.
Then, as will become clear from the following description, by configuring the power amplifier transistor as a metamorphic heterojunction bipolar transistor, current gain is maintained while maintaining high-speed operation on the same substrate as the switch transistor, for example, a GaAs substrate. Thus, it is possible to build in a power amplifier transistor in which the increase in the number is increased.
That is, a switch / power amplifier integrated module having the desired characteristics in both the switch transistor and the power transistor is configured.
また、本発明製造方法によれば、スイッチ回路部におけるトランジスタすなわちスイッチ用トランジスタを、接合ゲート電界効果トランジスタによって構成し、パワーアンプ回路部のトランジスタすなわちパワー用トランジスタを、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタによって構成することによって、これらトランジスタを同一基板にエピタキシャル成長によって形成することができ、製造方法の簡潔化と性能の高い目的とするスイッチ/パワーアンプ集積モジュールによる半導体集積回路装置を構成することができる。 According to the manufacturing method of the present invention, the transistor in the switch circuit section, that is, the switching transistor is configured by a junction gate field effect transistor, and the transistor in the power amplifier circuit section, that is, the power transistor is configured by a heterojunction bipolar transistor. As a result, these transistors can be formed on the same substrate by epitaxial growth, and a semiconductor integrated circuit device using a switch / power amplifier integrated module can be constructed with a simplified manufacturing method and high performance.
本発明による半導体集積回路装置および半導体集積回路装置の製造方法の実施形態例を説明するが、本発明は、この実施形態例に限定されるものではない。
図1は、本発明による携帯通信機器等の通信機器向けアンテナスイッチ/パワーアンプ集積モジュールを構成する半導体集積回路装置の一実施形態例の概略断面図である。
本発明による半導体集積回路装置においては、同一基板1上にスイッチ回路部とパワーアンプ回路部とが作り込まれた半導体集積回路装置であって、スイッチ回路部のスイッチ用トランジスタ2を接合ゲート電界効果トランジスタの例えば高電子移動度トランジスタ(J−FET)によって構成し、パワーアンプ回路部のパワーアンプ用トランジスタ3を例えばダブルヘテロ接合型のメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタ(D−HBT)によって構成することによって、両トランジスタ2および3を同一基板1上に一体にエピタキシャル成長によって構成することができるようになされる。
Embodiments of a semiconductor integrated circuit device and a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention will be described, but the present invention is not limited to this embodiment.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a semiconductor integrated circuit device constituting an antenna switch / power amplifier integrated module for a communication device such as a portable communication device according to the present invention.
The semiconductor integrated circuit device according to the present invention is a semiconductor integrated circuit device in which a switch circuit portion and a power amplifier circuit portion are formed on the same substrate 1, and the switching transistor 2 of the switch circuit portion is connected to the junction gate field effect. A transistor, for example, a high electron mobility transistor (J-FET), and a power amplifier transistor 3 in the power amplifier circuit section, for example, a double heterojunction metamorphic heterojunction bipolar transistor (D-HBT). Thus, both transistors 2 and 3 can be integrally formed on the same substrate 1 by epitaxial growth.
本発明による半導体集積回路装置は、基板1上に、スイッチ用トランジスタ2を構成する各半導体層が成膜された第1の積層半導体層20が形成され、この上にパワーアンプ用トランジスタを構成する第2の半導体層30が成膜された構成とされる。
In a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a first
この例では、半絶縁性GaAs基板1上に、第1のバッファ層4、障壁層5、電子供給層6、スペーサ層7、チャネル層8、ペーサ層9、電子供給層10、ゲート形成層11が順次エピタキシャル成長によって積層された第1の積層半導体層20が形成される。
In this example, a
そして、この第1の積層半導体層20のゲート形成層11上に、第2のバッファ層12、サブコレクタ層13、コレクタ層14、第1のグレーディッド層15、ベース層16、第2のグレーディッド層17、エミッタ層18、エミッタコンタクト層19が順次エピタキシャル成長によって積層された第2の積層半導体層30が形成される。
Then, on the
第1の積層半導体層20の第1のバッファ層4は厚さ500nm〜1000nm、例えば600nmのアンドープAlxGa1−xAs(x=0〜0.3)より成る。
障壁層5は厚さ200nmのアンドープAl0.2Ga0.8Asより成る。
電子供給層6および10は、それぞれ、厚さ2 nm〜10nm、例えば3nmの 不純物濃度が3×1018cm3SiドープのAl0.2Ga0.8Asより成る。
スペーサ層7および9は厚さ3nmのアンドープAl0.2Ga0.8Asより成る。
チャネル層8は厚さ10〜30nm例えば15nmのアンドープInxGa1−xAs(x=0.1〜0.3、例えばx=0.2)より成る。
ゲート形成層11は厚さ50〜200nm、例えば130nmの不純物濃度が例えば5×1016cm3のSiドープAl0.2Ga0.8Asより成る。
The
The
Each of the
The spacer layers 7 and 9 are made of undoped Al 0.2 Ga 0.8 As having a thickness of 3 nm.
The
The
第2の積層半導体層30の、第2のバッファ層12は、例えば、InP,InP,InGaAs,InAlAs、またはInGaP等を用い、GaAs基板1側から第2の積層半導体層サブコレクタ層13側に向けて組成変化させたグレーディング構造で構成され、ゲート形成層11の材料組成および格子定数と、その上部に形成される各層の材料組成および格子定数とによって、適切な構成(組成変化)が設定される。
この第2のバッファ層12によって、第1の積層半導体層20のゲート形成層11上に、第2の積層半導体層30のサブコレクタ層13との間の格子整合が図られる。すなわち、この第2のバッファ層12を設けることにより、スイッチ用トランジスタ2を形成する半導体層上に、基板1とは異なる格子定数を有するパワーアンプ用トランジスタ3のメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタを構成する各半導体層に結晶欠陥の発生を抑えてエピタキシャル成長させることができるようになされる。
The
The
パワーアンプ用トランジスタ3のメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタを構成する各半導体層の、サブコレクタ層13〜エミッタコンタクト層19は、ベース層16と等しい格子定数を有するように格子整合される。
The
このパワーアンプ用トランジスタ3のメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタは、本出願人の出願に係る特願2005−17624号出願で提案したダブルヘテロ接合バイポーラトランジスタ(D−HBT)構成によることができる。
すなわち、このD−HBTは、InGaAsによるベース層16において、そのIn組成が0%よりも大きく、53%よりも小さい組成とされる。
このようなInGaAsからなるベース層16のIn組成は、このメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタに要求される高速動作性能と電流利得とによって決められる。すなわち、In組成を大きくすることでより高速化され、In組成を小さくすることでより電流利得が増大されるものであり、これらの関係はトレードオフとなっている。ここでは、高速動作性能と電流利得の両方を得たいため、ベース層16のIn組成は30%〜40%であることが好ましい。
この実施形態例においては、ベース層16をIn組成が40%で、GaAsとInPとの間の格子定数を持つp型のInGaAsによって構成し、その膜厚は20nm〜100nm、例えば75nmとする。p型不純物としては、例えばC(炭素)が用いられ、その濃度は5×1018cm−3〜4×1019cm−3、例えば2×1019cm−3とする。
The metamorphic heterojunction bipolar transistor of the power amplifier transistor 3 can have a double heterojunction bipolar transistor (D-HBT) configuration proposed in Japanese Patent Application No. 2005-17624 filed by the present applicant.
That is, the D-HBT has a composition in which the In composition is larger than 0% and smaller than 53% in the
The In composition of the
In this embodiment, the
サブコレクタ層13は、ベース層16と等しい格子定数を持つn型のInGaAs層から成る。すなわち、このサブコレクタ層13は、ベース層16と同様の組成によるIn組成40%のInGaAsに、n型不純物の例えばSiを5×1018cm−3〜2×1019cm−3、例えば1×1019cm−3にn型不純物をドーピングした構成とする。そして、その膜厚は、100nm〜500nm、例えば300nmとする。
The
コレクタ層14も、ベース層16と等しい格子定数を持つn型のInGaPから成る。このコレクタ層14におけるIn組成は、49%より大きく100%未満とし、より好ましくはIn組成が77%〜88%の間に設定される。ここでは、In組成40%のInGaAsからなるベース層16の格子定数に合わせて、In組成87%のInGaPをコレクタ層14とし、その膜厚を200nm〜600nm、例えば450nmに設定する。また、n型不純物としては、例えばSiが用いられ、その不純物濃度は1×1015cm−3〜5×1016cm−3、例えば2×1016cm−3とする。
The
ベース層16の上方に配置されるエミッタ層18についても、ベース層16と等しい格子定数を持つn型のInGaPから構成する。このため、エミッタ層18におけるIn組成は、49%より大きくかつ100%未満、より好ましくはIn組成が77%〜88%の間に設定される。また、ここでは、In組成40%のInGaAsからなるベース層16の格子定数に合わせて、In組成87%のInGaPをエミッタ層18とし、その膜厚は20nm〜100nm、例えば60nmに設定する。そして、n型不純物としては、例えばSiが用いられ、その不純物濃度は1×1016cm−3〜1×1018cm−3、例えば5×1017cm−3とする。
The
エミッタコンタクト層19は、ベース層16と等しいIn組成と格子定数を持つn型のInGaAsから成り、その膜厚は10nm〜100nm、例えば75nmに設定されていることとする。そのn型不純物としては、例えばSiが用いられ、その濃度は5×1018cm−3〜3×1019cm−3、例えば1×1019cm−3とする。
The
そして、上述したコレクタ層とベース層との間に配置された第1のグレーディッド層15は、ベース層16と等しい格子定数に保たれたn型のInGaAsPから成る。
この第1のグレーディッド層15は、コレクタ層14−ベース16層間の伝導帯不連続を実質解消するように、Asの濃度とPの濃度とにより組成変調されている。
そして、InGaPからなるコレクタ層14側に近いほどAs組成が低く、InGaAsベース層16に近いほどP組成が低く構成される。
このようにして、コレクタ層14との界面ではInGaPからなるコレクタ層に連続した組成となり、ベース層16との界面ではInGaAsから成るベース層16に連続した組成となるように組成変調される。
例えば上述したように、コレクタ層14がIn組成87%のInGaPから成り、ベース層16がIn組成40%のInGaPから成る場合、第1のグレーディッド層15においては、コレクタ層14側からベース層16側に向かって、In組成が87%〜40%に徐々に減少し、Asが0%〜100%に徐々に増加する構成となっている。
この第1グレーディッド層15の膜厚は、20nm〜100nm、例えば45nmであることとする。
このn型不純物としては、例えばSiが用いられ、その濃度は1×1015cm−3から5×1016cm−3、例えば2×1016cm−3とする。
The first graded
The composition of the first graded
The closer to the
In this way, the composition is modulated so that the composition is continuous with the collector layer made of InGaP at the interface with the
For example, as described above, when the
The film thickness of the first graded
As this n-type impurity, for example, Si is used, and its concentration is set to 1 × 10 15 cm −3 to 5 × 10 16 cm −3, for example, 2 × 10 16 cm −3 .
一方、ベース層16とエミッタ層18との間に配置される第2のグレーディッド層17も、第1のグレーディッド層15におけると同様に、ベース層16と等しい格子定数に保たれたn型のInGaAsPから成る。
この第2のグレーディッド層17は、ベース層16−エミッタ層18間の伝導帯不連続を実質解消するように、Asの濃度とPの濃度とにより組成変調されている。
そして、この場合においては、InGaPエミッタ層18に近いほどAs組成が低く、InGaAsベース層16に近いほどP組成が低く構成され、エミッタ層18との界面ではInGaPエミッタ層に連続した組成となり、ベース層16との界面ではInGaAsベース層16に連続した組成となるように組成変調される。
例えば上述したように、エミッタ層18がIn組成87%のInGaPからなり、ベース層16がIn組成40%のInGaAsから成る場合、第2のグレーディッド層17においては、ベース層16側からエミッタ層18側に向かって、In組成が40%〜87%に徐々に増加し、Asが100%〜0%に徐々に減少する構成とされる。
このような第2のグレーディッド層17の膜厚は、5nm〜50nm、例えば10nmとする。
また、この第2のグレーディッド層17のn型不純物としては、例えばSiが用いられ、その不純物濃度は1×1015cm−3から5×1016cm−3、例えば2×1016cm−3とする。
On the other hand, the second graded
The composition of the second graded
In this case, the closer the
For example, as described above, when the
The film thickness of the second graded
In addition, as the n-type impurity of the second graded
そして、スイッチ用トランジスタ2のゲート形成層11には、これと異なる導電型のp型の不純物例えばZnがドープされたゲート電極コンタクト領域41が形成され、この上にゲート電極42が形成される。
また、ゲート電極を挟んでその両側にゲート形成層11からチャネル層8に到る深さにソース電極43およびドレイン電極44が形成される。
A gate electrode contact region 41 doped with a p-type impurity of a different conductivity type, for example, Zn, is formed on the
Further, a source electrode 43 and a drain electrode 44 are formed on both sides of the gate electrode at a depth from the
そして、パワーアンプ用トランジスタ3のサブコレクタ13の一部が第2のグレーディッド層17からコレクタ層14に渡ってベースメサ45が形成され、これによって露呈されたサブコレクタ層13にコレクタ電極46がコンタクトされる。
また、エミッタコンタクト層19およびエミッタ層18にエミッタメサ47が形成され、これによって露呈された第2のグレーディッド層17からベース層16に到る深さにベース電極コンタクト領域をベース層16と同導電型のp型の不純物を選択的に導入してベース電極コンタクト領域48を形成し、この上にベース電極49をコンタクトする。
また、エミッタ電極コンタクト層19上にエミッタ電極50をコンタクトする。
A part of the
Further, an
Further, the
この構成によるスイッチ用トランジスタ2とパワーアンプ用トランジスタ3との間の第1の積層半導体層20には、これらを電気的に分離するアイソレーション領域51が、例えばボロンのイオン注入によって形成される。
In the first stacked
上述の本発明構成による半導体集積回路装置によれば、スイッチ用トランジスタ2を、接合ゲート電界効果トランジスタ(J−HEMT)としたことによって、実効ゲート下面、すなわち図1の構成においては、ゲートコンタクト領域41の下面との距離を近くに保ちつつ、チャネル層18上のゲート形成層11の膜厚を厚くすることができ、低オン抵抗、低損失、高耐圧化が得られ、スイッチ用トランジスタとして望まれる特性とすることができるものである。
In the semiconductor integrated circuit device according to the above-described configuration of the present invention, the switching transistor 2 is a junction gate field effect transistor (J-HEMT), so that the gate contact region is formed on the lower surface of the effective gate, that is, in the configuration of FIG. The
そして、このスイッチ用トランジスタ2と同一基板1に形成されるパワーアンプ用トランジスタ3を、そのベース層がIn組成を53%よりも小さいInGaAsベース層としたメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタによって構成したことによってすぐれた目的とする特性を有するスイッチ/パワーアンプ集積モジュールが構成される。
すなわち、上述したパワーアンプ用トランジスタにあっては、そのベース層のIn組成53%より小さくするものであるが、このようにInGaAsベース層にあって、In組成を減少させる場合、このIn組成の減少に従い、そのAuger再結合係数はGaAsにおけるAuger再結合係数に近づく。すなわち再結合係数が低下する。
従って、この構成によるメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタでは、従来のInP基板が用いられるベース層のIn組成が53%とされるInP系D−HBTに比して、ベース層での再結合確率を減少させることができることから、電流利得を増大させることができるものである。
また、同時に、GaAs基板が用いられるGaAsベース層によるHBTと比較して、キャリア移動度を大きい値に維持することができる。
The power amplifier transistor 3 formed on the same substrate 1 as the switching transistor 2 is composed of a metamorphic heterojunction bipolar transistor whose base layer has an InGaAs base layer whose In composition is smaller than 53%. Thus, a switch / power amplifier integrated module having excellent target characteristics is formed.
That is, in the power amplifier transistor described above, the In composition of the base layer is set to be smaller than 53%. However, when the In composition is reduced in the InGaAs base layer as described above, As the decrease, the Auger recombination coefficient approaches the Auger recombination coefficient in GaAs. That is, the recombination coefficient decreases.
Therefore, in the metamorphic heterojunction bipolar transistor having this configuration, the recombination probability in the base layer is higher than that of the InP-based D-HBT in which the In composition of the base layer using the conventional InP substrate is 53%. Since it can be decreased, the current gain can be increased.
At the same time, the carrier mobility can be maintained at a large value as compared with the HBT based on the GaAs base layer using the GaAs substrate.
そして、このようなIn組成のベース層を実現するために、このベース層16を狭持するコレクタ層14およびエミッタ層18を、InGaPから構成しこれらの格子定数の一致を図るものである。
In order to realize a base layer having such an In composition, the
すなわち、上述本発明構成によれば、InGaAs/InP系D−HBTや、AlGaAs/GaAs系HBT、InGaP/GaAs系HBTとの比較において、高速動作を維持しつつも電流利得を増大させることが可能になる、パワーアンプの高性能化に最適なメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタが構成される。 That is, according to the above-described configuration of the present invention, it is possible to increase the current gain while maintaining high-speed operation in comparison with InGaAs / InP D-HBT, AlGaAs / GaAs HBT, and InGaP / GaAs HBT. Thus, a metamorphic heterojunction bipolar transistor that is optimal for improving the performance of a power amplifier is formed.
次に、図1で説明した本発明による半導体集積回路装置の製造方法の一実施形態例を、図2〜図6の工程図を参照して説明する。
まず、図2に示すように、図1で説明した本発明による半導体集積回路装置を構成する第1の積層半導体層20と第2の積層半導体層30とを、半絶縁性GaAs基板1上に、全面的に連続的にエピタキシャル成長するエピタキシャル成長工程がなされる。
すなわち、第1のバッファ層4、障壁層5、電子供給層6、スペーサ層7、チャネル層8、ペーサ層9、電子供給層10、ゲート形成層11を順次例えばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)によってエピタキシャル成長して第1の積層半導体層20を形成する。
Next, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention described with reference to FIG. 1 will be described with reference to the process diagrams of FIGS.
First, as shown in FIG. 2, the first
That is, the
続いて、連続的に、この第1の積層半導体層20のゲート形成層11上に、第2のバッファ層12、サブコレクタ層13、コレクタ層14、第1のグレーディッド層15、ベース層16、第2のグレーディッド層17、エミッタ層18、エミッタコンタクト層19を同様に例えばMOCVDによってエピタキシャル成長して第2の積層半導体層30を形成する。
これら各半導体層4〜19のそれぞれの組成、不純物濃度、および膜厚等は、図1で説明した組成、不純物濃度、および膜厚等に選定することによって基板1上に格子整合された半導体層の積層による積層半導体基板60が形成される。
Subsequently, the
A semiconductor layer lattice-matched on the substrate 1 by selecting the composition, impurity concentration, film thickness, and the like of each of the semiconductor layers 4 to 19 as the composition, impurity concentration, film thickness, and the like described in FIG. A stacked semiconductor substrate 60 is formed by stacking.
そして、この積層半導体層基板60の、最終的にパワーアンプ用トランジスタ3の形成部に、エミッタ電極50を形成する。
このエミッタ電極50の形成は、エミッタ電極コンタクト層19上に、全面的にエミッタ電極50を形成する電極材料層を形成し、全面的にフォトレジストを形成し、これをフォトリソグラフィによってパターン化し、パターンされたフォトレジストをマスクとして電極材料に対してイオンミリングして、所望の位置およびパターンにエミッタ電極50を形成し、アロイする。
このミッタ電極材料層は、例えば、チタン、白金および金が順次積層されたTi/Pt/Auの3層構造で、それぞれ例えば厚さ50nm/50nm/250nmの蒸着膜によって形成する。
Then, an
The
The mitter electrode material layer has, for example, a three-layer structure of Ti / Pt / Au in which titanium, platinum, and gold are sequentially stacked, and each is formed by a deposited film having a thickness of, for example, 50 nm / 50 nm / 250 nm.
次に、図3に概略断面図を示すように、例えばエミッタ電極50を、マスクとして、InGaAsPエミッタ電極コンタクト層19を燐酸系エッチング液によってパターンエッチングし、このエッチングによって露呈したInGaAsエミッタ層18を塩酸系エッチング液によってエッチングしてエミッタメサ27を形成する。
Next, as shown in a schematic cross-sectional view in FIG. 3, for example, the InGaAsP emitter
図4に概略断面図を示すように、図1で説明したスイッチ用トランジスタ(J−HEMT)2の形成部の第1の積層半導体層20を残して、この上のメサエミッタ27の形成後に残された第2の積層半導体層30をエッチング除去する。
このエッチングは、図示しないが、全面的にフォトレジストを形成し、これをフォトリソグラフィによってパターン化し、パターンされたフォトレジストをマスクとして燐酸エッチング液と塩酸エッチング液によるエッチングを行うことができる。
As shown in a schematic cross-sectional view in FIG. 4, the first stacked
Although this etching is not shown, a photoresist can be formed on the entire surface, patterned by photolithography, and etched with a phosphoric acid etching solution and a hydrochloric acid etching solution using the patterned photoresist as a mask.
そして、残された第1の積層半導体層20の、パワーアンプ用トランジスタ(HBT)3の形成部と、最終的に形成されるスイッチ用トランジスタ2とパワーアンプ用トランジスタとの間にこれらを分離するアイソレーション領域51を形成する。このアイソレーション領域51の形成は、図示しないが、例えばフォトレジスト層を全面的に形成し、フォトリソグラフィによってアイソレーションの形成部に開口を形成し、このフォトレジスト層をマスクとしてその開口を通じて、例えば酸素イオン注入を行って形成することができる。
Then, the remaining first stacked
次に、図5に示すように、第1の積層半導体層20のゲート形成層11のゲート形成部にゲート電極コンタクト領域41を形成し、第2の積層半導体層30のエミッタメサ24の形成によって外部に露呈した第2のグレーディッド層17に、ベース層16に至る深さにベース電極コンタクト領域48を形成する。
これらゲート電極コンタクト領域41およびベース電極コンタクト領域48は、亜鉛(Zn)の選択的拡散によって同時に形成することができる。これら領域41および48の形成は、図示しないが、例えばSiN等の絶縁膜を厚さ200nm〜300nm、例えば250nmに全面的に堆積する。そして、この絶縁層にフォトリソグラフィによるパターンエッチングを行って各領域41および48の形成部に開口を形成する。そして、この絶縁層を拡散マスクとして、その開口を通じて上述した例えばZnの拡散を、濃度1×1018cm−3以上、望ましくは1×1019cm−3程度の濃度に行ってp型のゲート電極コンタクト領域41およびベース電極コンタクト領域48を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, the gate electrode contact region 41 is formed in the gate forming portion of the
The gate electrode contact region 41 and the base
更に、各領域41および48を形成した絶縁層(図示せず)の開口を通じて、全面的に例えば、白金、チタン、白金および金がこの順に積層されたPt/Ti/Pt/Auの4層構造の電極金属材層をそれぞれ厚さ50nm/30nm/50nm/120nmに蒸着した後、絶縁層を除去し、この絶縁層の除去と共に、この絶縁層上の電極金属剤層をリフトオフする。
このようにして、ゲート電極コンタクト領域41上にゲート電極42の形成がなされ、ベース電極コンタクト領域48上にベース電極49の形成がなされる。
Further, for example, Pt / Ti / Pt / Au four-layer structure in which platinum, titanium, platinum and gold are laminated in this order over the entire surface through an opening of an insulating layer (not shown) in which the
In this manner, the gate electrode 42 is formed on the gate electrode contact region 41 and the
次に、図6に示すように、パワーアンプ用トランジスタ3の形成部において、第2のグレーディッド層17、ベース層16、第1グレーディッド層15およびコレクタ層14を横切りサブコレクタ層13の一部を露呈するようにベースメサ45を形成するエッチングを行う。このベースメサ45の形成においてもフォトリソグラフィによるフォトレジストのマスクを用いたパターニングによることができる。
Next, as shown in FIG. 6, the second graded
そして、図1で示すように、ゲート形成層11にソースおよびドレイン各電極43および44をゲート電極42を挟んでその両側に形成すると共に、ベースメサ45の形成によって外部に露呈したサブコレクタ層13の表面にコレクタ電極46を形成する。
これらソースおよびドレイン電極43および44とコレクタ電極46の形成は、図示しないが、フォトリソグラフィによってフォトレジストをパターニングして、これらソースおよびドレイン電極43および44と、コレクタ電極46の形成部に開口が形成されたフォトレジストマスクを形成する。そして、全面的に電極金属材層を蒸着する。その後、フォトレジトマスク層を除去し、このフォトレジストマスク層上に形成された電極金属材料をリフトオフすることによってパターン化し、アロイする。
ソース電極およびドレイン電極43および44は、チャネル層8に達する深さに形成するものである。
As shown in FIG. 1, the source and drain electrodes 43 and 44 are formed on the
Although the source and drain electrodes 43 and 44 and the collector electrode 46 are not shown in the drawing, the photoresist is patterned by photolithography to form openings in the portions where the source and drain electrodes 43 and 44 and the collector electrode 46 are formed. A patterned photoresist mask is formed. And an electrode metal material layer is vapor-deposited on the whole surface. Thereafter, the photoresist mask layer is removed, and the electrode metal material formed on the photoresist mask layer is patterned by lifting off and alloyed.
The source and drain electrodes 43 and 44 are formed to a depth reaching the
このように、ドレイン電極43と、コレクタ電極とを同一工程で同時に形成する場合、実際には、これらアロイの深さはほぼ同一の深さになるが、ゲート層11の厚さとサブコレクタ層13の厚さとの関係を選定することによって、ソース電極43およびドレイン電極44に関してはチャネル層8に達する深さとし、コレクタ電極46についてはコレクタ層13に対するコンタクトに適した深さとすることができる。
Thus, when the drain electrode 43 and the collector electrode are simultaneously formed in the same process, the depth of these alloys is actually the same depth, but the thickness of the
このようにして、共通の基板上に、スイッチ用トランジスタ2とパワーアンプ用トランジスタ3とが形成された本発明によるスイッチ/パワーアンプ集積モジュールによる半導体集積回路装置が構成される。
そして、このようにして形成されて本発明による半導体集積回路装置は、前述したように、低オン抵抗、高耐圧、低損失スイッチと高速動作、高電流利得を持つパワーアンプとの集積化モジュールとして実現できる。したがって、このモジュールは特に移動体通信端末用電力増幅器モジュールの高機能化、高集積化、低コスト化に有用となる。
In this manner, a semiconductor integrated circuit device is formed by the switch / power amplifier integrated module according to the present invention in which the switch transistor 2 and the power amplifier transistor 3 are formed on the common substrate.
As described above, the semiconductor integrated circuit device according to the present invention formed as described above is an integrated module of a power amplifier having a low on-resistance, a high breakdown voltage, a low loss switch, a high-speed operation, and a high current gain. realizable. Therefore, this module is particularly useful for enhancing the functionality, integration, and cost of the power amplifier module for mobile communication terminals.
なお、本発明による半導体集積回路装置およびその製造方法は、上述した例に限られるものではなく、本発明の構成を逸脱することなく種々の変形変更が可能であり、例えばスイッチ用トランジスタを構成する接合ゲート電界効果トランジスタは、HEMTに限られるものではなく、ショットキーゲートによるいわゆるMES−FET構成とすることができる。 The semiconductor integrated circuit device and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to the above-described example, and various modifications and changes can be made without departing from the configuration of the present invention. For example, a switch transistor is configured. The junction gate field effect transistor is not limited to the HEMT, and can be a so-called MES-FET configuration using a Schottky gate.
1……基板、2……スイッチ用トランジスタ、3……パワー用トランジスタ、4……第1のバッファ層、5……障壁層、6,10……電子供給層、7,9……スペーサ層、8……チャネル層、11……ゲート形成層、12……第2のバッファ層、13……サブコレクタ層、14……コレクタ層、15……第1のグレーディッド層、16……ベース層、17……第2のグレーディッド層、18……エミッタ層、19……エミッタコンタクト層、20……第1の積層半導体層、30……第2の積層半導体層、41……ゲート電極コンタクト領域、42……ゲート電極、43……ソース電極、44……ドレイン電極、45……ベースメサ、46……コレクタ電極、47……エミッタメサ、48……ベース電極、49……ベース電極、50……エミッタ電極、51……アイソレーション領域、60……積層半導体基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 2 ... Switch transistor, 3 ... Power transistor, 4 ... 1st buffer layer, 5 ... Barrier layer, 6, 10 ... Electron supply layer, 7, 9 ... Spacer layer , 8... Channel layer, 11... Gate forming layer, 12... Second buffer layer, 13... Subcollector layer, 14... Collector layer, 15. 17 ... Second graded layer, 18 ... Emitter layer, 19 ... Emitter contact layer, 20 ... First laminated semiconductor layer, 30 ... Second laminated semiconductor layer, 41 ... Gate electrode Contact region 42... Gate electrode 43. Source electrode 44.
Claims (9)
上記スイッチ回路部のトランジスタが接合ゲート電界効果トランジスタ構成とされ、
上記パワーアンプ回路部のトランジスタがメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタ構成とされた
ことを特徴とする半導体集積回路装置。 A semiconductor integrated circuit device in which a switch circuit portion and a power amplifier circuit portion are formed on the same substrate,
The transistor of the switch circuit unit is a junction gate field effect transistor configuration,
A semiconductor integrated circuit device, wherein the transistor of the power amplifier circuit section has a metamorphic heterojunction bipolar transistor configuration.
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the junction gate field effect transistor of the switch circuit section is constituted by a high electron mobility transistor.
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体集積回路装置。 The junction gate field effect transistor of the switch circuit unit is different from at least a channel layer made of InGaAs, an electron supply layer made of AlGaAs, a gate formation layer made of AlGaAs, and a conductivity type of the gate formation layer formed in the gate formation layer. 3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 2, further comprising: a gate electrode contact region formed by introducing a conductivity type impurity; and a gate electrode formed on the gate electrode contact region.
上記パワーアンプ回路部のメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタが、少なくともコレクタ層と、In組成が53%よりも小さいInGaAsによるベース層と、InGaPによるエミッタ層とを有し、
上記ベース層は、該ベース層とそれぞれ格子整合するIn組成を有する上記エミッタ層およびコレクタ層との間に狭持された構成を有し、
上記ベース層と上記コレクタ層との間、および上記ベース層と上記エミッタ層との間に、これらの層間の伝導帯不連続を減少ないしは解消するAs濃度とPの濃度との組成変調されたInGaAsPからなるグレーディッド層を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。 The junction gate field effect transistor of the switch circuit unit is different from at least a channel layer made of InGaAs, an electron supply layer made of AlGaAs, a gate formation layer made of AlGaAs, and a conductivity type of the gate formation layer formed in the gate formation layer. A gate electrode contact region formed by introducing an impurity of a conductive type; and a gate electrode formed on the gate electrode contact region.
The metamorphic heterojunction bipolar transistor of the power amplifier circuit unit has at least a collector layer, a base layer made of InGaAs having an In composition smaller than 53%, and an emitter layer made of InGaP,
The base layer has a configuration sandwiched between the emitter layer and the collector layer each having an In composition lattice-matched to the base layer,
Composition-modulated InGaAsP with As and P concentrations between the base layer and the collector layer and between the base layer and the emitter layer to reduce or eliminate conduction band discontinuities between these layers. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising a graded layer made of
ことを特徴とする請求項4に記載の半導体集積回路装置。 The impurity of the junction gate field effect transistor of the switch circuit unit is formed at a depth from the InGaAsP graded layer to the InGaAs base layer between the emitter layer and the base layer of the metamorphic heterojunction bipolar transistor of the power amplifier circuit unit. 5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 4, further comprising a base electrode contact region having the same structure as that of the introduced gate electrode contact region, wherein the base electrode is formed on the base electrode contact region.
上記基板上に、上記スイッチ回路部の接合ゲート電界効果トランジスタを構成する第1の積層半導体層のエピタキシャル成長と、その上に上記パワーアンプ回路部のメタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタを構成する第2の積層半導体層のエピタキシャル成長とがなされるエピタキシャル成長工程と、
その後、上記メタモルフィックヘテロ接合型バイポーラトランジスタの形成部において、エミッタメサを形成するエッチング工程と、ベースメサを形成するエッチング工程と、上記スイッチ回路の接合ゲート電界効果トランジスタの形成部上の上記第2の積層半導体層をエッチングして、上記第1の積層半導体層による上記スイッチ回路部の接合ゲート電界効果トランジスタを形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device in which a switch circuit unit and a power amplifier circuit unit are formed on the same substrate,
Epitaxial growth of a first stacked semiconductor layer constituting a junction gate field effect transistor of the switch circuit portion on the substrate, and a second constituting a metamorphic heterojunction bipolar transistor of the power amplifier circuit portion thereon. An epitaxial growth step in which the epitaxial growth of the laminated semiconductor layer is performed;
Thereafter, in the formation part of the metamorphic heterojunction bipolar transistor, an etching process for forming an emitter mesa, an etching process for forming a base mesa, and the second stack on the formation part of the junction gate field effect transistor of the switch circuit And a step of etching the semiconductor layer to form a junction gate field effect transistor of the switch circuit portion by the first laminated semiconductor layer.
上記第2の積層半導体層は、少なくともコレクタ層と、53%よりも小さいIn組成を有するInGaAsによるベース層と、該ベース層は、該ベース層とそれぞれ格子整合するIn組成を有するInGaPによるエミッタ層と、上記ベース層と上記コレクタ層との間、および上記ベース層と上記エミッタ層との間に、これらの層間の伝導帯不連続を減少ないしは解消するAs濃度とPの濃度とにより組成変調されたInGaAsPからなるグレーディッド層とを有する
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体集積回路装置の製造方法。 The first laminated semiconductor layer has at least a channel layer made of InGaAs, an electron supply layer made of AlGaAs, and a gate forming layer made of AlGaAs,
The second stacked semiconductor layer includes at least a collector layer, a base layer made of InGaAs having an In composition smaller than 53%, and the base layer being an emitter layer made of InGaP having an In composition lattice-matched with the base layer. And between the base layer and the collector layer, and between the base layer and the emitter layer, the composition is modulated by the As concentration and the P concentration that reduce or eliminate the conduction band discontinuity between these layers. 7. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, further comprising a graded layer made of InGaAsP.
上記ゲート電極コンタクト領域とベース電極コンタクト領域上にゲート電極とベース電極とを同一工程で形成する
ことを特徴とする請求項6または7に記載の半導体集積回路装置の製造方法。 Forming the gate electrode contact region and the base electrode contact region simultaneously on the gate forming layer of the junction gate field effect transistor of the switch circuit and the base layer of the metamorphic heterojunction bipolar transistor of the power amplifier circuit; A step of introducing impurities of a conductivity type different from the conductivity type of the layer and the base layer,
8. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein the gate electrode and the base electrode are formed in the same step on the gate electrode contact region and the base electrode contact region.
ことを特徴とする請求項6または7に記載の半導体集積回路装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 6, wherein the epitaxial growth of the first stacked semiconductor layer and the second epitaxial growth are performed by continuous epitaxial growth.
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