JP3057679B2 - Heterojunction bipolar transistor and manufacturing method thereof - Google Patents

Heterojunction bipolar transistor and manufacturing method thereof

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JP3057679B2 JP63251549A JP25154988A JP3057679B2 JP 3057679 B2 JP3057679 B2 JP 3057679B2 JP 63251549 A JP63251549 A JP 63251549A JP 25154988 A JP25154988 A JP 25154988A JP 3057679 B2 JP3057679 B2 JP 3057679B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタに関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heterojunction bipolar transistor.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本発明は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタにおい
て、エミッタ領域のベース領域に近接又は接する部分
に、ベース領域とはエッチング特性を異にする化合物半
導体層を有し、この化合物半導体層がエミッタ領域内の
化合物半導体層の上層より幅狭に形成されることによっ
て、ベース領域の薄膜化及びデバイズサイズの縮小化を
可能にしたものである。
According to the present invention, a heterojunction bipolar transistor has a compound semiconductor layer having an etching characteristic different from that of a base region in a portion close to or in contact with a base region of an emitter region. By being formed narrower than the upper layer, the thickness of the base region can be reduced and the device size can be reduced.

また本発明は、エミッタ領域の一部が上記ベース領域
と選択エッチング液に対して互いに大きなエッチング選
択比を有する積層構造を選択的にマスクする工程と、選
択エッチング液によりエミッタ領域の一部をエッチング
すると共にマスク下方のエミッタ領域の一部をサイドエ
ッチングする工程とを有することにより、ベース領域の
薄膜化及びデバイスサイズの縮小化を図ったヘテロ接合
バイポーラトランジスタを製造するものである。
The present invention also includes a step of selectively masking a laminated structure in which a part of the emitter region has a large etching selectivity with respect to the base region and the selective etching solution, and etching a part of the emitter region with the selective etching solution. And a step of side-etching a part of the emitter region below the mask to manufacture a heterojunction bipolar transistor in which the base region is made thinner and the device size is reduced.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図は、従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタ
の例である。このヘテロ接合バイポーラトランジスタ
(1)は、半絶縁性GaAs基板(2)上に例えばMOCVD
(有機金属気相成長)法によりコレクタ領域(3)とな
るn−GaAs、ベース領域(4)となるp+−GaAs、エミッ
タ領域(5)となるn−GaAs層(6)及びn+−GaAs層
(7)、を順次エピタキャシル成長させ、エミッタ領域
(5)及びベース領域(4)に対してメサエッチングを
施してベース電極取出し領域(8)及びコレクタ電極取
出し領域(9)を形成した後、コレクタ電極(10)、ベ
ース電極(11)及びエミッタ電極(12)を形成して構成
される。
FIG. 3 is an example of a conventional heterojunction bipolar transistor. The heterojunction bipolar transistor (1) is formed on a semi-insulating GaAs substrate (2) by, for example, MOCVD.
N-GaAs to be a collector region (3), p + -GaAs to be a base region (4), n-GaAs layer (6) to be an emitter region (5), and n + - A GaAs layer (7) is sequentially grown by epitaxy, and a mesa etching is performed on the emitter region (5) and the base region (4) to form a base electrode extraction region (8) and a collector electrode extraction region (9). , A collector electrode (10), a base electrode (11) and an emitter electrode (12).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、そのベース
領域の厚さを薄くする程、ベース走行時間が減少するな
ど高性能化が期待できる。しかしながら、第3図に示す
従来の構成においてはエピタキシャル成長による多層構
造をメサエッチングしてベース電極取り出し領域(8)
を形成する際に、ベース領域(3)がある程度以上の厚
さt1を有してないと、エッチング精度の関係で実用上ベ
ース電極取り出し領域(8)の形成が困難となり、或は
外部ベース抵抗が増加する(即ち外部ベース領域が薄く
なることによりシート抵抗が上がる)。このため、ベー
ス領域(3)は通常1000Å以上の厚さが必要とされてい
た。
In a heterojunction bipolar transistor, higher performance can be expected, for example, as the thickness of the base region is reduced, the base transit time is reduced. However, in the conventional structure shown in FIG. 3, the multilayer structure formed by epitaxial growth is mesa-etched to form a base electrode extraction region (8).
In forming the and the base region (3) does not have a certain degree or more thicknesses t 1, the formation of practically the base electrode extraction region in relation to the etching accuracy (8) becomes difficult, or the external base The resistance increases (ie, the sheet resistance increases due to the thinner external base region). For this reason, the base region (3) usually requires a thickness of 1000 mm or more.

又、デバイズサイズ即ちエミッタサイズd1を小さくす
る技術は多種報告されている。しかし、通常のホトレジ
ストを用いるパターニングではエミッタサイズd1として
約1μm幅が限界であった。
Furthermore, techniques to reduce the device's size or emitter size d 1 is wide reported. However, approximately 1μm wide as the emitter size d 1 was limited in patterning using conventional photoresist.

本発明は、上述の点に鑑み、ベース厚が薄く且つデバ
イズサイズが縮小された高性能のヘテロ接合バイポーラ
トランジスタ及びその製造方法を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a high-performance heterojunction bipolar transistor having a thin base and a reduced device size, and a method of manufacturing the same.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、第1導電形の化合物半導体からなるコレク
タ領域(36)と、第2導電形の化合物半導体からなるベ
ース領域(35)と、第1導電形の化合物半導体からなる
エミッタ領域(34)とを有するヘテロ接合バイポーラト
ランジスタにおいて、ベース領域(35)の厚さが500Å
以下であり、エミッタ領域(34)はベース領域(35)に
近接又は接する部分に化合物半導体層(25)を有し、こ
の化合物半導体層(25)とベース領域(35)が選択エッ
チング液に対して互いに大きなエッチング選択比を有す
る構成とする。
The present invention provides a collector region (36) made of a first conductivity type compound semiconductor, a base region (35) made of a second conductivity type compound semiconductor, and an emitter region (34) made of a first conductivity type compound semiconductor. And the base region (35) has a thickness of 500Å
The emitter region (34) has a compound semiconductor layer (25) in a portion close to or in contact with the base region (35), and the compound semiconductor layer (25) and the base region (35) are exposed to a selective etching solution. To have a large etching selectivity.

また、化合物半導体層(25)は、エミッタ領域(34)
内の上層(26),(27)より幅狭に形成された構成とす
る。
In addition, the compound semiconductor layer (25) has an emitter region (34).
It is configured to be narrower than the inner upper layers (26) and (27).

また、それぞれコレクタ領域(36)をGaAs又はA1GaAs
層を含む構成、ベース領域(35)をGaAs又はA1GaAs層を
含む構成、真性エミッタ領域(25)をGaInP層を含む構
成、エミッタ領域(34)をGaAs又はA1GaAsを含む構成と
する。
The collector region (36) is GaAs or A1GaAs, respectively.
The base region (35) includes a GaAs or A1GaAs layer, the intrinsic emitter region (25) includes a GaInP layer, and the emitter region (34) includes GaAs or A1GaAs.

また本発明は、第1導電型の化合物半導体からなるコ
レクタ領域(36)と、第2導電型の化合物半導体からな
るベース領域(35)と、第1導電型の化合物半導体から
なるエミッタ領域(34)とを有し、エミッタ領域(34)
のベース領域(35)に近接又は接する部分に真性エミッ
タ領域(25)を有し、この真性エミッタ領域(25)はベ
ース領域(35)及び真性エミッタ領域(25)より上部の
上部エミッタ領域(26),(27)と第1及び第2の選択
エッチング液に対して互いに大きなエッチング選択比を
有する積層構造からなるヘテロ接合バイポーラトランジ
スタを製造する際に、積層構造を選択的にマスクする工
程と、第1の選択エッチング液により上部エミッタ領域
(26),(27)をエッチングする工程と、第2の選択エ
ッチング液により真性エミッタ領域(25)をエッチング
すると共にマスク(30)下方の真性エミッタ領域(25)
においてサイドエッチングする工程とを有する。
The present invention also provides a collector region (36) made of a first conductivity type compound semiconductor, a base region (35) made of a second conductivity type compound semiconductor, and an emitter region (34) made of a first conductivity type compound semiconductor. ) And the emitter region (34)
Has an intrinsic emitter region (25) in a portion close to or in contact with the base region (35), and the intrinsic emitter region (25) is an upper emitter region (26) above the base region (35) and the intrinsic emitter region (25). (27) and (27), when manufacturing a heterojunction bipolar transistor having a laminated structure having a large etching selectivity with respect to the first and second selective etching solutions, selectively masking the laminated structure; Etching the upper emitter regions (26) and (27) with a first selective etchant; etching the intrinsic emitter region (25) with a second selective etchant and removing the intrinsic emitter region (25) below the mask (30); twenty five)
And performing a side etching step.

また、真性エミッタ領域(25)にリンを含む層を有す
る。
The intrinsic emitter region (25) has a layer containing phosphorus.

また、第2の選択エッチング液を塩酸系のエッチング
液とする。
The second selective etching solution is a hydrochloric acid-based etching solution.

また、第1の選択エッチング液をリン酸系のエッチン
グ液とする。
The first selective etching solution is a phosphoric acid-based etching solution.

また、コレクタ領域(36)がGaAs又はA1GaAs層を含
み、ベース領域(35)がGaAs又はA1GaAs層を含み、真性
エミッタ領域(25)にGaInP層を含み、上部エミッタ領
域(26),(27)がGaAs又はA1GaAs層を含む。
The collector region (36) includes a GaAs or A1GaAs layer, the base region (35) includes a GaAs or A1GaAs layer, the intrinsic emitter region (25) includes a GaInP layer, and the upper emitter regions (26) and (27). Include a GaAs or A1GaAs layer.

また本発明は、第1導電型の化合物半導体からなるコ
レクタ領域(36)と、第2導電型の化合物半導体からな
るベース領域(35)と、第1導電型の化合物半導体から
なるエミッタ領域(34)とを有し、エミッタ領域の一部
(25)はベース領域(35)と選択エッチング液に対して
互いに大きなエッチング選択比を有する積層構造からな
るヘテロ接合バイポーラトランジスタを製造する際に、
積層構造を選択的にマスクする工程と、選択エッチング
液によりエミッタ領域の一部(25)をエッチングすると
共にマスク(30)下方のエミッタ領域の一部(25)をサ
イドエッチングする工程とを有する。
The present invention also provides a collector region (36) made of a first conductivity type compound semiconductor, a base region (35) made of a second conductivity type compound semiconductor, and an emitter region (34) made of a first conductivity type compound semiconductor. When a heterojunction bipolar transistor having a multilayer structure having a large etching selectivity with respect to a base region (35) and a selective etching solution is formed in a part (25) of the emitter region,
A step of selectively masking the laminated structure; and a step of etching a part (25) of the emitter region with a selective etching solution and side-etching a part (25) of the emitter region below the mask (30).

〔作用〕[Action]

エミッタ領域(34)はそのベース領域(35)に近接ま
たは接する部分に、ベース領域に対してバンドギャップ
が大きくてエッチング特性の異なる化合物半導体層(2
5)を有するので、ベース電極取出し領域形式時の選択
エッチング工程でベース領域(35)がエッチングされる
ことがない。従って十分に薄い(500Å以下)ベース領
域(35)の形式が可能となる。ベース領域(35)が薄く
なるためベース走行時間が減少する。
The emitter region (34) is provided with a compound semiconductor layer (2) having a large band gap and a different etching characteristic with respect to the base region in a portion close to or in contact with the base region (35).
5), the base region (35) is not etched in the selective etching step in the base electrode extraction region type. Thus, a sufficiently thin (less than 500 °) base region (35) is possible. Since the base region (35) becomes thinner, the base traveling time decreases.

また、ベース領域(35)の厚さは成長時の厚を維持す
るので、寄生抵抗(外部ベース抵抗)の増加が少ない。
Further, since the thickness of the base region (35) is maintained at the thickness at the time of growth, the parasitic resistance (external base resistance) does not increase much.

また、化合物半導体層(25)がエミッタ領域(34)内
の上層(25),(26)より幅狭に形成されているため、
エミッタ領域(35)とベース電極(33)との分離をし、
かつエミッタ領域(34)のサイズを小さくすることがで
きる。
Further, since the compound semiconductor layer (25) is formed narrower than the upper layers (25) and (26) in the emitter region (34),
Separates the emitter region (35) from the base electrode (33)
In addition, the size of the emitter region (34) can be reduced.

また、化合物半導体層(25)によって、ベース領域に
影響を与えずにエミッタ領域をエッチングできるので、
化合物半導体層(25)のエッチング時間の制御で実質的
なエミッタサイズd2を小さくすることができる。
Further, the emitter region can be etched by the compound semiconductor layer (25) without affecting the base region.
Compound semiconductor layer can be reduced substantially emitter size d 2 in the control of the etching time (25).

積層構造を選択的にマスクする工程と、第1の選択エ
ッチング液により上部エミッタ領域(26),(27)をエ
ッチングする工程と、第2の選択エッチング液により真
性エミッタ領域(25)をエッチングすると共にマスク
(30)下方の真性エミッタ領域(25)においてサイドエ
ッチングする工程とを有することにより、サイドエッチ
ングによって真性エミッタ領域(25)をマスク(30)及
び上部エミッタ領域(26),(27)よりも幅狭に形成す
ることができる。
A step of selectively masking the laminated structure; a step of etching the upper emitter regions (26) and (27) with a first selective etching solution; and a step of etching the intrinsic emitter region (25) with a second selective etching solution. And a step of side-etching the intrinsic emitter region (25) below the mask (30), so that the intrinsic emitter region (25) is removed from the mask (30) and the upper emitter regions (26) and (27) by side etching. Can also be formed narrow.

また、真性エミッタ領域(25)にリンを含む層を有す
ることにより、真性エミッタ領域(25)と、ベース領域
(35)及び上部エミッタ領域(26),(27)との間で大
きなエッチング選択比をとれる。そして、第2の選択エ
ッチング液を塩酸系のエッチング液することにより、特
にベース領域(35)との選択比がとれる。また第1の選
択エッチング液をリン酸系のエッチング液とすることに
より、特に上部エミッタ領域(26),(27)との間の選
択比がとれる。
In addition, since the intrinsic emitter region (25) has a layer containing phosphorus, a large etching selectivity between the intrinsic emitter region (25) and the base region (35) and the upper emitter regions (26) and (27). Can be taken. Then, by using a hydrochloric acid-based etchant as the second selective etchant, a selectivity particularly with respect to the base region (35) can be obtained. In addition, by using a phosphoric acid-based etching solution as the first selective etching solution, a selection ratio between the upper emitter regions (26) and (27) can be obtained.

また、コレクタ領域(36)がGaAs又はAlGaAs層を含
み、ベース領域(35)がGaAs又はAlGaAs層を含み、真性
エミッタ領域(25)にGaInP層を含み、上部エミッタ領
域(26),(27)がGaAs又はAlGaAs層を含むことにより
上述のエッチング選択比を大きくして第1及び第2の選
択エッチング液による選択エッチングを行うことができ
る。
The collector region (36) includes a GaAs or AlGaAs layer, the base region (35) includes a GaAs or AlGaAs layer, the intrinsic emitter region (25) includes a GaInP layer, and the upper emitter regions (26) and (27). Includes a GaAs or AlGaAs layer, so that the above-described etching selectivity can be increased to perform selective etching using the first and second selective etching solutions.

エミッタ領域の一部(25)がベース領域(35)と選択
エッチング液に対して互いに大きなエッチング選択比を
有する積層構造を選択的にマスクする工程と、選択エッ
チング液によりエミッタ領域の一部(25)をエッチング
すると共にマスク(30)下方のエミッタ領域の一部(2
5)をサイドエッチングする工程とを有することによ
り、サイドエッチングによってエミッタ領域の一部(2
5)をマスク(30)よりも幅狭に形成することができ
る。
Selectively masking a laminated structure in which a part (25) of the emitter region has a large etching selectivity with respect to the base region (35) and the selective etching solution; ) And a part (2) of the emitter region below the mask (30)
5), a step of side-etching a part of the emitter region (2
5) can be formed narrower than the mask (30).

〔実施例〕 以下、図面を参照して本発明によるヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ及びその製造方法の実施例を説明す
る。
Embodiments Hereinafter, embodiments of a heterojunction bipolar transistor and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図Aに示すように半絶縁性のGaAs基板(21)上に
コレクタ領域となるn−GaAs層(22)、ベース領域とな
る厚さ 500Å以下、本例では 300Å程度のP+−AlXGa1-X
As傾斜組成層(Al組成比を0から0.3に順次変えた
層)(23)、例えば厚さ 100Å程度のn−Al0.1Ga0.9As
層(24)、例えば厚さ 500Å程度のn−GaInP層(2
5)、n−AlXGa1-XAs傾斜組成層(Al組成比を0.3から
0に順次変えた層)(26)及びn+−GaAs層(27)を例え
ばMOCVD法により順次成長する。
As shown in FIG. 1A, on a semi-insulating GaAs substrate (21), an n-GaAs layer (22) serving as a collector region, and a P + -Al layer having a thickness of 500 mm or less, which is about 300 mm in this example, serving as a base region. X Ga 1-X
As graded composition layer (layer in which Al composition ratio X is sequentially changed from 0 to 0.3) (23), for example, n-Al 0.1 Ga 0.9 As having a thickness of about 100 °
Layer (24), for example, an n-GaInP layer (2
5), an n-Al X Ga 1 -X As graded composition layer (a layer in which the Al composition ratio X is sequentially changed from 0.3 to 0) (26) and an n + -GaAs layer (27) are sequentially grown by, for example, MOCVD. .

n−Al0.1Ga0.9As層(24)、n−GaInP層(25)、 n−AlXGa1-XAs傾斜組成層(26)及びn+−GaAs層(27)
はエミッタ領域となるものである。
n-Al 0.1 Ga 0.9 As layer (24), n-GaInP layer (25), n-Al X Ga 1-X As graded composition layer (26) and n + -GaAs layer (27)
Is an emitter region.

次に、第1図Bに示すようにn+−GaAs層(27)上の所
要位置にエミッタ電極(例えばAuGe/Ni)(28)を被着
形成した後、爾後形成するエミッタ領域に対応する部分
に幅d2を残し、且つベース電極取出し領域に対応する部
分に開口(29)を有するホトレジスト層(30)を選択的
に形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, after an emitter electrode (for example, AuGe / Ni) (28) is formed in a required position on the n + -GaAs layer (27), the emitter electrode corresponds to an emitter region to be formed later. leaving width d 2 to portion, and is selectively formed photoresist layer having an opening (29) in a portion corresponding to the base electrode extraction region (30).

次に、第1図Cに示すようにホトレジスト層をマスク
に例えばリン酸系のエッチング液(H3PO4+H2O+H2O2
によりn+−GaAs層(27)及びn−AlXGa1-XAs傾斜組成層
(26)を選択的にエッチングする。このエッチング工程
ではn−GaInP層(25)はGaAs、AlGaAsとエッチング特
性が異なるためにエッチングされず、このn−GaInP 層
(25)でエッチングは止まる。
Next, as shown in FIG. 1C, using a photoresist layer as a mask, for example, a phosphoric acid-based etching solution (H 3 PO 4 + H 2 O + H 2 O 2 )
Thereby, the n + -GaAs layer (27) and the n-Al X Ga 1 -X As gradient composition layer (26) are selectively etched. In this etching step, the n-GaInP layer (25) is not etched because of different etching characteristics from GaAs and AlGaAs, and the etching stops at the n-GaInP layer (25).

次に、第1図Dに示すように例えば塩酸系のエッチン
グ液(HCl+H2O)によりn−GaInP層(25)を選択的に
エッチングする。このエッチング工程ではn−Al0.1Ga
0.9As層(24)及びP+−AlXGa1-XAs傾斜組成層(23)は
エッチングされず、薄いn−Al0.1Ga0.9As層(24)でエ
ッチングは止まる。エミッタ幅d2よりn−GaInP層(2
5)の厚さl1が十分薄ければエッチッグ時間の制御でn
−GaInP層(25)の幅d3を制御することができ、即ち実
質的なエミッタサイズ(幅)d3をホトレジスト層(30)
のパターンで決まる幅d2より小さくすることができる。
Next, selectively etching the etchant, for example hydrochloric acid, as shown in FIG. 1 D (HCl + H 2 O) by n-GaInP layer (25). In this etching step, n-Al 0.1 Ga
The 0.9 As layer (24) and the P + -Al X Ga 1 -X As gradient composition layer (23) are not etched, and the etching stops at the thin n-Al 0.1 Ga 0.9 As layer (24). N-GaInP layer than the emitter width d 2 (2
If the thickness l 1 of 5) is sufficiently thin, n
The width d 3 of the GaInP layer (25) can be controlled, ie the substantial emitter size (width) d 3 can be controlled by the photoresist layer (30);
It can be made smaller than the width d 2 which is determined by the pattern.

尚、このときn−GaInP層(25)はエッチングされる
が、上層のn+−GaAs層(27)及びn−AlXGa1-XAs傾斜組
成層(26)はエッチングされない。
At this time, the n-GaInP layer (25) is etched, but the upper n + -GaAs layer (27) and the n-Al X Ga 1 -X As graded composition layer (26) are not etched.

次に、第1図Eに示すように例えばリン酸系のエッチ
ング液(H3PO4+H2O+H2O2)によるライトエッチングに
より開口(29)に臨む薄いn−Al0.1Ga0.9As層(24)を
除去してベース電極取出し領域(31)を形成した後、ベ
ースメタル(TiPtAu)(32)を蒸着してベース電極取出
し領域(31)にベース電極(33)を形成する。このとき
ホトレジスト層(30)が蒸着マスクとなに、ベース電極
(33)は真性エミッタ領域に接近して形成される。
Next, as shown in FIG. 1E, a thin n-Al 0.1 Ga 0.9 As layer (see FIG. 1E) facing the opening (29) by light etching using a phosphoric acid-based etching solution (H 3 PO 4 + H 2 O + H 2 O 2 ). After removing 24) to form a base electrode extraction region (31), a base metal (TiPtAu) (32) is deposited to form a base electrode (33) in the base electrode extraction region (31). At this time, the base electrode (33) is formed close to the intrinsic emitter region while the photoresist layer (30) serves as a deposition mask.

次に、ホトレジスト層(30)と共に、その上のベース
メタル(32)をリフトオフした後、ベース電極(33)及
びエミッタ領域(34)を含む領域にホトレジスト層(図
示せず)を選択的に形成し、このホトレジスト層をマス
クにP+−AlXGa1-XAs傾斜組成層(23)を選択的にエッチ
ング除去してコレクタ電極取出し領域(38)を形成し、
次いでこの領域(38)にコレクタ電極(37)を形成す
る。斯くして、n−GaAs層よりなるコレクタ領域(3
6)、P+−AlXGa1-XAs傾斜組成層よりなるベース領域(3
5)、n−Al0.1Ga0.9As層(24)とn−GaInP層(25)と
n−AlXGa1-XAs傾斜組成層(26)とn+−GaAs層(27)と
よりなるエミッタ領域(34)を有してなる目的のヘテロ
接合バイポーラトランジスタ(40)を得る。
Next, after the photoresist layer (30) and the base metal (32) thereon are lifted off, a photoresist layer (not shown) is selectively formed in a region including the base electrode (33) and the emitter region (34). Then, using the photoresist layer as a mask, the P + -Al X Ga 1 -X As gradient composition layer (23) is selectively etched away to form a collector electrode extraction region (38).
Next, a collector electrode (37) is formed in this region (38). Thus, the collector region (3
6), a base region composed of a P + -Al X Ga 1-X As graded composition layer (3
5), comprising an n-Al 0.1 Ga 0.9 As layer (24), an n-GaInP layer (25), an n-Al X Ga 1-X As graded composition layer (26), and an n + -GaAs layer (27). A target heterojunction bipolar transistor (40) having an emitter region (34) is obtained.

ここで、本実施例では、リン酸系と塩酸系のエッチン
グ液がGaAs(AlGaAs,GaInAs等を含む)とGaInP(AlGaIn
P等を含む)に対して互いに大きなエッチング選択比を
有することを利用している。但し、上記GaAs(AlGaAs,G
aInAs),GaInP(AlGaInP)は混晶比に依存する。次の表
にかかるエッチング液のエッチングレートの一例を示
す。液温は20℃である。
Here, in the present embodiment, the phosphoric acid-based and hydrochloric acid-based etchants are GaAs (including AlGaAs, GaInAs, etc.) and GaInP (AlGaIn
(Including P, etc.). However, the above GaAs (AlGaAs, G
aInAs) and GaInP (AlGaInP) depend on the mixed crystal ratio. The following table shows an example of the etching rate of the etchant. The liquid temperature is 20 ° C.

尚、表において、リン酸系エッチング液及び塩酸系エ
ッチング液の濃度はその一例である。また表示せざる
も、硫酸系のエッチング液はリン酸系のエッチング液に
近い傾向を示すので、リン酸系に代えて硫酸系のエッチ
ングを用いることも可能である。
In the table, the concentrations of the phosphoric acid-based etching solution and the hydrochloric acid-based etching solution are examples. Although not shown, a sulfuric acid-based etchant tends to be similar to a phosphoric acid-based etchant, so that sulfuric acid-based etching can be used instead of phosphoric acid-based etching solution.

上述の構成によれば、エミッタ領域(34)の一部にベ
ース領域(35)に近接してGaAs系とエッチング特性が異
なるn−GaInP層(25)を設けることにより、ベース電
極取出し領域(31)を形成するための選択エッチングの
際に、ベース領域(35)となるP+−AlXGa1-XAs傾斜組成
層(23)をほとんどエッチングすることがない。従っ
て、ベース電極取出し領域(31)の形成が容易にでき、
厚さt2が 500Å以下の薄いベース領域(35)を有するヘ
テロ接合バイポーラトランジスタ(40)を構成すること
ができる。またベース電極取出し領域(31)においてベ
ース領域(35)がエッチングされず、成長時の厚さt2
維持されるので寄生抵抗の増加が小さい。また、エミッ
タ領域(34)を形成したときのホトレジスト層(30)を
マスクにベースメタル(32)を蒸着し所謂セルフアライ
ン方式によりベース電極(33)が形成されているため、
ベース電極(33)は真性エミッタ領域に近接して形成さ
れ、寄生抵抗即ち外部ベース抵抗を減少させることがで
きる。
According to the above-described configuration, the n-GaInP layer (25) having an etching characteristic different from that of the GaAs-based material is provided in a part of the emitter region (34) in the vicinity of the base region (35). ), The P + -Al X Ga 1 -X As gradient composition layer (23) serving as the base region (35) is hardly etched. Therefore, the base electrode extraction region (31) can be easily formed,
A heterojunction bipolar transistor (40) having a thin base region (35) with a thickness t 2 of 500 ° or less can be constructed. The base electrode extraction region (31) in the base region (35) is etched, an increase in parasitic resistance is small because of the growth thickness t 2 is maintained. Further, since the base metal (32) is deposited using the photoresist layer (30) at the time of forming the emitter region (34) as a mask and the base electrode (33) is formed by a so-called self-alignment method,
The base electrode (33) is formed close to the intrinsic emitter region, and can reduce parasitic resistance, that is, external base resistance.

さらに、特殊な工程を用いることなく、n−GaInP層
(25)のエッチング時間を制御することにより、実質的
な真性エミッタ領域のサイズd3をホトレジスト層(30)
できまる幅d2より小さくすることができ、所謂デバイズ
サイズを縮小することができる。
Furthermore, without using a special process, by controlling the etching time of the n-GaInP layer (25), a photoresist layer size d 3 of substantial intrinsic emitter region (30)
Can be made smaller than the possible full width d 2, it is possible to reduce the so-called Debye's size.

従って、高性能のヘテロ接合バイポーラトランジスタ
が得られる。なお、第1図の実施例では薄いn−AlGaAs
層(24)とP+−AlXGa1-XAs傾斜組成層(23)間でヘテロ
接合が形成されるので、n−GaInP層(25)としてはそ
の不純物濃度、厚さl1 を適当に選定することによりデ
バイズ動作に直接関与しない。
Therefore, a high-performance heterojunction bipolar transistor can be obtained. In the embodiment of FIG. 1, a thin n-AlGaAs
Since a heterojunction is formed between the layer (24) and the P + -Al X Ga 1 -X As graded composition layer (23), the n-GaInP layer (25) has an appropriate impurity concentration and thickness l 1 . Does not directly affect the device operation.

尚、n−GaInP層(25)をエッチングして幅狭にして
も、エミッタ領域(34)の上部のn+−GaAs層(27)の幅
が維持されるのでエミッタ電極(28)との接触抵抗は小
さい。
Even if the n-GaInP layer (25) is etched and narrowed, the width of the n + -GaAs layer (27) above the emitter region (34) is maintained, so that the contact with the emitter electrode (28) is maintained. Resistance is small.

尚、上例においては、エミッタ電極(28)、ベース電
極(33)及びコレクタ電極(37)をいずれも一主面側に
形成したが、第2図に示すようにコレクタ電極(37)を
裏面側に形成して構成することもできる。この場合に
は、基盤としてはn+−GaAs基盤(41)を用いるようにな
す。
In the above example, the emitter electrode (28), the base electrode (33), and the collector electrode (37) are all formed on one main surface side. However, as shown in FIG. It can also be formed on the side. In this case, an n + -GaAs substrate (41) is used as the substrate.

又、上例においては、n−GaInP層(25)を用いた
が、之に代えてAlGaInP を用いることもできる。
In the above example, the n-GaInP layer (25) is used, but AlGaInP may be used instead.

また、上例においては、p+−AlGaAsのベース領域(3
5)上に薄いn−GaAs層(24)を介してn−GaInP層(2
5)を形成したが、p+−AlGaAs のベース領域(35)に接
してn−GaInP層(25)を形成することもできる。又、
ベース領域(35)としてAlGaAsに代えてGaInAsを用いる
こともできる。
In the above example, the p + -AlGaAs base region (3
5) An n-GaInP layer (2
Although 5) was formed, an n-GaInP layer (25) can be formed in contact with the base region (35) of p + -AlGaAs. or,
GaInAs can be used instead of AlGaAs as the base region (35).

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上述した本発明によれば、ヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタにおいて、ベース領域の厚さを500Å以下とす
ることにより、ベース走行時間を低減して高速のトラン
ジスタを構成することができる。また、エミッタ領域の
ベース領域に接近又は接する部分に化合物半導体層を設
け、この化合物半導体層とベース領域が選択エッチング
液に対して互いに大きなエッチング選択比を有して、か
つ化合物半導体層をエミッタ領域内の上層より幅狭に形
成することにより、選択エッチングによるベース電極取
出し領域の形成が容易となり、ベース領域の厚さを十分
薄くすることができる。また、エミッタサイズを縮小す
ることができる。従ってヘテロ接合バイポーラトランジ
スタのより高性能化を図ることができる。
According to the present invention described above, in a heterojunction bipolar transistor, a high-speed transistor can be formed by reducing the base transit time by setting the thickness of the base region to 500 ° or less. Further, a compound semiconductor layer is provided in a portion of the emitter region close to or in contact with the base region, the compound semiconductor layer and the base region have a large etching selectivity with respect to a selective etching solution, and the compound semiconductor layer is formed in the emitter region. By forming the base electrode narrower than the inner upper layer, the base electrode extraction region can be easily formed by selective etching, and the thickness of the base region can be sufficiently reduced. Further, the emitter size can be reduced. Therefore, higher performance of the heterojunction bipolar transistor can be achieved.

上述の本発明製法によれば、エミッタ領域の一部がベ
ース領域と選択エッチング液に対して互いに大きなエッ
チング選択比を有する積層構造を選択的にマスクする工
程と、第1の選択エッチング液により上部エミッタ領域
をエッチングする工程と、第2の選択エッチング液によ
り真性エミッタ領域をエッチングすると共にマスク下方
の真性エミッタ領域においてサイドエッチングする工程
とを有することにより、サイドエッチングによって真性
エミッタ領域をマスク及び上部エミッタ領域よりも幅狭
に形成することができる。
According to the method of the present invention described above, a step of selectively masking a laminated structure in which a part of the emitter region has a large etching selectivity with respect to the base region and the selective etching solution, and Etching the intrinsic emitter region with a second selective etchant and side-etching the intrinsic emitter region below the mask by side-etching the intrinsic emitter region with the mask and the upper emitter. It can be formed narrower than the region.

このとき、真性エミッタ領域をサイドエッチングして
も、上部エミッタ領域の幅は維持されるため、上部エミ
ッタ領域とエミッタ電極とのコンタクト抵抗は小さくな
る。
At this time, even if the intrinsic emitter region is side-etched, the width of the upper emitter region is maintained, so that the contact resistance between the upper emitter region and the emitter electrode is reduced.

上述の他の本発明製法によれば、エミッタ領域の一部
がベース領域と選択エッチング液に対して互いに大きな
エッチング選択比を有する積層構造を選択的にマスクす
る工程と、選択エッチング液によりエミッタ領域の一部
をエッチングすると共にマスク下方のエミッタ領域の一
部をサイドエッチングする工程とを有することにより、
サイドエッチングによってエミッタ領域の一部をマスク
よりも幅狭に形成することができる。
According to the above another method of the present invention, a step of selectively masking a laminated structure in which a part of the emitter region has a large etching selectivity with respect to the base region and the selective etching solution; And a step of side-etching a part of the emitter region below the mask, and
Part of the emitter region can be formed narrower than the mask by side etching.

これにより、ベース電極取り出し領域を容易に形成す
ることができると共に、エミッタサイズの縮小化された
トランジスタを製造することができる。従って、高性能
なヘテロ接合バイポーラトランジスタを製造することが
できる。
Thus, the base electrode extraction region can be easily formed, and a transistor with a reduced emitter size can be manufactured. Therefore, a high-performance heterojunction bipolar transistor can be manufactured.

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

第1図A〜Fは本発明によるヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタの一例を示す工程順の断面図、第2図は本発明
の他の例を示す断面図、第3図は従来のヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタの断面図である。 (25)はn−GaInP 層、(34)はエミッタ領域、(35)
はベース領域、(36)はコレクタ領域である。
1A to 1F are cross-sectional views showing an example of a heterojunction bipolar transistor according to the present invention in the order of steps, FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the present invention, and FIG. It is sectional drawing. (25) is an n-GaInP layer, (34) is an emitter region, (35)
Is a base region, and (36) is a collector region.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/331 H01L 29/205 H01L 29/73 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/331 H01L 29/205 H01L 29/73

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1導電型の化合物半導体からなるコレク
タ領域と、第2導電型の化合物半導体からなるベース領
域と、第1導電型の化合物半導体からなるエミッタ領域
とを有するヘテロ接合バイポーラトランジスタにおい
て、 上記エミッタ領域は上記ベース領域に近接又は接する部
分に化合物半導体層を有し、 上記化合物半導体層と上記ベース領域が選択エッチング
液に対して互いに大きなエッチング選択比を有し、 上記ベース領域の厚さが500Å以下であるヘテロ接合バ
イポーラトランジスタ。
1. A hetero-junction bipolar transistor having a collector region made of a first conductivity type compound semiconductor, a base region made of a second conductivity type compound semiconductor, and an emitter region made of a first conductivity type compound semiconductor. The emitter region has a compound semiconductor layer in a portion close to or in contact with the base region; the compound semiconductor layer and the base region have a large etching selectivity to a selective etching solution; A heterojunction bipolar transistor having a thickness of less than 500 mm.
【請求項2】上記化合物半導体層は、上記エミッタ領域
のうち該化合物半導体層の上層より幅狭に形成されてな
る請求項1に記載のヘテロ接合バイポーラトランジス
タ。
2. The heterojunction bipolar transistor according to claim 1, wherein said compound semiconductor layer is formed narrower than an upper layer of said compound semiconductor layer in said emitter region.
【請求項3】基板状に順次積層された第1導電型のGaAs
又はA1GaAs層を含むコレクタ領域と、第2導電型のGaAs
又はA1GaAs層を含むベース領域と、第1導電型のGaInP
層を含む真性エミッタ領域と、第1導電型のGaAs又はA1
GaAs層を含むエミッタ領域とを有し、 上記真性エミッタ領域は、上記エミッタ領域より幅狭に
形成されてなるヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
3. A GaAs of the first conductivity type sequentially laminated on a substrate.
Or a collector region including an A1 GaAs layer and GaAs of the second conductivity type.
Alternatively, a base region including an A1GaAs layer and a first conductivity type GaInP
An intrinsic emitter region including a layer and GaAs or A1 of the first conductivity type.
A heterojunction bipolar transistor having an emitter region including a GaAs layer, wherein the intrinsic emitter region is formed narrower than the emitter region.
【請求項4】第1導電型の化合物半導体からなるコレク
タ領域と、第2導電型の化合物半導体からなるベース領
域と、第1導電型の化合物半導体からなるエミッタ領域
とを有し、上記エミッタ領域の上記ベース領域に近接又
は接する部分に真性エミッタ領域を有し、該真性エミッ
タ領域は、上記ベース領域及び上記真性エミッタ領域よ
り上部の上部エミッタ領域と第1の選択エッチング液及
び第2の選択エッチング液に対して互いに大きなエッチ
ング選択比を有する積層構造からなるヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタの製造方法において、 上記積層構造を選択的にマスクする工程と、 上記第1の選択エッチング液により上記上部エミッタ領
域をエッチングする工程と、 上記第2の選択エッチング液により上記真性エミッタ領
域をエッチングすると共に上記マスク下方の真性エミッ
タ領域においてサイドエッチングする工程とを有するヘ
テロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
4. A semiconductor device comprising: a collector region made of a first conductivity type compound semiconductor; a base region made of a second conductivity type compound semiconductor; and an emitter region made of a first conductivity type compound semiconductor. Having an intrinsic emitter region near or in contact with the base region, wherein the intrinsic emitter region comprises a first selective etching solution, a second selective etching solution, and an upper emitter region above the base region and the intrinsic emitter region. In a method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor having a stacked structure having a large etching selectivity with respect to a liquid, a step of selectively masking the stacked structure, and etching the upper emitter region with the first selective etching solution And etching the intrinsic emitter region with the second selective etching solution. Method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor having a step of side-etching in the intrinsic emitter region of the mask downward while.
【請求項5】前記真性エミッタ領域にリンを含む層を有
する請求項4に記載のヘテロ接合バイポーラトランジス
タの製造方法。
5. The method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to claim 4, wherein said intrinsic emitter region has a layer containing phosphorus.
【請求項6】前記第2の選択エッチング液が塩酸系のエ
ッチング液である請求項5に記載のヘテロ接合バイポー
ラトランジスタの製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the second selective etching solution is a hydrochloric acid-based etching solution.
【請求項7】前記第1の選択エッチング液がリン酸系の
エッチング液である請求項6に記載のヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタの製造方法。
7. The method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to claim 6, wherein said first selective etching solution is a phosphoric acid-based etching solution.
【請求項8】前記コレクタ領域がGaAs又はA1GaAs層を含
み、前記ベース領域がGaAs又はA1GaAs層を含み、前記真
性エミッタ領域にGaInP層を含み、上部エミッタ領域がG
aAs又はA1GaAs層を含むことを特徴とする請求項4に記
載のヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
8. The collector region includes a GaAs or A1 GaAs layer, the base region includes a GaAs or A1 GaAs layer, the intrinsic emitter region includes a GaInP layer, and the upper emitter region includes a GaAs or A1 GaAs layer.
The method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to claim 4, comprising an aAs or A1GaAs layer.
【請求項9】第1導電型の化合物半導体からなるコレク
タ領域と、第2導電型の化合物半導体からなるベース領
域と、第1導電型の化合物半導体からなるエミッタ領域
とを有し、上記エミッタ領域の一部は、上記ベース領域
と選択エッチング液に対して互いに大きなエッチング選
択比を有する積層構造からなるヘテロ接合バイポーラト
ランジスタの製造方法において、 上記積層構造を選択的にマスクする工程と、 上記選択エッチング液により上記エミッタ領域の一部を
エッチングすると共に上記マスク下方のエミッタ領域の
一部をサイドエッチングする工程とを有するヘテロ接合
バイポーラトランジスタの製造方法。
9. An emitter region comprising a collector region made of a first conductivity type compound semiconductor, a base region made of a second conductivity type compound semiconductor, and an emitter region made of a first conductivity type compound semiconductor. A method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor having a laminated structure having a large etching selectivity with respect to the base region and the selective etching solution; selectively masking the laminated structure; Etching part of the emitter region with a liquid and side-etching a part of the emitter region below the mask.
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