JP2800246B2 - 縦型トランジスタの製造方法 - Google Patents

縦型トランジスタの製造方法

Info

Publication number
JP2800246B2
JP2800246B2 JP1087110A JP8711089A JP2800246B2 JP 2800246 B2 JP2800246 B2 JP 2800246B2 JP 1087110 A JP1087110 A JP 1087110A JP 8711089 A JP8711089 A JP 8711089A JP 2800246 B2 JP2800246 B2 JP 2800246B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
base
collector
emitter
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1087110A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02266529A (ja
Inventor
寿夫 馬場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP1087110A priority Critical patent/JP2800246B2/ja
Publication of JPH02266529A publication Critical patent/JPH02266529A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2800246B2 publication Critical patent/JP2800246B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関するもので、特
に、基板に垂直な方向にエミッタ,ベース,コレクタ層
を有する縦型のトランジスタにおいて、寄生容量を低減
し、超高速動作に適したデバイス構造を得るための半導
体装置の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
超高速動作が可能と考えられている能動半導体装置の
1つに、広い禁止帯幅のエミッタ(WGE)を有するヘテ
ロ接合・バイポーラ・トランジスタ(HBT)がある。例
えば、アスベック(Asbeck)らよりインターナショナル
・エレクトロン・デバイス・ミーティング(IEDM,テク
ニカル・ダイジェスト・629ページ,1981年)において、
HBTの試作が報告されている。このデバイスは、エミッ
タ注入効率を劣化させることなくベースの不純物濃度を
高めてベース抵抗を低減できるという利点を有するた
め、ホモ接合だけからなる通常のバイポーラ・トランジ
スタ以上に高速動作に適している。
従来のヘテロ接合バイポーラ・トランジスタの製造工
程について図を用いて説明する。
第2図(A)〜(D)は従来のHBTの製造工程を説明
するための図で、各主要工程における半導体装置の断面
模式図である。
まず工程(A)では、単結晶で半絶縁性の半導体また
は絶縁体の基板1上に、コレクタ層2,ベース層3および
エミッタ層4を順次結晶成長させる。
次に工程(B)では、エミッタ層4表面よりベース層
3を含みコレクタ層2の一部までにわたり不純物をイオ
ン注入し、不純物をアニールにより活性化させ、ベース
層3の導伝型と同じになるような不純物を高濃度に含有
したイオン注入領域5を形成する。
次に工程(C)では、エッチングを行い、コレクタ層
2の一部を露出させる。
最後に工程(D)では、コレクタ層2とオーミック接
合を形成するコレクタ電極6を、イオン注入領域5とオ
ーミック接合を形成するベース電極7を、エミッタ層4
とオーミック接合を形成するエミッタ電極8をそれぞれ
の表面に設ける。
〔発明が解決しようとする課題〕
第2図で説明した従来の製造方法の問題点を、基板1
として半絶縁性のGaAs基板、コレクタ層2としてn型の
Al0.3Ga0.7As、ベース層3としてp型のGaAs、エミッタ
層4としてn型のAl0.3Ga0.7As、イオン注入領域5形成
のための不純物としてp型半導体を作るBeを用いた場合
について説明する。
工程(B)のBeのイオン注入は、p型GaAs層のベース
層3に表面より電気的コンタクトを得るために行うもの
である。イオン注入は深さ方向に“だれ”を持つので、
一般にイオン注入領域5はコレクタ層2まで達する。Be
イオン注入後の800から900℃のアニールによりイオン注
入領域5は全てp型半導体となり、エミッタ層4内イオ
ン注入領域5のp型Al0.3Ga0.7Asとp型GaAsのベース層
3のオーミック接合が形成される。
しかし、同時にエミッタ層4内イオン注入領域5のp
型Al0.3Ga0.7Asとn型Al0.3Ga0.7Asエミッタ層4との間
にp−n接合が形成され、またコレクタ層2内イオン注
入領域5のp型Al0.3Ga0.7Asとn型Al0.3Ga0.7Asコレク
タ層2との間にもp−n接合が形成される。これらのp
−n接合はトランジスタの基本動作に全く関係なく、単
に寄生容量Cpeb(エミッタ・ベース間寄生容量)、Cpbc
(ベース・コレクタ間寄生容量)として働く。寄生容量
Cpeb,Cpbcの値はトランジスタの基本動作に関係した領
域で有する真性のエミッタ・ベース間容量Cieb,ベース
・コレクタ間容量Cibcと同程度かそれ以上になるので、
トランジスタの速度を遅くする要因になっている。
以上述べたように、従来の製造方法では寄生容量
Cpeb,Cpbcを充分に低減することが困難であり、超高速
のヘテロ接合バイポーラ・トランジスタを実現すること
はできなかった。
本発明の目的は、従来のヘテロ接合バイポーラ・トラ
ンジスタの製造方法の持つ前記の欠点を除去し、超高速
動作を実現する半導体装置の製造方法を提供することに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、エミッタ,ベース,コレクタ領域を有する
縦型トランジスタの製造方法において、 コレクタ領域形成後、このコレクタ領域以外をコレク
タの高さまで単結晶絶縁体で埋め込み、この単結晶絶縁
体上に外部ベース層を形成し、前記コレクタ領域上に前
記外部ベース層の高さまでベース領域を形成し、このベ
ース領域上にエミッタ領域を形成し、このエミッタ領域
側面を絶縁膜で覆い、この絶縁膜で覆われていない前記
外部ベース領域上にベースコンタクト層を形成すること
を特徴とする。
〔実施例〕
以下、本発明による縦型トランジスタの製造方法の実
施例を図面を参照して詳細に説明する。
第1図(A)から(H)は本発明による縦型トランジ
スタの製造プロセスを説明するための図で、各主要工程
における半導体装置の断面模式図である。第1図におい
て、第2図と同じ番号のものは第2図と同等物で同一機
能を果たすものである。9は高濃度コレクタ層、10はダ
ミーエミッタ、11はコレクタ絶縁層、12は外部ベース
層、13はダミーベース、14はエミッタ絶縁膜、15はベー
スコンタクト層、16はベース絶縁膜、17はコレクタコン
タクト層である。
(A)は基板1上に高濃度コレクタ層9およびコレク
タ層2を成長させ、ダミーエミッタ10をマスクにコレク
タ層2をその形状に加工する工程、(B)はコレクタ絶
縁層11をコレクタ層2の高さまで高濃度コレクタ層9上
に選択的に形成し、その上に外部ベース層12およびダミ
ーベース13を形成する工程、(C)はダミーエミッタ10
を除去しベース層3を外部ベース層12の高さまでコレク
タ層2上に選択的に形成し、その上にエミッタ層4およ
びエミッタ電極8を形成する工程、(D)はダミーベー
ス13を除去しエミッタ層4およびエミッタ電極8の側面
にエミッタ絶縁膜14を形成する工程、(E)はベースコ
ンタクト層15を外部ベース層12上に選択的に形成する工
程、(F)は高濃度コレクタ層9を一部露出させ、露出
部分のコレクタ絶縁層11,外部ベース層12およびベース
コンタクト層15の側面にベース絶縁膜16を形成する工
程、(G)はコレクタコンタクト層17を露出した高濃度
コレクタ層9上に選択的に形成する工程、(H)はベー
スコンタクト層15上にベース電極7、コレクタコンタク
ト層17上にコレクタ電極17を形成する工程である。
基板1として半絶縁性のInP基板、高濃度コレクタ層
9としてn+−In0.53Ga0.47As、コレクタ層2としてn−
In0.53Ga0.47As、コレクタ絶縁層11として半絶縁性のIn
P、ベース層3,外部ベース層12およびベースコンタクト
層15としてp+−In0.53Ga0.47As、エミッタ層4としてn
−In0.52Al0.48Asを用いて、(A)から(H)の各工程
を詳細に説明する。
工程(A)では、まず気相成長法により厚さ5000Åで
ドナー濃度が1×1019cm-3のn+−In0.53Ga0.47As高濃度
コレクタ層9および厚さ3000Åでドナー濃度が5×1016
cm-3のn−In0.53Ga0.47Asコレクタ層2を結晶成長し、
その上に1μmのSiO2を形成する。リソグラフィにより
SiO2およびn−In0.53Ga0.47Asをエミッタ形状に加工し
てダミーエミッタ10およびコレクタ層2とする。
工程(B)では、露出しているn+−In0.53Ga0.47As高
濃度コレクタ層9上に選択成長ができ、さらに単結晶で
あるコレクタ層2の側壁の高さまでしか成長しない条件
の気相成長法により、厚さ3000ÅでFeドープの半絶縁性
InPコレクタ絶縁層11を形成する。次にInP上に選択成長
できる条件の気相成長法により、厚さ1000Åでアクセプ
タ濃度が1×1019cm-3のp+−In0.53Ga0.47As外部ベース
層12を形成する。さらにSi3N4を全体にかぶせ、これを
平坦化してダミーベース13とする。
工程(C)では、まずSiO2ダミーエミッタ10を除去す
る。次に露出したn−In0.53Ga0.47Asコレクタ層2上に
選択成長ができ、さらに単結晶である外部ベース層12の
側壁の高さまでしか成長しない条件の気相成長法によ
り、厚さ1000Åでアクセプタ濃度が1×1019cm-3のp+
In0.53Al0.47Asベース層3を形成する。そしてベース層
3上に選択成長できる条件の気相成長法により、厚さ30
00Åでドナー濃度が3×1017cm-3のn−In0.52Ga0.48As
エミッタ層4を形成する。さらにAuGeを蒸着した後平坦
化し、アロイしてエミッタ電極8とする。
工程(D)では、まずダミーベース13を除去する。そ
の後、Si3N4を全体に形成し、エミッタ電極8上および
外部ベース層12上のものを除去し、エミッタ絶縁膜14を
形成する。
工程(E)では、外部ベース層12上に選択成長できる
気相成長法により、厚さ3000Åでアクセプタ濃度が1×
1019cm-3のp+−In0.53Ga0.47Asベースコンタクト層15を
形成する。
工程(F)では、まず高濃度コレクタ層9の一部を露
出させるためにベースコンタクト層15,外部ベース層12,
およびコレクタ絶縁層11の一部を除去する。次に工程
(D)と同様な方法によりこれらの側壁にSi3N4ベース
絶縁膜16を形成する。
工程(G)では、高濃度コレクタ層9上に選択成長で
きる気相成長法により、厚さ7000Åでドナー濃度が1×
1019cm-3のn+−In0.53Ga0.47Asコレクタコンタクト層17
を形成する。
工程(H)では、AuZnによるベース電極7およびAuGe
によるコレクタ電極6を形成して、ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタを完成させる。
以上述べた本実施例による製造方法によれば、デバイ
スの動作に本質的な領域だけに接合ができ寄生的なpn接
合はできないので、エミッタ・ベース間およびベース・
コレクタ間の寄生容量(Cpeb,Cpbc)はほとんど無視で
きる。したがって、本発明により寄生容量が少なく超高
速動作が可能なヘテロ接合バイポーラトランジスタがで
きた。本実施例によるヘテロ接合バイポーラトランジス
タと同一層構造およびエミッタ層(2μm)を有する従
来の製造方法で作製したものとの遅延時間を比較する
と、本実施例によるものは従来のものに比べ約半分の遅
延時間(10ps)が得られた。
以上述べた本発明の実施例ではnpn型のヘテロ接合バ
イポーラトランジスタについてしか示さなかったが、本
発明はホモ接合のバイポーラトランジスタや半導体の伝
導型を反対にしたpnp型のバイポーラトランジスタに対
しても適用できることは明らかである。また、本発明は
バイポーラトランジスタだけでなく、nnn構造を有する
ホットエレクトロントランジスタや、その他の縦型構造
を有するデバイスに適用でき、半導体の伝導型や材料の
組合せに何等制限はないことも明らかである。
デバイスの基本構造に用いる半導体としてはIn0.53Ga
0.47As,In0.52Al0.48Asだけしか示さなかったが、Si,Ge
などの元素半導体、GaAs,AlAs,InP,InAs,GaP,GaSb,AlSb
などのIII−V族化合物半導体やその混晶、CdTe,ZnTeな
どのII−VI族化合物半導体やその結晶、およびその他の
各種半導体にも適用できる。コレクタ絶縁層11としては
FeドープのInPしか示さなかったが、In0.52Al0.48As,Ga
As,AlAs,ZnS,ZnSe,CdSなどのように広い禁止帯幅を有し
て高抵抗化している半導体または、CaF2,SrF2,スピネル
などの単結晶絶縁体でもよい。
本発明の構造を得るための結晶成長法としては、選択
成長ができることおよび埋め込み成長を行うときに穴の
出口で自己停止作用のあることが必要であるが、これが
可能ならば原理的にはどんな成長方法でもよい。ハイド
ライドやクロライド材料を用いた気相成長法(VPE,Vapo
ur Phase Epitaxy)、有機金属化学気相成長法(MOCVD,
Metal Organic Chemical Vapour Deposition)などが適
しているが、液相成長法(LPE,Liquid Phase Epitaxy)
や有機金属分子線エピタキシー(MOMBE,Metal Organic
Molecular Beam Epitaxy)などでもよい。
〔発明の効果〕
本発明の縦型トランジスタの製造方法によれば、エミ
ッタ・ベース間寄生容量とベース・コレクタ寄生容量の
発生がほとんど抑制されるので、超高速動作が可能な半
導体装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)から(H)は本発明の半導体装置の製造方
法を説明するための各主要工程における断面模式図、 第2図(A)から(D)は従来技術を説明するための各
主要工程における断面模式図である。 1……基板 2……コレクタ層 3……ベース層 4……エミッタ層 5……イオン注入層 6……コレクタ電極 7……ベース電極 8……エミッタ電極 9……高濃度コレクタ層 10……ダミーエミッタ 11……コレクタ絶縁層 12……外部ベース層 13……ダミーベース 14……エミッタ絶縁膜 15……ベースコンタクト層 16……ベース絶縁膜 17……コレクタコンタクト層

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エミッタ,ベース,コレクタ領域を有する
    縦型トランジスタの製造方法において、 コレクタ領域形成後、このコレクタ領域以外をコレクタ
    の高さまで単結晶絶縁体で埋め込み、この単結晶絶縁体
    上に外部ベース層を形成し、前記コレクタ領域上に前記
    外部ベース層の高さまでベース領域を形成し、このベー
    ス領域上にエミッタ領域を形成し、このエミッタ領域側
    面を絶縁膜で覆い、この絶縁膜で覆われていない前記外
    部ベース領域上にベースコンタクト層を形成することを
    特徴とする縦型トランジスタの製造方法。
JP1087110A 1989-04-07 1989-04-07 縦型トランジスタの製造方法 Expired - Lifetime JP2800246B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1087110A JP2800246B2 (ja) 1989-04-07 1989-04-07 縦型トランジスタの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1087110A JP2800246B2 (ja) 1989-04-07 1989-04-07 縦型トランジスタの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02266529A JPH02266529A (ja) 1990-10-31
JP2800246B2 true JP2800246B2 (ja) 1998-09-21

Family

ID=13905815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1087110A Expired - Lifetime JP2800246B2 (ja) 1989-04-07 1989-04-07 縦型トランジスタの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2800246B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007058144A1 (ja) * 2005-11-18 2007-05-24 Tokyo Institute Of Technology ホットエレクトロントランジスタ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63248168A (ja) * 1987-04-02 1988-10-14 Nec Corp ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタおよびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02266529A (ja) 1990-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4959702A (en) Si-GaP-Si heterojunction bipolar transistor (HBT) on Si substrate
US3780359A (en) Bipolar transistor with a heterojunction emitter and a method fabricating the same
JP2801624B2 (ja) ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
JP3299807B2 (ja) ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
EP0206787B1 (en) Heterojunction bipolar transistor and method of manufacturing same
US4593457A (en) Method for making gallium arsenide NPN transistor with self-aligned base enhancement to emitter region and metal contact
US4672414A (en) Planar heterojunction bipolar device and method
JPH04278545A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
KR100235568B1 (ko) 자기 정렬된 이질 접합 바이폴라 트랜지스터 제조 방법
EP0177246B1 (en) Heterojunction bipolar transistor and method of manufacturing the same
JPH0525389B2 (ja)
JP2533541B2 (ja) ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタ
US4644381A (en) I2 L heterostructure bipolar transistors and method of making the same
JP2800246B2 (ja) 縦型トランジスタの製造方法
JP2506074B2 (ja) ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタ及びその製造方法
JPS63200567A (ja) ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタおよびその製造方法
US4745085A (en) Method of making I2 L heterostructure bipolar transistors
JP2623655B2 (ja) バイポーラトランジスタおよびその製造方法
JP2841380B2 (ja) ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
JP2765208B2 (ja) ヘテロ接合バイポーラトランジスタおよびその製造方法
JPH061783B2 (ja) 半導体装置
JP2518347B2 (ja) バイポ―ラトランジスタの製造方法
JP2595780B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JPH061782B2 (ja) 半導体装置
JPH05129322A (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070710

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080710

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090710

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090710

Year of fee payment: 11