JP3347947B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタ（以下、ＨＢＴと略記する）の製造方
法に関するもので、特に低消費電力回路への適用を目的
とし、微細トランジスタ寸法を有し、高電流増幅率で高
周波特性に優れたＨＢＴの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ＨＢＴは、エミッタにベースよりもバン
ドギャップの大きな半導体材料を用いることにより、
ベースの不純物濃度を高くしてもエミッタ注入効率を低
下させることなく大きな電流増幅率が得られること、
このためベース抵抗が低く抑えられること等、トランジ
スタの高性能化に有利な利点を多く有している。特に、
化合物半導体材料を用いると、電子輸送特性に優れて
いること、材料の選択によりヘテロ接合の組み合わせ
が広がること、電子デバイスのみならず光デバイスと
の融合も可能であること等、利点が増大する。

【０００３】化合物半導体を用いたＨＢＴは、一般に
（１００）面を主表面とする半導体基板上に目的の半導
体層をエピタキシャル成長させ、エッチングによってメ
サ構造を形成し、エミッタ層、ベース層、コレクタ層に
それぞれオーミックコンタクト電極を形成して製造され
る。

【０００４】この様なＨＢＴの寄生抵抗、寄生容量を減
らして高速化を図り、また、高集積化、低消費電力化を
図るためには、トランジスタ寸法の微細化が必要であ
る。しかし、トランジスタ寸法の微細化に伴い、エミッ
タ／ベース接合部分の表面周辺長に沿って発生する表面
再結合電流の影響が顕著となり、電流増幅率の低下を招
くことや素子寿命に悪影響を及ぼすこと等が懸念され
る。

【０００５】この表面再結合電流の発生に大きな影響を
与えるのが半導体表面に形成されるパッシベーション膜
である。パッシベーション膜を形成する時の損傷や応力
（ストレス）および膜中に含まれる水分等の不純物が半
導体界面を乱し、リーク電流増大を加速する。特に化合
物半導体ヘテロ構造材料は、半導体を構成する元素が２
種類以上でｐ−ｎ接合を形成する材料の組み合わせが多
岐に渡ることから、表面再結合電流の発生がパッシベー
ション膜の種類、製造方法に大きく依存する。例えば、
プラズマＣＶＤ法やスパッタ法で堆積させたシリコン酸
化膜やシリコン窒化膜は、堆積時に半導体表面に放射損
傷が導入されて表面再結合電流が増大する。またシリコ
ン酸化膜やシリコン窒化膜の応力も表面再結合電流増大
の一因となる。

【０００６】これらの理由から化合物半導体へテロ構造
デバイス、特にＩｎＰ基板に格子整合するＩｎＰ、Ｉｎ
ＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ等の材料系には、堆積時の半導
体結晶に及ぼす損傷が少なく、応力も緩和される有機系
薄膜が表面バッシベーション膜としてよく用いられてい
る。ポリイミドに代表される有機系薄膜は通常ワニス状
の高分子前駆体をスピンコーティングによってウェハ全
面に塗布し、キュアリング（ｃｕｒｉｎｇ＝硬化処理：
具体的には加熱や紫外線照射等）を行うことで硬化さ
せ、成膜が完了する。

【０００７】しかしながら、従来のポリイミドは重合中
に水分等の副次反応物が生成されるため、ポリイミド膜
を化合物半導体のパッシベーション膜に使用することは
信頼性の観点から好ましくない。このため膜中に副次生
成物を含まず、かつ低吸湿性と急速な水分放出性を示す
有機系薄膜としてサイクロテン樹脂、特にそのうちのＢ
ＣＢ（ビスベンゾシクロブテン）が有望である（例え
ば、“DAVID BURDEAUX,PAUL TOWNSEND and JOSEPH CAR
R, Journal of Electronic Materials, VoL.l9,No.12,
1990, pp.1357-1366”や“R.H.Heistand II et al., Th
e InternationalJournal of Microcircuits and Electr
onic Packaging, Vol.15, No.4, 1992,pp183-194”に例
示されている）。このＢＣＢ樹脂はポリイミドよりもキ
ュアリング温度が低い、平坦性、耐薬品性、耐溶剤性に
優れている等の化合物半導体に有利な特徴を有する。

【０００８】しかしながら、キュアリング後完全に硬化
したＢＣＢをエッチングする方法は、反応種としてフッ
素（Ｆ）を含んだプラズマエッチング法に限定される。
これはＢＣＢの分子構造内にＳｉ−Ｏ−Ｓｉ（シリコン
−酸素−シリコン）の結合が存在するためであり、通常
ポリイミドで行われている酸素プラズマエッチングでは
このＳｉ−Ｏ−Ｓｉの結合を完全に切断することが出来
ないからである。

【０００９】ＢＣＢ膜でパッシベーションされたＨＢＴ
の配線用コンタクトスルーホールを形成するためには、
通常フォトレジストでＢＣＢ薄膜上にｇ線、ｉ線等の光
露光でパタニングした後、このフォトレジストをマスク
にＢＣＢ薄膜をプラズマエッチングして電極金属を露出
させる。しかし、フォトレジストとＢＣＢ膜はどちらも
炭素元素を主骨格とした高分子であるため、プラズマエ
ッチングに対するエッチングレートはほぼ同じであり、
選択性を持たせることが出来ない。そのためフォトレジ
ストマスクでＢＣＢ膜をプラズマエッチングすると、フ
ォトレジストのエッチングレートが速いためサイドエッ
チングがプラズマエッチング中に進行し、パタンが拡が
ってしまう。

【００１０】特に、最も狭いコンタクトスルーホールが
必要なエミッタ電極に対して微細化が困難となる。例え
ば、０.８μｍ幅のエミッタ電極上のＢＣＢ薄膜に光露
光法の限界である０.４μｍ幅のフォトレジストパタン
（開孔部）を形成し、膜厚０.５μｍ程度のＢＣＢ薄膜
をプラズマエッチングする場合、フォトレジストマスク
のサイドに片側０.２ミクロン以上のエッチングが入る
ため、幅０.８μｍ以下のコンタクトスルーホールを形
成することは困難であり、パタン合わせ精度を考えると
幅１.０μｍ以下のエミッタ電極を有する微細ＨＢＴ素
子の高集積化は実現しがたい。

【００１１】微細ＨＢＴのエミッタ電極から配線を取り
出すもう一つの方法は、ウェハ全面に堆積させた絶縁膜
をエッチバックしてエミッタ電極のみを露出させる“エ
ミッタ電極頭出し”の手法である。しかし、エッチバッ
クの制御の難しさ、およびパタン依存性があることか
ら、このエミッタ電極頭出し法よりもコンタクトスルー
ホールを形成する方が微細ＨＢＴの高集積化に適してい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、膜中に
副次生成物を含まず、かつ低吸湿性と急速な水分放出性
を示し、半導体表面のパッシベーション膜に適している
ＢＣＢ膜をエッチングするには、従来ポリイミドで用い
られている酸素プラズマエッチングでは充分なエッチン
グが実現出来ない。これはＢＣＢの分子構造中にＳｉ−
Ｏ−Ｓｉ結合が含まれているためである。

【００１３】また、このＢＣＢ薄膜を化合物半導体ＨＢ
Ｔの表面パッシベーション膜に用い、コンタクトスルー
ホールを形成するためには、フォトレジストでパタニン
グしたマスクを用いてエッチングを行う必要があるが、
ＢＣＢ薄膜のエッチング中にフォトレジストマスクのサ
イドエッチングが顕著になり、微細寸法のコンタクトス
ルーホールの形成が困難となる。通常の光露光ではフォ
トレジストに０.４μｍ幅の開孔部を形成するのが限界
で、エッチング中のフオトレジストに対するサイドエッ
チング量、合わせ精度を考慮すると１.０μｍよりも狭
い開孔部を均一性良く形成するのは非常に困難である、
等の問題があった。

【００１４】本発明は、上記のごとき従来技術の問題を
解決するためになされたものであり、高電流増幅率、良
好な高周波特性、信頼性に優れた微細寸法のＨＢＴを可
能とする半導体装置の製造方法を提供することを目的と
する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、化合物半導体を用いた半導体装
置の製造方法において、炭素元素を主骨格とし、かつ、
分子構造中にシリコン−酸素−シリコンの化学結合を含
有するワニス状高分子前駆体をスピンコーティング法に
よって半導体装置の表面に塗布した後、キュアリングす
ることによって該ワニス状高分子前駆体を完全に硬化さ
せることにより、半導体装置の表面を保護するパッシベ
ーション膜を形成する工程と、前記パッシベーション膜
上に前記キュアリング温度より低い温度でシリコン酸化
膜（ＳｉＯ_２）を形成し、該シリコン酸化膜を用いて前
記パッシベーション膜を選択的にエッチングすることに
より、配線用コンタクトホールを形成する工程と、を備
えている。本発明においては、請求項１に記載のよう
に、化合物半導体を用い、コレクタコンタクト層、コレ
クタ層、ベース層、エミッタ層及びエミッタコンタクト
層が順次積層されたメサ型のヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタである半導体装置の製造方法において、前記コ
レクタコンタクト層上、前記ベース層上、及び前記エミ
ッタコンタクト層上に、それぞれコレクタ電極、ベース
電極、及びエミッタ電極を形成する工程と、前記コレク
タ電極、ベース電極、及びエミッタ電極を形成する工程
の後にサイクロテン樹脂をスピンコーティング法によっ
て前記電極を有する半導体装置の全表面に塗布した後、
キュアリングすることによって該サイクロテン樹脂を完
全に硬化させることにより、前記コレクタ電極、ベース
電極、及びエミッタ電極を有する半導体装置の全表面を
保護するパッシベーション膜を形成する工程と、前記パ
ッシベーション膜上に前記キュアリングの温度より低い
温度でシリコン酸化膜（ＳｉＯ _２ ）を形成し、該シリコ
ン酸化膜を、通常のフォトレジストをマスクにして六フ
ッ化エタン（Ｃ _２ Ｆ _６ ）ガスを用いた反応性イオンエッ
チング法によってエッチングした後、前記パッシベーシ
ョン膜を、六フッ化硫黄（ＳＦ _６ ）と酸素（Ｏ _２ ）の混
合ガスを用いた反応性イオンエッチング法により、前記
シリコン酸化膜に対して選択的にエッチングすることに
より、前記コレクタ電極上、前記ベース電極上、及びエ
ミッタ電極上に配線用コンタクトホールを同時に形成す
る工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法を構 成する。 また、本発明においては、請求項２に記
載のように、前記サイクロテン樹脂はビスベンゾシクロ
ブテン（ＢＣＢ）であることを特徴とする請求項１に記
載の半導体装置の製造方法を構成する。 また、本発明に
おいては、請求項３に記載のように、また、請求項３に
記載の発明においては、前記キュアリングの温度は、少
なくともベース層にベース電極をオーミック接合させる
ためのオーミックアロイ温度よりも低いことを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方
法を構成する。

【００１６】なお、前記キュアリング（硬化処理）とし
ては、所定の温度（一般に樹脂メーカの定めた保証温
度）で加熱する方法を用いるが、シリコン酸化膜を形成
する際の温度が前記のキュアリング温度以上であるとパ
ッシベーション膜に何らかの化学変化を生じるおそれが
あるので、シリコン酸化膜はキュアリング温度以下で形
成することが望ましい。

【００１７】また、前記配線用コンタクトホールを形成
する工程は、例えば、請求項１に記載のように、前記パ
ッシベーション膜上に形成したシリコン酸化膜（ＳｉＯ
_２）を、通常のフォトレジストをマスクにして六フッ化
エタン（Ｃ_２Ｆ_６）ガスを用いた反応性イオンエッチン
グ法によってエッチングした後、前記パッシベーション
膜を、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）と酸素（Ｏ_２）の混合ガ
スを用いた反応性イオンエッチング法により、前記シリ
コン酸化膜に対して選択的にエッチングするものであ
る。

【００１８】また、前記ワニス状高分子前駆体は、例え
ば請求項１に記載のように、サイクロテン樹脂、請求項
２に記載のように、ビスベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）
を用いることが出来る。

【００１９】また、例えば請求項３に記載のように、半
導体装置がメサ型のヘテロ接合バイポーラトランジスタ
の場合においては、前記キュアリング温度がベース層に
ベース電極をオーミックに接合させるためのオーミック
アロイ温度よりも高い場合には、アロイの範囲が拡大す
る等の好ましくない作用が生じるおそれがあるので、キ
ュアリング温度は少なくともアロイ温度よりも低い温度
にすることが望ましい。また、同様の理由により、電界
効果トランジスタの場合には、前記キュアリング温度
は、少なくともソース又はドレインのイオン注入領域の
活性化熱処理温度、またはオーミック電極作製のための
オーミックアロイ温度よりも低い温度にすることが望ま
しい。

【００２０】前記のごとく、高電流増幅率、高周波特
性、信頼性に優れた微細寸法のＨＢＴの実現には、半導
体表面のパッシベーション膜の選択が極めて重要である
が、特に化合物半導体では絶縁膜を堆積するときの損
傷、ストレスが半導体界面に悪影響を与え、ペリフェリ
ー成分が支配的となる微細サイズＨＢＴの信頼性を含め
た特性劣化を招いてしまう。堆積時の損傷、ストレスが
少ないパッシベーション膜としては有機系絶縁膜が望ま
しく、その中でも膜中に副次生成物を含まず、かつ低吸
湿性と急速な水分放出性を示すサイクロテン樹脂、特に
ＢＣＢ樹脂膜が化合物半導体表面のパッシベーション膜
として最適である。

【００２１】本発明においては、上記のようなサイクロ
テン樹脂、特にＢＣＢ樹脂膜を化合物半導体表面のパッ
シベーション膜として用い、かつ微細なコントタクトホ
ールの形成を可能としたものである。

【００２２】例えば、パッシベーション膜に上記のＢＣ
Ｂ膜を用いて０.８μｍ以下の電極上配線用コンタクト
スルーホールを有するメサ型ＨＢＴを形成することは、
下記の工程によって可能である。 （１）少なくとも分子構造中にシリコン−酸素−シリコ
ンの化学結合を含有し炭素元素を主骨格とするワニス状
ＢＣＢ前駆体をメサ型ＨＢＴを搭載したウェハ上にスピ
ンコーティング法によって塗布し、少なくとも上記ＨＢ
Ｔのベース電極オーミックアロイ温度よりも低い温度で
キュアリングすることにより、上記ＢＣＢ樹脂を完全に
硬化させ、上記ＨＢＴの表面保護を担う有機系薄膜パッ
シベーション膜を製造する工程。 （２）上記ＢＣＢ薄膜上にシリコン酸化膜を少なくとも
上記ＢＣＢ薄膜製造時のキュアリング温度を越えない成
膜温度で堆積する工程。 （３）上記シリコン酸化膜上にパタニングされたフォト
レジストをマスクにして、少なくとも上記シリコン酸化
膜を六フッ化エタン（Ｃ_２Ｆ_６）ガスを用いた反応性イ
オンエッチング（ＲＩＥ）法でエッチングした後、六フ
ッ化硫黄（ＳＦ_６）と酸素（Ｏ_２）の混合ガスを用いた
ＲＩＥ法で上記ＢＣＢ薄膜を上記シリコン酸化膜に対し
て選択的にエッチングすることにより、微細寸法のエミ
ッタ電極配線用コンタクトホールを形成する工程。

【００２３】上記のように本発明においては、パッシベ
ーション膜として優れた性能を有してはいるが加工の難
しいワニス状高分子前駆体（例えばＢＣＢ膜）に対し
て、微細サイズの配線コンタクト用開孔部を光露光フォ
トリソグラフィ及びＲＩＥ法で再現性良く形成できるた
め、エミッタ電極幅１.０μｍ以下の微細ＨＢＴの高集
積化が実現できる。したがって高電流増幅率および良好
な高周波特性を実現することが出来る。また、パッシベ
ーション膜として低吸湿性と急速な水分放出性を有する
ワニス状高分子前駆体（例えばＢＣＢ膜）を用いるた
め、表面再結合電流が少なく信頼性にも優れた微細寸法
のＨＢＴを提供することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明によるＩｎＰ／ＩｎＧａＡ
ｓ系ＨＢＴの製造方法を図１〜図１０および図１１を用
いて説明する。図１〜図１０は、本実施の形態における
製造方法の工程順に、それぞれの工程で形成された断面
構造を示す図であり、逆メサ構造があらわれる（０１
１）面方位から見た断面構造概略図である。ただし、上
記の面方位の表示における「１」は「１」の逆方位を示
す。また、各図においては、主として当該工程で形成ま
たは処理された部分については斜線を施すと共に符号と
名称を記載し、前図と同じ部分は符号のみを付してい
る。また、図１１は、本発明の方法で形成したＨＢＴの
概略平面図であり、主として電極とスルーホールの配置
を示している。

【００２５】本実施の形態における製造方法は、エミッ
タ電極を先付けにしてベース電極を自己整合的に形成す
るプロセスに基づいており、各電極は蒸着及びリフトオ
フ法によって形成される。なお、この形成方法の基本プ
ロセスは特願平３−２９５８８６号に例示されている。

【００２６】まず、図１は、（１００）面を主表面とす
る半絶縁性ＩｎＰ基板１上に、ＭＯＶＰＥ、ガスソース
ＭＢＥ等のエピタキシャル成長法によって、コレクタに
オーミック性抵抗を形成するための高濃度ｎ型不純物を
含むＩｎＧａＡｓコレクタコンタクト層２、ＩｎＰとＩ
ｎＧａＡｓから構成されるコレクタ層３、高濃度ｐ型不
純物をドープしたＩｎＧａＡｓベース層４、ｎ型不純物
をドープしたＩｎＰエミッタ層５、エミッタにオーミッ
ク性抵抗を形成するための高濃度ｎ型不純物をドープし
たＩｎＧａＡｓエミッタコンタクト層６を順次エピタキ
シャル成長させた積層構造を示す。

【００２７】ＩｎＰとＩｎＧａＡｓから構成されるコレ
クタ層３は、超高速、高耐圧用にバンド構造が設計され
ており、本実施の形態ではｎ型不純物をドープしたＩｎ
Ｐ層３−１、ｎ型不純物をドープしたＩｎＧａＡｓ層３
−２、アンドープＩｎＧａＡｓ層３−３を順次エピタキ
シャル成長させたエピ層構造を用いている。

【００２８】次に、図２は、図１に示した積層構造体の
ＩｎＧａＡｓエミッタコンタクト層６の上にエミッタ電
極７を形成する工程を示している。このエミッタ電極７
は、蒸着及びリフトオフ法で形成されるＴｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕ／Ｐｔ／Ｔｉ積層構造あるいはスパッタ法及びＲＩＥ
法で形成されるＷＳｉＮ膜からなる。この時、エミッタ
電極７の平面形状は、図１１に示した様に六角形をなし
ており、（０１１）面方位がエミッタ長を形成し、エミ
ッタ幅に（０１１）面方位を含まないことが特徴である
（S.Yamahata,K.Kurishima,H.Ito,and Y.Matsuoka,“IE
EE GaAs IC Symposium” 1995,pp.163-166に例示されて
いる）。

【００２９】次に、図３は、上記エミッタ電極７をマス
クにして、電子共鳴サイクロトロンで励起させたプラズ
マ源を用いた反応性イオンエッチング（ＥＣＲＲＩＥ）
を用い、塩素／アルゴン混合ガスで異方性エッチング
（塩素ガスにアルゴンガスを添加することでエッチング
マスクに対してエッチング側面の垂直性が実現できる）
を少なくともＩｎＧａＡｓエミッタコンタクト層６に達
するまで行った後、クエン酸／過酸化水素水溶液により
ＩｎＧａＡｓエミッタコンタクト層６をＩｎＰエミッタ
層５に対して選択的にエッチングし、次に塩酸／リン酸
溶液でＩｎＰエミッタ層５をＩｎＧａＡｓベース層４に
対して選択的にエッチングする工程を示している。

【００３０】ＩｎＧａＡｓエミッタコンタクト層６はサ
イドエッチングされ、エミッタ電極７のマスク下にアン
ダーカット領域が形成される。ＩｎＰエミッタ層５はこ
のＩｎＧａＡｓエミッタコンタクト層６をマスクにして
エッチングされることになる。上記のようにＥＣＲＲＩ
Ｅと選択ウェットエッチングの組み合わせを用いること
により、面内均一性、再現性に優れたエミッタ電極７の
下に適当量のアンダーカット領域を含むエミッタメサ構
造を実現することができる。

【００３１】次に、図４は、上記のエミッタメサ構造上
の全面およびＩｎＧａＡｓベース層４上の所定部分にＰ
ｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層構造のベース電極８を蒸着及
びリフトオフ法で形成する工程を示したものである。エ
ミッタ電極７下にアンダーカット領域が形成されている
ため、蒸着されたベース電極８はＩｎＰエミッタ層５と
短絡することなく、寄生ベース抵抗、ベース／コレクタ
接合容量が極めて小さいセルフアラインＩｎＰエミッタ
／ＩｎＧａＡｓベース構造が形成できる。また、エミッ
タ電極７の平面形状が、順メサ構造が現れベース電極８
とＩｎＰエミッタ層５との短絡を招く（０１１）面方位
を含まないため、ＩｎＰエミッタ層５の選択ウェットエ
ッチングが必要最低量で済み、面内均一性、再現性に優
れる。また、ベース電極のメタルリフトオフ後３００℃
でオーミック熱処理を行うことにより、良好なオーミッ
ク接触抵抗が得られる。なお、この工程で形成されたベ
ース電極のうち、エミッタ電極の上に形成された部分
８’は、エミッタ電極と一緒になってエミッタ電極７と
なる。

【００３２】次に、図５は、フォトレジストマスクを用
いて、ＩｎＧａＡｓベース層４及びＩｎＰ／ＩｎＧａＡ
ｓコレクタ層３をクエン酸／過酸化水素水溶液、塩酸／
リン酸溶液を用いて選択的にウェットエッチングするこ
とにより、ＩｎＧａＡｓコレクタコンタクト層２を露出
させ、その後、蒸着及びリフトオフ法でＴｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕ／Ｐｔ／Ｔｉ積層構造のコレクタ電極９を形成する工
程を示したものである。

【００３３】次に、図６は、フォトレジストマスクを用
いてＩｎＧａＡｓコレクタコンタクト層９をクエン酸／
過酸化水素水溶液でウェットエッチングすることによ
り、能動素子部以外をメサエッチングして素子間分離
（図示せず）を行った後、ウェハ全面にサイクロテン樹
脂ＢＣＢをスピンコーティングし、２５０℃のキュアリ
ングを施して半導体表面にＢＣＢパッシベーション膜１
０を形成する工程を示したものである。ＢＣＢ前駆体は
粘性が低いため平坦性に優れており、配線プロセスにと
って段切れ等のトラブルが回避できるので有効である。

【００３４】上記のキュアリング温度は、一般には樹脂
メーカの保証温度で行なうが、少なくとも前記図４で示
したベース電極のメタルリフトオフ後のオーミック熱処
理温度よりも低い温度に設定する。これは熱処理温度よ
りも高い温度を印加することによってアロイ範囲の拡大
等の好ましくない作用を避けるためである。なお、本実
施の形態とは異なるが、電界効果トランジスタの場合に
おいても、上記と同様の理由により、キュアリング温度
は、少なくともソース又はドレインのイオン注入領域の
活性化熱処理温度、またはオーミック電極作製のための
オーミックアロイ温度よりも低い温度にすることが望ま
しい。

【００３５】また、図４に示すように、エミッタ電極
７、ベース電極８、コレクタ電極９の位置（ＢＣＢ膜表
面からの深さ）が異なるため、それぞれの電極上に塗布
されたＢＣＢの膜厚は異なっている。本実施の形態では
ＢＣＢの膜厚はエミッタ電極上は０.２μｍ、ベース電
極上は０.７μｍ、コレクタ電極上は０.９μｍ程度であ
る。

【００３６】次に、図７は、上記ＢＣＢパッシベーショ
ン膜１０を全面に塗布したウェハ全面にプラズマＣＶＤ
法でシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂）１１を堆積した後、エ
ミッタ電極７上にパッド配線コンタクトスルーホール用
のパタニングをフオトレジスト１２で行う工程を示した
ものである。なお、このシリコン酸化膜１１は層間絶縁
膜として用いられる。このとき図１１の平面図に示した
ように、エミッタ電極７と同時にベース電極８、コレク
タ電極９上にもパッド配線コンタクトスルーホールのパ
ターンが形成される。

【００３７】なお、シリコン酸化膜１１を形成する際の
温度が前記のキュアリング温度以上であると、ＢＣＢパ
ッシベーション膜１０に何らかの化学変化を生じるおそ
れがあるので、シリコン酸化膜１１はキュアリング温度
以下で形成することが望ましい。

【００３８】次に、図８は、上記シリコン酸化膜１１を
六フッ化エタン（Ｃ₂Ｆ₆）ガスを用いた反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）法でエッチングし、開孔部１３を形
成する工程を示したものである。六フッ化エタンガスを
用いることによってフォトレジスト１２との選択性があ
る程度確保でき、かつ垂直方向のみの異方性エッチング
が可能である。

【００３９】実際のＣ₂Ｆ₆−ＲＩＥを用いたエッチング
レートの一実施例としては、ガス流量：５０ｓｃｃｍ、
ガス圧：２Ｐａ、ＲＦパワー：１００Ｗ（パワー密度：
０.１４Ｗ／ｃｍ²）、基板材質：テフロン、温度：室
温、としたエッチング条件において、フォトレジスト：
２５ｎｍ／ｍｉｎ、ＳｉＯ₂：３５ｎｍ／ｍｉｎ程度で
ある。この実施例ではＳｉＯ₂の膜厚：３００ｎｍ、フ
ォトレジスト：１.２μｍ程度である。

【００４０】次に、図９は、上記フォトレジスト／シリ
コン酸化膜開孔部１３をマスクにして、六フッ化硫黄と
酸素の混合ガスを用いたＲＩＥ法でＢＣＢパッシベーシ
ョン膜１０をエッチングすることにより、コンタクトス
ルーホール１４を形成する工程を示したものである。

【００４１】なお、図９にはエミッタ電極７上のコンタ
クトスルーホール１４のみを示したが、図１１の平面図
からわかるようにベース電極８、コレクタ電極９上にも
同時にコンタクトスルーホールを形成する。図１１にお
いては、エミッタ電極７、ベース電極８およびコレクタ
電極９上のそれぞれのコンタクトスルーホールを１４−
１、１４−２、１４−３で示している。また、１５−
１、１５−２、１５−３はそれぞれのパッド配線を示
す。

【００４２】前記のように、ＢＣＢパッシベーション膜
１０の厚さは最も厚いコレクタ電極９上で０.９μｍ程
度、最も薄いエミッタ電極７上で０.２μｍ程度であ
り、コレクタ電極９上のＢＣＢ膜を全て除去するにはエ
ミッタ電極７上のＢＣＢ膜がかなりのオーバーエッチン
グになるが、六フッ化硫黄ガスと酸素の混合ガスを用い
ることでシリコン酸化膜１１のマスクに対して選択性が
とれるので、オーバーエッチングを行ってもシリコン酸
化膜１１のマスクは大幅に後退することはない。このた
め一回の工程で微細寸法のエミッタ電極７、ベース電極
８、コレクタ電極９上のパッド配線コンタクトスルーホ
ール１４が形成でき、スループットが短縮できる。

【００４３】実際のＳＦ₆−ＩＲＥを用いたエッチング
レートの一実施例としては、ガス流量：六フッ化硫黄５
０ｓｃｃｍ／酸素５０ｓｃｃｍ、ガス圧：１Ｐａ、ＲＦ
パワー：７０Ｗ、基板材質：テフロン、温度：室温、の
エッチング条件において、ＢＣＢ：１１５ｎｍ／ｍｉ
ｎ、フォトレジスト：１０５ｎｍ／ｍｉｎ、ＳｉＯ₂：
２０ｎｍ／ｍｉｎ程度である。

【００４４】なお、六フッ化硫黄と酸素の混合ガスのＲ
ＩＥの代わりに、六フッ化エタンガスＲＩＥを用いてＢ
ＣＢのエッチングを行なった場合には、六フッ化エタン
ガスに対するＢＣＢとシリコン酸化膜のエッチングレー
トが同程度なので大幅な選択性がとれないため、長時間
のエッチングが必要となり、微細寸法パタンの形成には
不利である。

【００４５】次に、図１０は、上記コンタクトスルーホ
ール１４を通してエミッタ電極７、ベース電極８、コレ
クタ電極９上にパッド配線１５を形成する工程である。
この場合、パッド配線メタルは厚いＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ
（２０／２０／１２００ｎｍ）積層構造を用いている。

【００４６】上記のように、図１〜図１０に示した工程
により、パッシベーション膜として優れた性能を有して
はいるが加工の難しいＢＣＢ樹脂膜に対して、微細サイ
ズの配線コンタクト用開孔部を再現性良く形成できる。

【００４７】なお、上記実施の形態においては、特にＩ
ｎＰ／ＩｎＧａＡｓ系における最も基本的な構造につい
て説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
く、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ／Ｇａ
Ａｓ、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ系等の他の材料系を用いた
ＨＢＴへも適用できることはいうまでもない。また、こ
こでは、半導体装置がヘテロ接合バイポーラトランジス
タの場合について説明したが、半導体装置が電界効果ト
ランジスタでも良いことは言うまでもない。

【００４８】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明において
は、パッシベーション膜として優れた性能を有してはい
るが加工の難しいワニス状高分子前駆体（例えばＢＣＢ
膜）に対して、微細サイズの配線コンタクト用開孔部を
光露光フォトリソグラフィ及びＲＩＥ法で再現性良く形
成できるため、エミッタ電極幅１.０μｍ以下の微細Ｈ
ＢＴの高集積化が実現できる。したがって高電流増幅率
および良好な高周波特性を実現することが出来る。ま
た、パッシベーション膜として低吸湿性と急速な水分放
出性を有するワニス状高分子前駆体（例えばＢＣＢ膜）
を用いるため、表面再結合電流が少なく信頼性にも優れ
た微細寸法のＨＢＴを提供することができる、という効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における第１の工程で形
成された結果を示す断面図。

【図２】本発明の一実施の形態における第２の工程で形
成された結果を示す断面図。

【図３】本発明の一実施の形態における第３の工程で形
成された結果を示す断面図。

【図４】本発明の一実施の形態における第４の工程で形
成された結果を示す断面図。

【図５】本発明の一実施の形態における第５の工程で形
成された結果を示す断面図。

【図６】本発明の一実施の形態における第６の工程で形
成された結果を示す断面図。

【図７】本発明の一実施の形態における第７の工程で形
成された結果を示す断面図。

【図８】本発明の一実施の形態における第８の工程で形
成された結果を示す断面図。

【図９】本発明の一実施の形態における第９の工程で形
成された結果を示す断面図。

【図１０】本発明の一実施の形態における第１０の工程
で形成された結果を示す断面図。

【図１１】本発明の一実施の形態における素子の概略平
面図。

【符号の説明】

１…ＩｎＰ基板 ２…ＩｎＧａＡｓコレクタコンタクト層 ３…コレクタ層 ３−１…ＩｎＰ層 ３−２…ＩｎＧａＡｓ層 ３−３…ＩｎＧａＡｓ層 ４…ＩｎＧａＡｓベース層 ５…ＩｎＰエミッタ層 ６…ＩｎＧａＡｓエミッタコンタクト層 ７…エミッタ電極 ８…ベース電極 ９…コレクタ電極 １０…ＢＣＢパッシベーション膜 １１…シリコン酸化膜 １２…フォトレジスト １３…開孔部 １４…パッド配線コンタクトスルーホール １４−１…エミッタ電極上のコンタクトスルーホール １４−２…ベース電極上のコンタクトスルーホール １４−３…コレクタ電極上のコンタクトスルーホール １５…パッド配線 １５−１…エミッタ電極のパッド配線 １５−２…ベース電極のパッド配線 １５−３…コレクタ電極のパッド配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−275446（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−206638（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−167596（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−45914（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−312421（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−181087（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−17798（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−124919（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−50425（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−142507（ＪＰ，Ａ) ＤＡＶＩＤ ＢＵＲＤＥＡＵＸ，ｅ ｔ．ａｌ．，”Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂ ｕｔｅｎｅ（ＢＣＢ）Ｄｉｅｌｅｃｔｒ ｉｃｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｆａｂｒｉｃ ａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓ ｉｔｙ，Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｍｕｌｔ ｉｃｈｉｐ Ｍｏｄｕｌｅｓ”，Ｊｏｕ ｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｒｉｃａｔｉｏ ｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ, Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｍｕｌｔｉｃｈｉ ｐ Ｍｏｄｕｌｅｓ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔ ｅｒｉａｌｓ，1990年12月31日，Ｖｏ ｌ．19，Ｎｏ．12，ｐｐ．1357−1366 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/33 - 21/331 H01L 29/68 - 29/737 H01L 21/31 H01L 21/3105 - 21/314 H01L 21/316 H01L 21/318 - 21/32 H01L 21/3205 - 21/321 H01L 21/3213 - 21/3215 H01L 21/768

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】化合物半導体を用い、コレクタコンタクト
   層、コレクタ層、ベース層、エミッタ層及びエミッタコ
   ンタクト層が順次積層されたメサ型のヘテロ接合バイポ
   ーラトランジスタである半導体装置の製造方法におい
   て、前記コレクタコンタクト層上、前記ベース層上、及
   び前記エミッタコンタクト層上に、それぞれコレクタ電
   極、ベース電極、及びエミッタ電極を形成する工程と、
   前記コレクタ電極、ベース電極、及びエミッタ電極を形
   成する工程の後にサイクロテン樹脂をスピンコーティン
   グ法によって前記電極を有する半導体装置の全表面に塗
   布した後、キュアリングすることによって該サイクロテ
   ン樹脂を完全に硬化させることにより、前記コレクタ電
   極、ベース電極、及びエミッタ電極を有する半導体装置
   の全表面を保護するパッシベーション膜を形成する工程
   と、前記パッシベーション膜上に前記キュアリングの温
   度より低い温度でシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）を形成
   し、該シリコン酸化膜を、通常のフォトレジストをマス
   クにして六フッ化エタン（Ｃ _２ Ｆ _６ ）ガスを用いた反応
   性イオンエッチング法によってエッチングした後、前記
   パッシベーション膜を、六フッ化硫黄（ＳＦ _６ ）と酸素
   （Ｏ _２ ）の混合ガスを用いた反応性イオンエッチング法
   により、前記シリコン酸化膜に対して選択的にエッチン
   グすることにより、前記コレクタ電極上、前記ベース電
   極上、及び前記エミッタ電極上に配線用コンタクトホー
   ルを同時に形成する工程と、を含むことを特徴とする半
   導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】前記サイクロテン樹脂はビスベンゾシクロ
   ブテン（ＢＣＢ）であることを特徴とする請求項１に記
   載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】前記キュアリングの温度は、少なくともベ
   ース層にベース電極をオーミック接合させるためのオー
   ミックアロイ温度よりも低いことを特徴とする請求項１
   または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。