JP2592277B2 - Manufacturing method of bipolar semiconductor device - Google Patents
Manufacturing method of bipolar semiconductor deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 化合物半導体を材料とし、且つ、プレーナ構造を有す
るバイポーラ半導体装置を製造するのに好適な方法に関
し、 極めて簡単な手段を採ることで、この種のバイポーラ
半導体装置を容易にプレーナ化することを目的とし、 化合物半導体基板上にコレクタ層とベース層とエッチ
ング停止層とベース引き出し層とを順に成長させる工程
と、次いで、前記ベース引き出し層の表面から前記エッ
チング停止層の表面まで貫通する開口を形成する工程
と、次いで、前記開口内に表出されている前記エッチン
グ停止層上に前記ベース層と略同一高さのエミッタ層を
成長させる工程と、次いで、前記エミッタ層にコンタク
トするエミッタ電極と前記コレクタ層にコンタクトする
コレクタ電極と前記ベース層にコンタクトするベース電
極とを形成する工程とが含まれるよう構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to a method suitable for manufacturing a bipolar semiconductor device using a compound semiconductor as a material and having a planar structure. A step of sequentially growing a collector layer, a base layer, an etching stop layer, and a base extraction layer on a compound semiconductor substrate, and then from the surface of the base extraction layer to the etching stop layer. Forming an opening that penetrates to the surface of the substrate; and growing an emitter layer having substantially the same height as the base layer on the etching stop layer exposed in the opening; and An emitter electrode that contacts the layer, a collector electrode that contacts the collector layer, and a contact with the base layer And a step of forming a base electrode.
本発明は、化合物半導体を材料とし、且つ、プレーナ
構造を有するバイポーラ半導体装置を製造するのに好適
な方法に関する。The present invention relates to a method suitable for manufacturing a bipolar semiconductor device using a compound semiconductor as a material and having a planar structure.
化合物半導体を材料とするヘテロ接合バイポーラ・ト
ランジスタはシリコン系のそれに比較して高速動作が可
能であることから将来を期待されている。Heterojunction bipolar transistors made of a compound semiconductor are expected to operate at a higher speed than silicon-based heterojunction bipolar transistors.
ところで、化合物半導体に関しては、拡散技術が未熟
である為、拡散フロントが一定せず、従って、ベース厚
やエミッタ層を制御することができない。By the way, as for the compound semiconductor, the diffusion front is not constant because the diffusion technique is inexperienced, so that the base thickness and the emitter layer cannot be controlled.
そこで、従来は、npn或いはpnpの積層構造を形成し、
階段状のエッチングを行い、各半導体層の一部を表出さ
せ、そこに電極を形成するようにしている。Therefore, conventionally, a laminated structure of npn or pnp is formed,
Stepwise etching is performed to expose a part of each semiconductor layer, and an electrode is formed there.
前記従来の技術に依って製造したバイポーラ半導体装
置では、各電極間に段差が存在し、配線が困難であると
共にその断線について対応策を講じなければならず、ま
た、ベース層が大変に薄いので、電極金属が突き抜ける
虞がある。In the bipolar semiconductor device manufactured according to the above-described conventional technique, there is a step between the electrodes, wiring is difficult, and a measure must be taken against the disconnection, and since the base layer is very thin, In addition, there is a possibility that the electrode metal may penetrate.
本発明は、極めて簡単な手段を採ることで、この種の
バイポーラ半導体装置を容易にプレーナ化しようとす
る。The present invention seeks to easily convert this type of bipolar semiconductor device into a planar one by employing extremely simple means.
本発明に依るバイポーラ半導体装置の製造方法では、
化合物半導体基板(例えばn+型GaAs基板1)上にコレク
タ層(例えばn型AlxGa1-xAsコレクタ層2)とベース層
(例えばp型GaAsベース層3)とエッチング停止層(例
えばi型AlxGa1-xAsエッチング停止層4)とベース引き
出し層(例えばp型GaAsベース引き出し層5)とを順に
成長させる工程と、次に、前記ベース引き出し層の表面
から前記エッチング停止層の表面まで貫通する開口(例
えば開口5A)を形成する工程と、次に、前記開口内に表
出されている前記エッチング停止層上に前記ベース層と
略同一高さのエミッタ層(例えばn型AlxGa1-xAsエミッ
タ層7)を成長させる工程と、次に、前記エミッタ層に
コンタクトするエミッタ電極(例えばエミッタ電極8)
と前記コレクタ層にコンタクトするコレクタ電極(例え
ばコレクタ電極9)と前記ベース層にコンタクトするベ
ース電極(例えばベース電極10)とを形成する工程とが
含まれている。In the method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to the present invention,
On a compound semiconductor substrate (for example, an n + -type GaAs substrate 1), a collector layer (for example, an n-type Al x Ga 1 -x As collector layer 2), a base layer (for example, a p-type GaAs base layer 3), and an etching stop layer (for example, i) A step of sequentially growing a type Al x Ga 1-x As etching stop layer 4) and a base extraction layer (for example, a p-type GaAs base extraction layer 5), and then removing the etching stop layer from the surface of the base extraction layer. Forming an opening (for example, opening 5A) penetrating to the surface; and then forming an emitter layer (for example, n-type Al) having substantially the same height as the base layer on the etching stop layer exposed in the opening. x Ga 1-x As emitter layer 7) growing step, and then an emitter electrode (for example, emitter electrode 8) contacting the emitter layer
And a step of forming a collector electrode (for example, a collector electrode 9) that contacts the collector layer and a base electrode (for example, a base electrode 10) that contacts the base layer.
前記手段を採ることに依り、不純物拡散技術が確立し
ていない化合物半導体を材料としているにも拘わらず、
通常のプレーナ型の半導体装置と同様に平坦化されたバ
イポーラ半導体装置を容易に製造することができる。By taking the above means, despite using a compound semiconductor for which impurity diffusion technology has not been established,
A planarized bipolar semiconductor device can be easily manufactured similarly to a normal planar type semiconductor device.
第1図乃至第5図は本発明一実施例を解説する為の工
程要所に於ける半導体装置の要部切断側面図を表してい
る。FIG. 1 to FIG. 5 are cutaway side views of a main part of a semiconductor device at important process steps for explaining an embodiment of the present invention.
第1図参照 (1) 有機金属化学気相成長(metalorganic chemic
al vapor deposition:MOCVD)法を適用することに依
り、n+型GaAs半導体基板1の上にn型AlxGa1-xAsコレク
タ層2、p型GaAsベース層3、i型AlxGa1-xAsエッチン
グ停止層4、p型GaAsベース引き出し層5を成長させ
る。See Fig. 1. (1) Metal organic chemical vapor deposition
al Vapor Deposition: depending on applying MOCVD) method, n + -type GaAs n-type Al x Ga 1-x As collector layer 2 on a semiconductor substrate 1, p-type GaAs base layer 3, i-type Al x Ga 1 -x As etching stop layer 4 and p-type GaAs base extraction layer 5 are grown.
ここで形成した各半導体層に関する主要なデータを例
示すると次の通りである。The main data of each semiconductor layer formed here is as follows.
(a) 基板1について 不純物:Si 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 (b) コレクタ層2について x値:0.3〜0.4 厚さ:1000〔Å〕 不純物:Si 不純物濃度:2×1017〔cm-3〕 (c) ベース層3について 厚さ:500〔Å〕 不純物:Zn(Mgでも可) 不純物濃度:4×1019〔cm-3〕 (d) エッチング停止層4について x値:>0.1 厚さ:25〔Å〕 (e) ベース引き出し層5について 不純物:Zn(Mgでも可) 不純物濃度:4×1019〔cm-3〕 第2図参照 (2) スパッタリング法を適用することに依り、p型
GaAsベース引き出し層5上に厚さが例えば2000〔Å〕程
度の二酸化シリコン(SiO2)膜6を形成する。(A) For substrate 1 Impurity: Si Impurity concentration: 1 × 10 18 [cm −3 ] (b) For collector layer 2 x value: 0.3 to 0.4 Thickness: 1000 [1000] Impurity: Si Impurity concentration: 2 × 10 17 [cm -3 ] (c) About base layer 3 Thickness: 500 [Å] Impurity: Zn (Mg may be used) Impurity concentration: 4 × 10 19 [cm -3 ] (d) Etching stop layer 4 x value :> 0.1 Thickness: 25 [Å] (e) About the base lead layer 5 Impurity: Zn (Mg is also acceptable) Impurity concentration: 4 × 10 19 [cm -3 ] See FIG. 2 (2) Sputtering method is applied Depending on the p-type
A silicon dioxide (SiO 2 ) film 6 having a thickness of, for example, about 2000 [Å] is formed on the GaAs base extraction layer 5.
(3) 通常のフォト・リソグラフィ技術を適用するこ
とに依り、二酸化シリコン膜6の選択的エッチングを行
い、エミッタ領域形成予定部分に開口6Aを形成する。
尚、この場合、エッチャントとしてHClを用いて良い。(3) By applying a normal photolithography technique, the silicon dioxide film 6 is selectively etched to form an opening 6A in a portion where an emitter region is to be formed.
In this case, HCl may be used as an etchant.
(4) エッチング・ガスをCCl2F2とする反応性イオン
・エッチング(reactive ion etching:RIE)法を適用
することに依り、二酸化シリコン膜6をマスクにしてp
型GaAsベース引き出し層5のエッチングを行い、開口5A
を形成する。尚、このエッチングは、i型AlxGa1-xAsエ
ッチング停止層4の表面で自動的に停止する。(4) By applying a reactive ion etching (RIE) method in which the etching gas is CCl 2 F 2 , the silicon dioxide film 6 is used as a mask and p
Type GaAs base extraction layer 5 is etched and openings 5A
To form This etching is automatically stopped at the surface of the i-type Al x Ga 1 -x As etching stop layer 4.
第3図参照 (5) 有機金属化学気相成長(metalorganic chemic
al vapor deposition:MOCVD)法を適用することに依
り、開口5A内にn型AlxGa1-xAsエミッタ層7を成長させ
る。See Fig. 3 (5) Metal organic chemical vapor deposition
An n-type Al x Ga 1 -x As emitter layer 7 is grown in the opening 5A by applying an al vapor deposition (MOCVD) method.
このエミッタ層7に関する主要データを例示すると次
の通りである。The main data on the emitter layer 7 is as follows.
x値:0.3〜0.4 厚さ:ベース層5と同じ 不純物:Si 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 第4図参照 (6) 真空蒸着法及び通常のフォト・リソグラフィ技
術を適用することに依り、エミッタ電極8及びコレクタ
電極9を形成する。x value: 0.3 to 0.4 Thickness: same as base layer 5 Impurity: Si Impurity concentration: 1 × 10 18 [cm -3 ] See FIG. 4 (6) Apply vacuum deposition method and ordinary photolithography technology , An emitter electrode 8 and a collector electrode 9 are formed.
これら各電極に関する主要データを例示すると次の通
りである。The main data of each of these electrodes is as follows.
材料:AuGe/Au 厚さ:200〔Å〕/2800〔Å〕 第5図参照 (7) 通常のフォト・リソグラフィ技術を適用するこ
とに依り、二酸化シリコン膜6の選択的エッチングを行
い、ベース電極コンタクト窓を形成する。尚、この場合
のエッチャントとしては、HClを用いて良い。Material: AuGe / Au Thickness: 200 [Å] / 2800 [Å] See FIG. 5 (7) By applying ordinary photolithography technology, the silicon dioxide film 6 is selectively etched to form a base electrode. Form a contact window. In this case, HCl may be used as an etchant.
(8) 真空蒸着法及び通常のフォト・リソグラフィ技
術を適用することに依り、ベース電極10を形成する。(8) The base electrode 10 is formed by applying a vacuum deposition method and a normal photolithography technique.
ベース電極10に関する主要データを例示すると次の通
りである。Examples of main data regarding the base electrode 10 are as follows.
材料:AuZn/Au 厚さ:200〔Å〕/2800〔Å〕 (9) 温度を450〔℃〕として窒素(N2)雰囲気中で
5〔分〕間の合金化熱処理を行う。Material: AuZn / Au Thickness: 200 [Å] / 2800 [Å] (9) An alloying heat treatment is performed at a temperature of 450 [° C.] in a nitrogen (N 2 ) atmosphere for 5 [minutes].
前記のようにして完成されたヘテロ接合バイポーラ半
導体装置は、図からも明らかなように、通常のプレーナ
形式の半導体装置と同じように平坦化されている。The heterojunction bipolar semiconductor device completed as described above is flattened in the same manner as a normal planar type semiconductor device, as is clear from the drawing.
本発明に依るバイポーラ半導体装置の製造方法では、
ベース層の上にエッチング停止層とベース引き出し層を
形成し、エミッタ層形成予定部分の前記ベース引き出し
層を除去して開口を形成し、その開口内に前記ベース引
き出し層と略同じ高さにエミッタ層を形成するようにし
ている。In the method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to the present invention,
An etching stop layer and a base extraction layer are formed on the base layer, an opening is formed by removing the base extraction layer in a portion where the emitter layer is to be formed, and an emitter is formed in the opening at substantially the same height as the base extraction layer. A layer is formed.
前記構成を採ることに依り、不純物拡散技術が確立し
ていない化合物半導体を材料としているにも拘わらず、
通常のプレーナ型の半導体装置と同様に平坦化されたバ
イポーラ半導体装置を容易に製造することができる。By adopting the above configuration, despite using a compound semiconductor for which impurity diffusion technology has not been established,
A planarized bipolar semiconductor device can be easily manufactured similarly to a normal planar type semiconductor device.
第1図乃至第5図は本発明一実施例を説明する為の工程
要所に於ける半導体装置の要部切断側面図を表してい
る。 図に於いて、1は基板、2はコレクタ層、3はベース
層、4はエッチング停止層、5はベース引き出し層、6
は二酸化シリコン膜、7はエミッタ層、8はエミッタ電
極、9はコレクタ電極、10はベース電極をそれぞれ示し
ている。1 to 5 are cutaway side views of a main part of a semiconductor device at important points in a process for explaining an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a substrate, 2 is a collector layer, 3 is a base layer, 4 is an etching stop layer, 5 is a base extraction layer, 6
Denotes a silicon dioxide film, 7 denotes an emitter layer, 8 denotes an emitter electrode, 9 denotes a collector electrode, and 10 denotes a base electrode.
Claims (1)
層とエッチング停止層とベース引き出し層とを順に成長
させる工程と、 次いで、前記ベース引き出し層の表面から前記エッチン
グ停止層の表面まで貫通する開口を形成する工程と、 次いで、前記開口内に表出されている前記エッチング停
止層上に前記ベース層と略同一高さのエミッタ層を成長
させる工程と、 次いで、前記エミッタ層にコンタクトするエミッタ電極
と前記コレクタ層にコンタクトするコレクタ電極と前記
ベース層にコンタクトするベース電極とを形成する工程
と が含まれてなることを特徴とするバイポーラ半導体装置
の製造方法。A step of sequentially growing a collector layer, a base layer, an etching stop layer, and a base extraction layer on a compound semiconductor substrate; and an opening penetrating from the surface of the base extraction layer to the surface of the etching stop layer. Forming an emitter layer having substantially the same height as the base layer on the etching stop layer exposed in the opening; and then forming an emitter electrode in contact with the emitter layer. Forming a collector electrode contacting the collector layer and a base electrode contacting the base layer. A method for manufacturing a bipolar semiconductor device, comprising:
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JP253288A JP2592277B2 (en) | 1988-01-11 | 1988-01-11 | Manufacturing method of bipolar semiconductor device |
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JPH01181466A JPH01181466A (en) | 1989-07-19 |
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SE517833C2 (en) | 1999-11-26 | 2002-07-23 | Ericsson Telefon Ab L M | Method of manufacturing a bipolar silicon transistor to form base regions and open an emitter window as well as bipolar silicon transistor made according to the method |
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