JP2606664B2 - Method for manufacturing mesa-type bipolar transistor - Google Patents

Method for manufacturing mesa-type bipolar transistor

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JP2606664B2
JP2606664B2 JP8927994A JP8927994A JP2606664B2 JP 2606664 B2 JP2606664 B2 JP 2606664B2 JP 8927994 A JP8927994 A JP 8927994A JP 8927994 A JP8927994 A JP 8927994A JP 2606664 B2 JP2606664 B2 JP 2606664B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、メサ型バイポーラトラ
ンジスタの製造方法に関し、特にオーバーハング状の断
面を有する絶縁性スペーサ付きエミッタメサの形成方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a mesa bipolar transistor, and more particularly to a method of forming an emitter mesa with an insulating spacer having an overhanging cross section.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、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(HBT)を用いた集積回路の
研究開発がすすめられている。
2. Description of the Related Art In recent years, research and development of an integrated circuit using a heterojunction bipolar transistor (HBT) using a compound semiconductor have been promoted.

【0003】このような化合物半導体集積回路の製造工
程において、高集積化及び高速化を実現するために、素
子の微細化が必要である。そのためには素子の各電極を
自己整合的に配置するセルフアラインプロセス技術の開
発が重要となっている図8は、エミッタ電極に対しベー
ス電極が自己整合的に配置された従来の第1のバイポー
ラトランジスタの主要部を示す断面図である。
In the manufacturing process of such a compound semiconductor integrated circuit, it is necessary to miniaturize the element in order to realize high integration and high speed. For this purpose, it is important to develop a self-aligned process technology for arranging each electrode of the element in a self-aligned manner. FIG. 8 shows a conventional first bipolar in which a base electrode is arranged in a self-aligned manner with respect to an emitter electrode. FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a main part of a transistor.

【0004】まず、半絶縁性GaAs基板1上に例えば
n型のGaAsコレクタ層2、p型のGaAsベース層
3、n型のAl0.3 Ga0.7 Asエミッタ層4およびn
+ 型のIny Ga1-y Asエミッタキャップ層5を順次
エピタキシャル成長した半導体基体に第1のエミッタ電
極9aを形成後、素子間分離用絶縁領域12をイオン注
入により形成する。
First, on a semi-insulating GaAs substrate 1, for example, an n-type GaAs collector layer 2, a p-type GaAs base layer 3, an n-type Al 0.3 Ga 0.7 As emitter layer 4 and n
After forming a first emitter electrode 9a on a semiconductor substrate on which a + -type In y Ga 1-y As emitter cap layer 5 is sequentially epitaxially grown, an insulating region 12 for element isolation is formed by ion implantation.

【0005】つぎに第1のエミッタ電極9aをマスクと
して、ウェットエッチに代表される異方性エッチング手
法を用いてIny Ga1-y Asエミッタキャップ層5お
よびAl0.3 Ga0.7 Asエミッタ層4をエッチング
し、GaAsベース層3を露出させる。その際、第1の
エミッタ電極9aに対しエミッタメサ(4,5)がわず
かに後退したオーバーハング形状となるようにし、その
後、全面にベース電極13B用の導電膜を形成すること
で、エミッタ電極(第1のエミッタ電極9aと第2のエ
ミッタ電極13Eaとが積層されている)およびGaA
sエミッタ層4に対して自己整合的にベース電極13B
が配置された構造を実現できる。
Next, using the first emitter electrode 9a as a mask, the In y Ga 1-y As emitter cap layer 5 and the Al 0.3 Ga 0.7 As emitter layer 4 are formed by an anisotropic etching technique typified by wet etching. Etching is performed to expose the GaAs base layer 3. At this time, the emitter mesas (4, 5) are slightly recessed with respect to the first emitter electrode 9a to form an overhang shape, and then a conductive film for the base electrode 13B is formed on the entire surface, so that the emitter electrode ( The first emitter electrode 9a and the second emitter electrode 13Ea are stacked) and GaAs
The base electrode 13B is self-aligned with the s emitter layer 4.
Can be realized.

【0006】しかしながら、この従来例では、第1のエ
ミッタ電極9aをマスクにして、ウェットエッチングに
よりGaAsベース層3を露出させてエミッタメサを形
成する際に第1のエミッタ電極9aとIny Ga1-y
sエミッタキャップ層5との密着性が悪いとエッチング
液に侵されて第1のエミッタ電極9aが剥がれる場合が
あり、第1のエミッタ電極9aの幅が微細になるほどこ
の問題は深刻になる。
However, in this conventional example, when the GaAs base layer 3 is exposed by wet etching using the first emitter electrode 9a as a mask to form an emitter mesa, the first emitter electrode 9a and the In y Ga 1− y A
If the adhesion to the s emitter cap layer 5 is poor, the first emitter electrode 9a may be peeled off by the etching solution, and this problem becomes more serious as the width of the first emitter electrode 9a becomes smaller.

【0007】さらに、等方性エッチングによりエミッタ
メサを形成するので、エミッタメサの断面形状は台形に
なるので第1のエミッタ電極9aとエミッタメサとの接
触面積が小さくなりエミッタコンタクト抵抗が大きくな
り、素子の微細化に不利であるという欠点を有してい
た。
Further, since the emitter mesa is formed by isotropic etching, the cross-sectional shape of the emitter mesa becomes trapezoidal, so that the contact area between the first emitter electrode 9a and the emitter mesa is reduced, the emitter contact resistance is increased, and the fineness of the element is reduced. However, it has a disadvantage that it is disadvantageous for the production.

【0008】このような欠点を解決するために提案され
た従来の第2のバイポーラトランジスタについて図9を
参照して説明する。
A second conventional bipolar transistor proposed to solve such a disadvantage will be described with reference to FIG.

【0009】まず、半絶縁性GaAs基板1上にn型の
GaAsコレクタ層2、p型のGaAsベース層3、n
型のAl0.3 Ga0.7 Asエミッタ層4およびn+ 型の
Iny Ga1-y Asエミッタキャップ層5を順次エピタ
キシャル成長した半導体基体に第1のエミッタ電極9b
を形成後、第1のエミッタ電極9bをマスクとして異方
性ドライエッチングを行ないGaAsベース層3を露出
させてエミッタメサを形成し、そのエミッタメサの側面
にSiO2 から成る絶縁性スペーサ11aを形成し、素
子間分離用の絶縁領域12をイオン注入により形成す
る。続いて、露出したGaAsベース層3上にベース電
極13Bを形成する。その後、図示しないフォトレジス
ト膜をマスクにしてGaAsコレクタ層2を露出させ、
リフトオフ法でコレクタ電極14を形成する。
First, on a semi-insulating GaAs substrate 1, an n-type GaAs collector layer 2, a p-type GaAs base layer 3,
First emitter electrode 9b on the type of Al 0.3 Ga 0.7 As emitter layer 4 and the n + -type In y Ga 1-y As are epitaxially grown semiconductor substrate an emitter cap layer 5
Is formed, anisotropic dry etching is performed using the first emitter electrode 9b as a mask to expose the GaAs base layer 3 to form an emitter mesa, and an insulating spacer 11a made of SiO 2 is formed on a side surface of the emitter mesa. An insulating region 12 for element isolation is formed by ion implantation. Subsequently, a base electrode 13B is formed on the exposed GaAs base layer 3. Thereafter, the GaAs collector layer 2 is exposed using a photoresist film (not shown) as a mask,
The collector electrode 14 is formed by a lift-off method.

【0010】この従来の第2のバイポーラトランジスタ
は、フォトレジスト膜をマスクとして直接第1のエミッ
タ電極9bを形成し前述のフォトレジスト膜あるいは第
1のエミッタ電極9bをマスクにしてエミッタメサを異
方性ドライエッチングして形成される。従ってフォトレ
ジストパターンの微細化によりエミッタ領域を微細化す
ることができる。しかも、エミッタ領域を囲む絶縁性ス
ペーサ11aの厚みでエミッタ領域、ベース電極間距離
を規定し、ベース抵抗等の低減が計れ、従来の第1のバ
イポーラトランジスタの欠点は改善される。
In this conventional second bipolar transistor, the first emitter electrode 9b is directly formed by using the photoresist film as a mask, and the emitter mesa is anisotropically formed by using the photoresist film or the first emitter electrode 9b as a mask. It is formed by dry etching. Therefore, the emitter region can be miniaturized by miniaturizing the photoresist pattern. Moreover, the distance between the emitter region and the base electrode is defined by the thickness of the insulating spacer 11a surrounding the emitter region, the base resistance and the like can be reduced, and the drawback of the conventional first bipolar transistor is improved.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述したエミッタメサ
の側面に絶縁性スペーサを設けてエミッタ領域とベース
電極とを分離した従来のバイポーラトランジスタは、ベ
ース電極用の導電膜を蒸着法などで形成する際に絶縁性
スペーサの側面にも導電材15が付着しベース電極13
Bとエミッタ電極(第1のエミッタ電極9bと第2のエ
ミッタ電極13Eb)間が短絡する。これを回避するた
めに、側面に付着した導電材15をAr−イオンミリン
グ装置等を使って斜め方向のイオンビームによりエッチ
ング除去し、ベース電極13Bとエミッタ電極間を電気
的に分離する必要がある。しかし、一旦付着した導電材
を除去して短絡や漏れ電流を防止するには、十分にエッ
チングを行なわなければならないので絶縁性スペーサが
ダメージを受けて絶縁耐圧が劣化したり場合によっては
エミッタメサもダメージを受け漏れ電流が増加したりす
るので特性のよいバイポーラトランジスタを得るのが困
難であるという問題点がある。
In a conventional bipolar transistor in which an emitter region is separated from a base electrode by providing an insulating spacer on the side surface of the emitter mesa, a conductive film for the base electrode is formed by a vapor deposition method or the like. The conductive material 15 also adheres to the side surface of the insulating spacer on the base electrode 13.
B and the emitter electrode (the first emitter electrode 9b and the second emitter electrode 13Eb) are short-circuited. In order to avoid this, it is necessary to electrically remove the base material 13B and the emitter electrode by etching away the conductive material 15 attached to the side surface with an oblique ion beam using an Ar-ion milling device or the like. . However, sufficient etching must be performed to remove the conductive material once adhered to prevent short circuit and leakage current, so that the insulating spacer is damaged and the withstand voltage is deteriorated, and in some cases, the emitter mesa is also damaged. Therefore, there is a problem in that it is difficult to obtain a bipolar transistor having good characteristics because the leakage current increases.

【0012】本発明の目的はエミッタメサおよびエミッ
タ電極に対して自己整合的にベース電極を形成する際の
ベース・エミッタ間の短絡を回避でき、素子の微細化が
可能なメサ型バイポーラトランジスタの製造方法を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a mesa-type bipolar transistor which can avoid a short circuit between a base and an emitter when a base electrode is formed in a self-aligned manner with respect to an emitter mesa and an emitter electrode and can miniaturize the element. Is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明のメサ型バイポー
ラトランジスタの製造方法は、半導体基板の一主面上
に、第1導電型のコレクタ層、第2導電型のベース層お
よび第1導電型のエミッタ層の少なくとも3層を順次に
エピタキシャル成長して半導体基体を準備する工程と、
前記エミッタ層に直接もしくはエミッタキャップ層を介
してオーム性接触する第1の電極膜を形成しパターニン
グしてその周辺部で前記一主面から遠ざかる方向に突起
する第1のエミッタ電極を形成する工程と、前記第1の
エミッタ電極をマスクとして前記エミッタ層もしくは前
記エミッタキャップ層およびエミッタ層をエッチングし
て前記ベース層を露出させてエミッタメサを形成する工
程と、全面に絶縁膜を堆積し異方性エッチングを行なっ
て前記第1のエミッタ電極およびエミッタメサの側面に
絶縁性スペーサを形成する工程と、前記ベース層とオー
ム性接触をなす第2の電極膜を形成して前記第1のエミ
ッタ電極に接続される第2のエミッタ電極および前記ベ
ース層の露出面と接触し前記第2のエミッタ電極と前記
絶縁性スペーサで分離されたベース電極層を形成する工
程とを有するというものである。
According to a method of manufacturing a mesa bipolar transistor of the present invention, a first conductive type collector layer, a second conductive type base layer and a first conductive type base layer are formed on one main surface of a semiconductor substrate. Preparing a semiconductor substrate by sequentially epitaxially growing at least three of the emitter layers of
Forming a first electrode film which is in ohmic contact with the emitter layer directly or via an emitter cap layer, and patterning the first electrode film to form a first emitter electrode projecting in a direction away from the one main surface at a peripheral portion thereof; Etching the emitter layer or the emitter cap layer and the emitter layer using the first emitter electrode as a mask to expose the base layer to form an emitter mesa; Etching to form insulating spacers on the side surfaces of the first emitter electrode and the emitter mesa; forming a second electrode film in ohmic contact with the base layer and connecting to the first emitter electrode Contacting the exposed second emitter electrode and the exposed surface of the base layer with the second emitter electrode and the insulating spacer. It is that a step of forming a base electrode layer is released.

【0014】前述の突起のある第1のエミッタ電極の好
ましい形成方法は、基板に対する入射角0〜30°で不
活性ガスを利用したイオンビームを照射して、被エッチ
ング物質の再付着を利用することである。その場合、第
1の電極膜をエミッタ層もしくはエミッタキャップ層と
オーム性接触する第1の導電層と前記第1の導電層をエ
ッチングする所定のエッチング手段に対してエッチング
速度の小さな第2の導電層とから構成し、まず第2の導
電層を不活性ガスを利用するイオンビームエッチング法
によりパターニングし突起のある形状とし、次いで第1
の導電層を選択的にエッチングするようにするのが好ま
しい。
A preferred method of forming the above-mentioned first emitter electrode having projections is to irradiate an ion beam using an inert gas at an incident angle of 0 to 30 ° with respect to the substrate to utilize the re-deposition of the substance to be etched. That is. In this case, the first conductive film in ohmic contact with the first electrode film and the emitter layer or the emitter cap layer, and the second conductive film having a small etching rate with respect to a predetermined etching means for etching the first conductive layer. First, the second conductive layer is patterned by an ion beam etching method using an inert gas into a shape having protrusions, and then the first conductive layer is formed.
Preferably, the conductive layer is selectively etched.

【0015】[0015]

【作用】突起のある第1のエミッタ電極をマスクとして
エミッタメサを形成したのち絶縁膜を堆積するので前記
突起とその近傍に絶縁膜を厚くつけることができ、エミ
ッタメサ上と第1のエミッタ電極とからなる構造体の側
面に絶縁性スペーサを設けた複合物をオーバーハング形
状に形成することができる。従ってベース層とオーム性
接触をなす第2の電極膜を第1のエミッタ電極上とベー
ス層上とに分離して形成することができエミッタ・ベー
ス間の短絡は生じない。
The insulating film is deposited after the emitter mesa is formed using the first emitter electrode having the projection as a mask, so that the insulating film can be thickly formed in the vicinity of the projection and the vicinity thereof. A composite in which insulating spacers are provided on the side surfaces of the structure can be formed in an overhang shape. Therefore, the second electrode film that makes ohmic contact with the base layer can be formed separately on the first emitter electrode and the base layer, and no short circuit occurs between the emitter and the base.

【0016】[0016]

【実施例】次に、図1〜図7を参照して本発明の第1の
実施例について説明する。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0017】まず図1に示すように半絶縁性GaAs基
板1(半導体基板)上にn型のGaAsコレクタ層2
(不純物濃度3×1016/cm3 ,厚さ500nm〜1
μm)、p型のGaAsベース層3(不純物濃度4×1
19/cm3 ,厚さ20〜200nm)、n型のAl
0.3 Ga0.7 Asエミッタ層4(不純物濃度5×1017
/cm3 ,厚さ220nm),n+ 型のIny Ga1-y
Asキャップ層5(y=0.1〜0.5,不純物濃度2
×1019/cm3 ,厚さ100nm)を順次にエピタキ
シャル成長して半導体基体を準備する。次に、第1の電
極膜を形成するため第1の導電層としてWSiz 層6−
1(zは0〜0.5,厚さ200nm),第2の導電層
としてAu層6−2(厚さ400nm)を全面に堆積す
る。次に、エミッタ電極幅を規定するフォトレジスト膜
7を形成し、このフォトレジスト膜7をマスクにして、
イオンミリング装置にてAu層6−2をイオンエッチン
グし、WSiz 層6−2を露出させる。この際、イオン
ミリング装置によるエッチング条件をAr−イオンビー
ムの基板に対する入射角(基板の主面に対し垂直方向と
なす角)を0〜30度に設定し、被エッチング物質(A
u)を再度、フォトレジスト膜7の側面に付着させるこ
とで、図2(a)に示すように、突起物8が形成され
る。
First, as shown in FIG. 1, an n-type GaAs collector layer 2 is formed on a semi-insulating GaAs substrate 1 (semiconductor substrate).
(Impurity concentration 3 × 10 16 / cm 3 , thickness 500 nm to 1
μm), p-type GaAs base layer 3 (impurity concentration 4 × 1
0 19 / cm 3 , thickness 20 to 200 nm), n-type Al
0.3 Ga 0.7 As emitter layer 4 (impurity concentration 5 × 10 17
/ Cm 3 , thickness 220 nm), n + -type In y Ga 1-y
As cap layer 5 (y = 0.1 to 0.5, impurity concentration 2
(× 10 19 / cm 3 , thickness 100 nm) are sequentially epitaxially grown to prepare a semiconductor substrate. Next, WSi z layer as the first conductive layer for forming the first electrode film 6
1 (z is 0 to 0.5, thickness 200 nm), and an Au layer 6-2 (thickness 400 nm) as a second conductive layer is deposited on the entire surface. Next, a photoresist film 7 for defining an emitter electrode width is formed, and using this photoresist film 7 as a mask,
The Au layer 6-2 ion etching by an ion milling apparatus, to expose the WSi z layer 6-2. At this time, the etching conditions of the ion milling apparatus are set such that the angle of incidence of the Ar-ion beam on the substrate (the angle between the direction perpendicular to the main surface of the substrate) and the substrate is 0 to 30 degrees.
By attaching u) again to the side surface of the photoresist film 7, a projection 8 is formed as shown in FIG.

【0018】更に、SF6 ガスを用いた反応性イオンエ
ッチングによりWSiz 層6−1をエッチングし、図2
(b)に示すように、第1のエミッタ電極9cを形成す
る。
Furthermore, the WSi z layer 6-1 is etched by reactive ion etching using SF 6 gas, FIG. 2
As shown in (b), a first emitter electrode 9c is formed.

【0019】次いで塩素ガスによる、リアクティブイオ
ンビームエッチング(RIBE)によりフォトレジスト
膜7あるいは第1のエミッタ電極9cをマスクとして、
GaAsエミッタキャップ層5およびAl0.3 Ga0.7
Asエミッタ層4をエッチングし、ベース層3を露出さ
せることにより、図3(b)に示すようにエミッタメサ
10を形成する。フォトレジスト膜7を除去した後、絶
縁膜としてCVD法によりSiO2 膜11を全面に堆積
させる。このとき、図4に示すように、SiO2 膜11
の厚さは突起物8、特にその先端部で厚く、エミッタメ
サ10ないし第1のエミッタ電極(6−2)の側面で薄
くなる。これは、CVD法によるSiO2 膜形成のステ
ップカバレージが良くないことを利用したものである。
Next, by reactive ion beam etching (RIBE) using chlorine gas, the photoresist film 7 or the first emitter electrode 9c is used as a mask.
GaAs emitter cap layer 5 and Al 0.3 Ga 0.7
By etching the As emitter layer 4 and exposing the base layer 3, an emitter mesa 10 is formed as shown in FIG. After removing the photoresist film 7, an SiO 2 film 11 is deposited as an insulating film on the entire surface by a CVD method. At this time, as shown in FIG. 4, SiO 2 film 11
Is thicker at the projection 8, especially at the tip, and thinner at the side surfaces of the emitter mesa 10 or the first emitter electrode (6-2). This is based on the fact that the step coverage of forming a SiO 2 film by the CVD method is not good.

【0020】次に、CF4 を用いた反応性イオンエッチ
ング(RIE)法で異方性エッチングを行うことで図5
に示すように、基板に平行な面、即ちGaAsベース層
3及び第1のエミッタ電極9cの頂部のSiO2 膜(図
4の11s)を除去し絶縁性スペーサ11bを形成す
る。このようにしてオーバーハング形状のメサ(エミッ
タメサ、第1のエミッタ電極および絶縁性スペーサ11
bからできる)を形成することができる。
Next, FIG. 5 by performing anisotropic etching by reactive ion etching (RIE) method using CF 4
As shown in FIG. 6, the surface parallel to the substrate, that is, the SiO 2 film (11s in FIG. 4) on the top of the GaAs base layer 3 and the first emitter electrode 9c is removed to form an insulating spacer 11b. In this manner, the mesa (emitter mesa, first emitter electrode, and insulating spacer 11) having the overhang shape are formed.
b) can be formed.

【0021】つぎ、素子分離のための絶縁領域12をイ
オン注入により形成後、第2の電極膜13(例えば、T
i層、Pt層およびAu層を順次に形成する)を全面に
真空蒸着法に代表される蒸発粒子の指向性の良い成膜手
段により成膜する。この際に前述のメサがオーバーハン
グ形状であるため絶縁性スペーサ11bの側面への金属
の付着は防止され、第1のエミッタ電極に接触する第2
のエミッタ電極13Ecをベース層3上の第2の電極膜
13とを空間的電気的に分離できる。
Next, after an insulating region 12 for element isolation is formed by ion implantation, a second electrode film 13 (for example, T
An i layer, a Pt layer, and an Au layer are sequentially formed) on the entire surface by a film forming means having good directivity of evaporated particles represented by a vacuum evaporation method. At this time, since the above-mentioned mesa has an overhang shape, adhesion of metal to the side surface of the insulating spacer 11b is prevented, and the second contacting the first emitter electrode.
The emitter electrode 13Ec can be spatially and electrically separated from the second electrode film 13 on the base layer 3.

【0022】最後に、図7に示すように、ベースメサ形
成のためベース電極幅を規定する図示しないフォトレジ
スト膜をマスクとしてベース層3上の第2の電極膜13
の露出部分およびその下のベース層をイオンエッチング
してコレクタ層2を露出することでベース電極13Bが
形成される。
Finally, as shown in FIG. 7, a second electrode film 13 on the base layer 3 is formed by using a photoresist film (not shown) for defining a base electrode width for forming a base mesa as a mask.
The exposed portion and the base layer thereunder are ion-etched to expose the collector layer 2, whereby the base electrode 13B is formed.

【0023】つぎに図示しないフォトレジスト膜をマス
クにしてコレクタ層2の一部をウェットエッチングによ
り除去した後、n型GaAsに接触する金属(例えばA
uGe/Ni/Au)成膜後、リフトオフすることによ
りコレクタ電極14を形成することでメサ型バイポーラ
トランジスタが完成する。
Next, after a part of the collector layer 2 is removed by wet etching using a photoresist film (not shown) as a mask, a metal (for example, A
(uGe / Ni / Au) film formation and lift-off to form the collector electrode 14, thereby completing the mesa bipolar transistor.

【0024】なお、Au層6−2は設けなくても突起物
を形成することは可能である。その場合WSiz 6−1
をパターニングするのに不活性ガスによるイオンビーム
エッチングと反応性イオンエッチングとの割合を適当に
定めればよい。つまり、従来は反応性イオンエッチング
のみでパターニングしていたのを2種類のエッチングの
組合せに変更するだけであるのでイオンミリングのエッ
チング条件を変えるだけで済み、工程数が増えることは
ない。
It is possible to form a projection without providing the Au layer 6-2. In that case WSi z 6-1
The ratio between the ion beam etching using an inert gas and the reactive ion etching may be appropriately determined for patterning. That is, conventionally, patterning was performed only by reactive ion etching, but only the combination of two types of etching was changed. Therefore, it was only necessary to change the etching conditions of ion milling, and the number of steps did not increase.

【0025】以上の説明において、半絶縁性GaAs基
板の代りにSi基板を用い、その上にGaAs等を成膜
してもよい。また、ワイドギャップエミッタ構造のHB
Tについて述べたがエミッタをGaAs形成してもよ
い。その場合、エミッタキャップ層は必ずしも設けなく
てもよい。更に、GaAs,GaAs−AlGaAs系
に限らず、他の化合物半導体を使用することもできる。
In the above description, a Si substrate may be used instead of the semi-insulating GaAs substrate, and GaAs or the like may be formed thereon. Also, HB with wide gap emitter structure
Although T has been described, the emitter may be formed of GaAs. In that case, the emitter cap layer is not necessarily provided. Further, the present invention is not limited to GaAs and GaAs-AlGaAs, and other compound semiconductors can be used.

【0026】また、突起を設ける方法は前述したAr−
イオンビームエッチングによる再付着を利用する代り
に、第1の電極膜をリソグラフィー法を利用してメサ状
にパターニングしたのち、再びリソグラフィー法を利用
してメサ頂部の中央部をエッチングする方法によっても
よい。
Further, the method of providing the projection is the same as that of Ar-
Instead of using the re-deposition by ion beam etching, the first electrode film may be patterned into a mesa using lithography, and then the center of the top of the mesa may be etched again using lithography. .

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、第1のエミッタ電
極の上端に突起物を設けることによりエミッタメサ側面
につける絶縁性スペーサの形状を突起物部で厚くでき、
ベース電極を形成するための第2の電極膜の成膜時に第
1のエミッタ電極上とベース層上とで空間的に分離で
き、ベース・エミッタ間の短絡や漏れ電流を防止するこ
とができる。
As described above, by providing a protrusion at the upper end of the first emitter electrode, the shape of the insulating spacer attached to the side surface of the emitter mesa can be made thicker at the protrusion.
When the second electrode film for forming the base electrode is formed, the first electrode and the base layer can be spatially separated from each other when the second electrode film is formed, so that a short circuit between the base and the emitter and a leakage current can be prevented.

【0028】従来のように絶縁性スペーサの側面に付着
した導電材を除去する工程が不要なので絶縁性スペーサ
等にダメージを受けることがなくなり、更に第2の電極
膜の成膜条件を厳密に規制しなくてもよいので同時に処
理する枚数を増やすことができ作業工程の短絡が可能と
なる。また素子の微細化が可能なことは図9を参照して
説明した従来例と同じである。
Since the step of removing the conductive material attached to the side surfaces of the insulating spacer as in the prior art is not required, the insulating spacer and the like are not damaged, and the conditions for forming the second electrode film are strictly regulated. Since it is not necessary to perform the process, the number of sheets to be processed at the same time can be increased, and short-circuiting of the working process can be performed. The device can be miniaturized as in the conventional example described with reference to FIG.

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

【図1】本発明の第1の実施例の説明のための平面図
(図1(a))および断面図(図1(b))である。
FIG. 1 is a plan view (FIG. 1A) and a cross-sectional view (FIG. 1B) for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に続き、(a),(b)に分図して示す工
程順断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view in the order of steps, which is separated from FIGS.

【図3】図2に続いて示す平面図(図3(a))および
断面図(図3(b))である。
3 is a plan view (FIG. 3A) and a cross-sectional view (FIG. 3B) shown after FIG.

【図4】図3に続いて示す断面図でる。FIG. 4 is a sectional view shown after FIG. 3;

【図5】図4に続いて示す平面図(図5(a))および
断面図(図5(b))である。
5 is a plan view (FIG. 5A) and a cross-sectional view (FIG. 5B) shown after FIG.

【図6】図5に続いて示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view shown after FIG. 5;

【図7】図5に続いて示す平面図(図7(a))および
断面図(図7(b))である。
FIG. 7 is a plan view (FIG. 7A) and a cross-sectional view (FIG. 7B) shown after FIG.

【図8】従来の第1のバイポーラトランジスタを示す断
面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a conventional first bipolar transistor.

【図9】従来の第2のバイポーラトランジスタを示す断
面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a second conventional bipolar transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半絶縁性GaAs基板 2 GaAsコレクタ層 3 GaAsベース層 4 Al0.3 Ga0.7 Asエミッタ層 5 Iny Ga1-y Asエミッタキャップ層 6−1 WSiz 層(第1の導電層) 6−2 Au層(第2の導電層) 8 突起物 9a,9b,9c 第1のエミッタ電極 10 エミッタメサ 11,11s SiO2 膜 11a,11b 絶縁性スペーサ 12 絶縁領域 13 第2の電極膜 13B ベース電極 13E 第2のエミッタ電極1 semi-insulating GaAs substrate 2 GaAs collector layer 3 GaAs base layer 4 Al 0.3 Ga 0.7 As emitter layer 5 In y Ga 1-y As emitter cap layer 6-1 WSi z layer (first conductive layer) 6-2 Au Layer (second conductive layer) 8 Projections 9a, 9b, 9c First emitter electrode 10 Emitter mesa 11, 11s SiO 2 film 11a, 11b Insulating spacer 12 Insulating region 13 Second electrode film 13B Base electrode 13E Second Emitter electrode

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板の一主面上に、第1導電型の
コレクタ層、第2導電型のベース層および第1導電型の
エミッタ層の少なくとも3層を順次にエピタキシャル成
長して半導体基体を準備する工程と、前記エミッタ層に
直接もしくはエミッタキャップ層を介してオーム性接触
する第1の電極膜を形成しパターニングしてその周辺部
で前記一主面から遠ざかる方向に突起する第1のエミッ
タ電極を形成する工程と、前記第1のエミッタ電極をマ
スクとして前記エミッタ層もしくは前記エミッタキャッ
プ層およびエミッタ層をエッチングして前記ベース層を
露出させてエミッタメサを形成する工程と、全面に絶縁
膜を堆積し異方性エッチングを行なって前記第1のエミ
ッタ電極およびエミッタメサの側面に絶縁性スペーサを
形成する工程と、前記ベース層とオーム性接触をなす第
2の電極膜を形成して前記第1のエミッタ電極に接続さ
れる第2のエミッタ電極および前記ベース層の露出面と
接触し前記第2のエミッタ電極と前記絶縁性スペーサで
分離されたベース電極層を形成する工程とを有すること
を特徴とするメサ型バイポーラトランジスタの製造方
法。
1. A semiconductor substrate comprising: a first conductive type collector layer, a second conductive type base layer, and a first conductive type emitter layer, which are sequentially epitaxially grown on one main surface of a semiconductor substrate to form a semiconductor substrate. Preparing a first electrode film which is in ohmic contact with the emitter layer directly or via an emitter cap layer, and is patterned to form a first emitter film which projects in a direction away from the one main surface at a peripheral portion thereof; Forming an electrode, etching the emitter layer or the emitter cap layer and the emitter layer using the first emitter electrode as a mask to expose the base layer, and forming an emitter mesa; Depositing and performing anisotropic etching to form insulating spacers on the side surfaces of the first emitter electrode and the emitter mesa; Forming a second electrode film in ohmic contact with the base layer, and contacting the second emitter electrode connected to the first emitter electrode and the exposed surface of the base layer with the second emitter electrode; Forming a base electrode layer separated by the insulating spacer.
【請求項2】 第1の導電層を堆積し前記第1の導電層
をエッチングする所定のエッチング手段に対してエッチ
ング速度の小さな第2の導電層を堆積することにより第
1の電極膜を形成し、前記第2の導電膜をリソグラフィ
ー法および不活性ガスを利用したイオンビームエッチン
グ法によりエッチングした後前記所定のエッチング手段
により前記第1の導電膜をエッチングする請求項1記載
のメサ型バイポーラトランジスタの製造方法。
2. A first electrode film is formed by depositing a first conductive layer and depositing a second conductive layer having a low etching rate with respect to a predetermined etching means for etching the first conductive layer. 2. The mesa bipolar transistor according to claim 1, wherein said second conductive film is etched by a lithography method and an ion beam etching method using an inert gas, and then said first conductive film is etched by said predetermined etching means. Manufacturing method.
【請求項3】 コレクタ層、ベース層およびエミッタ層
がいずれも化合物半導体からなる請求項1または2記載
のメサ型バイポーラトランジスタの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein each of the collector layer, the base layer and the emitter layer is made of a compound semiconductor.
【請求項4】 エミッタ層がベース層よりバンドギャッ
プの大きい化合物半導体層である請求項1,2または3
記載のメサ型バイポーラトランジスタの製造方法。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the emitter layer is a compound semiconductor layer having a larger band gap than the base layer.
A method for manufacturing the mesa-type bipolar transistor described in the above.
【請求項5】 半絶縁性GaAs基板の一主面上に、第
1導電型のGaAsコレクタ層、第2導電型のGaAs
ベース層、第1導電型のAlx Ga1-x Asエミッタ層
(0<x<1)、第1導電型のIny Ga1-y Asエミ
ッタキャップ層(0<y<1)を順次にエピタキシャル
成長して化合物半導体基体を準備する工程と、前記Ga
Asエミッタコレクタ層にオーム性接触する第1の導電
層を堆積し前記第1の導電層をエッチングする所定のエ
ッチング手段に対してエッチング速度の小さな第2の導
電層を堆積することにより第1の電極膜を形成し、前記
第2の導電膜を不活性ガスを利用したイオンビームエッ
チング法によりリソグラフィー法を利用して選択的にエ
ッチングし前記第1の導電膜を反応性イオンエッチング
法により選択的にエッチングしてその周辺部で前記一主
面から遠ざかる方向に突起する第1のエミッタ電極を形
成する工程と、前記第1のエミッタ電極をマスクとして
前記Iny Ga1-y Asエミッタキャップ層および前記
Alx Ga1-x Asエミッタ層をエッチングして前記G
aAsベース層を露出させてエミッタメサを形成する工
程と、全面に絶縁膜を堆積し異方性エッチングを行なっ
て前記第1のエミッタ電極および前記エミッタメサの側
面に絶縁性スペーサを形成する工程と、前記GaAsベ
ース層とオーム性接触をなす第2の電極膜を形成して前
記第1のエミッタ電極に接続される第2のエミッタ電極
および前記GaAsベース層の露出面と接触し前記第2
のエミッタ電極と前記絶縁性スペーサで分離されたベー
ス電極層を形成する工程とを有することを特徴とするメ
サ型バイポーラトランジスタの製造方法。
5. A GaAs collector layer of a first conductivity type and GaAs of a second conductivity type on one main surface of a semi-insulating GaAs substrate.
A base layer, a first conductivity type Al x Ga 1-x As emitter layer (0 <x <1), and a first conductivity type In y Ga 1-y As emitter cap layer (0 <y <1) are sequentially formed. Preparing a compound semiconductor substrate by epitaxial growth;
Depositing a first conductive layer in ohmic contact with the As emitter collector layer and depositing a second conductive layer having a low etching rate with respect to a predetermined etching means for etching the first conductive layer; An electrode film is formed, the second conductive film is selectively etched by lithography by an ion beam etching method using an inert gas, and the first conductive film is selectively etched by a reactive ion etching method. Forming a first emitter electrode protruding in a direction away from the one main surface at a peripheral portion thereof, and using the first emitter electrode as a mask to form the In y Ga 1-y As emitter cap layer and The Al x Ga 1 -x As emitter layer is etched to form the G
forming an emitter mesa by exposing the aAs base layer; forming an insulating spacer on the entire surface and performing anisotropic etching to form insulating spacers on side surfaces of the first emitter electrode and the emitter mesa; Forming a second electrode film in ohmic contact with the GaAs base layer to contact the second emitter electrode connected to the first emitter electrode and the exposed surface of the GaAs base layer;
Forming a base electrode layer separated by the above-mentioned emitter electrode and the insulating spacer.
【請求項6】 第1の導電層としてWSiz 層(0<z
<1)を形成し、第2の導電層として金膜を形成し、S
6 ガスを用いた反応性イオンエッチングにより前記W
Siz 層をエッチングする請求項5記載のメサ型バイポ
ーラトランジスタの製造方法。
6. WSi z layer as the first conductive layer (0 <z
<1) is formed, a gold film is formed as a second conductive layer, and S
The reactive ion etching using F 6 gas is used for the W
6. The method for manufacturing a mesa bipolar transistor according to claim 5, wherein the Si z layer is etched.
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