JP3470065B2 - Semiconductor integrated circuit and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor integrated circuit and manufacturing method thereof

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JP3470065B2
JP3470065B2 JP22199299A JP22199299A JP3470065B2 JP 3470065 B2 JP3470065 B2 JP 3470065B2 JP 22199299 A JP22199299 A JP 22199299A JP 22199299 A JP22199299 A JP 22199299A JP 3470065 B2 JP3470065 B2 JP 3470065B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路と
その製造方法に関するものであり、特に、超高速・低消
費電力ディジタル回路への適用に好適な、信頼性、高周
波特性、製造歩留まり、集積回路特性のウェハ面内均一
性と再現性に優れたヘテロ接合バイポーラトランジスタ
集積回路とその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit and a method of manufacturing the same, and particularly to reliability, high frequency characteristics, manufacturing yield and integration suitable for application to ultra high speed and low power consumption digital circuits. The present invention relates to a heterojunction bipolar transistor integrated circuit excellent in in-plane uniformity and reproducibility of circuit characteristics and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(以
下、HBTと略記する)は、エミッタにべースよりもバ
ンドギャップの大きな半導体材料を用いることにより、
べース層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高い電流利得が得られること、この
ためべ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特徴を多く有している。
2. Description of the Related Art In a heterojunction bipolar transistor (hereinafter abbreviated as HBT), a semiconductor material having a band gap larger than that of a base is used for an emitter.
High current gain without lowering the emitter injection efficiency even if the impurity concentration of the base layer is increased, and thus the base resistance can be kept low. Have many.

【0003】特に、III-V族化合物半導体を用いると、
その優れた電子輸送特性、材料の選択によりヘテロ構造
の組み合わせの範囲が拡がること、電子デバイスのみな
らず光デバイスとの共集積化も可能であること等利点が
増大する。更に、この中で、GaAsよりも熱伝導率の
高い半絶縁性InP基板に格子整合したInP/InG
aAsヘテロ構造は、選択ウエットエッチングによりべ
ース層の面出しが容易である、InGaAsべース層の
表面再結合電流がGaAsに較べ低いためサイズ効果が
少なく高い電流利得を有する微細寸法素子が容易に実現
できる、ターンオン電圧が低い、InGaAsの電子移
動度が高い等、優れた特徴を有し、また、ターンオン電
圧のウェハ面内均一性に優れる、相互コンダクタンス
(gm)が高い等、超高速・低消費電力用集積回路とし
て高いポテンシャルを有する。
In particular, when a III-V group compound semiconductor is used,
Its excellent electron transport characteristics, the range of combinations of heterostructures can be expanded by the selection of materials, and the co-integration with not only electronic devices but also optical devices is possible, thus increasing the advantages. Further, among these, InP / InG lattice-matched to a semi-insulating InP substrate having a higher thermal conductivity than GaAs.
In the aAs heterostructure, it is easy to surface the base layer by selective wet etching. Since the surface recombination current of the InGaAs base layer is lower than that of GaAs, the size effect is small and a fine dimension element having a high current gain is obtained. It has excellent characteristics such as easy realization, low turn-on voltage, and high electron mobility of InGaAs. It also has excellent in-plane uniformity of turn-on voltage and high mutual conductance (gm).・ High potential as an integrated circuit for low power consumption.

【0004】一般に、化合物半導体集積回路製作で重要
となるのは、素子パッシベーション膜の選択、素子平坦
化、及び負荷抵抗、MIMキャパシタ(金属-絶縁体-金
属キャパシタ)、配線等を配置する下地絶縁膜の選択で
ある。特に、負荷抵抗は発熱を伴うため、下地絶縁膜の
材料に対し高い熱伝導性と信頼性が求められ、膜厚制御
が容易でピンホールの少ないプラズマCVD法(プラズ
マ化学気相堆積法)あるいはスパッタ法で堆積した薄い
SiO2膜やSi34膜がよく用いられる。
Generally, in the production of compound semiconductor integrated circuits, it is important to select an element passivation film, to flatten the element, and to provide a load resistance, a base insulation for arranging a MIM capacitor (metal-insulator-metal capacitor), wiring, etc. Membrane selection. In particular, since the load resistance is accompanied by heat generation, high thermal conductivity and reliability are required for the material of the base insulating film, and the film thickness control is easy and the plasma CVD method (plasma chemical vapor deposition method) with few pinholes or A thin SiO 2 film or Si 3 N 4 film deposited by sputtering is often used.

【0005】GaAs系HBTでは酸素、アルゴン等不
活性ガスを用いたイオン注入法で高濃度GaAsサブコ
レクタ層を高抵抗化することで素子間分離を実施し、そ
の上にGaAsと密着性が優れるSiO2膜をパッシベ
ーション膜として堆積し、負荷抵抗体、下層配線、MI
Mキャパシタ等を配置することで信頼性、特性の再現性
に優れた集積回路が実現可能となる。
In the GaAs-based HBT, element isolation is performed by increasing the resistance of the high-concentration GaAs subcollector layer by an ion implantation method using an inert gas such as oxygen or argon, and the adhesion with GaAs is excellent. A SiO 2 film is deposited as a passivation film to form a load resistor, lower wiring, MI
By arranging the M capacitor or the like, an integrated circuit having excellent reliability and reproducibility of characteristics can be realized.

【0006】一方、InP系HBTではInGaAsが
狭バンドギャップ材料であるため、GaAsの様な不活
性ガスイオン注入法でサブコレクタ層を高抵抗化するこ
とが難しく、素子間分離のためには、厚いサブコレクタ
層を、エッチングにより完全に除去する必要がある。
On the other hand, in InP-based HBT, since InGaAs is a narrow bandgap material, it is difficult to increase the resistance of the subcollector layer by an inert gas ion implantation method such as GaAs. The thick subcollector layer must be completely removed by etching.

【0007】これに加えて、スパッタ法やプラズマCV
D法でSiO2膜やSi34膜等を堆積させると、堆積
中のプラズマ損傷によりInP/InGaAs半導体表
面に異常表面リーク電流が発生し、素子特性を著しく劣
化させることになる。そこで、これを避けるために、ベ
ンゾシクロブテンやポリイミド等の有機膜をスピンコー
ティング(回転塗布法)によって形成し、それを素子パ
ッシベーション膜として利用する。
In addition to this, sputtering method and plasma CV
When a SiO 2 film, a Si 3 N 4 film, or the like is deposited by the D method, an abnormal surface leak current is generated on the surface of the InP / InGaAs semiconductor due to plasma damage during the deposition, and the device characteristics are significantly deteriorated. Therefore, in order to avoid this, an organic film such as benzocyclobutene or polyimide is formed by spin coating (spin coating method), and it is used as an element passivation film.

【0008】この有機膜のコーティングにより、少なく
とも1μm以上ものメサ段差を有するHBT素子は、表
面がほぼ平坦化した有機膜で被われ、素子部以外の半絶
縁性InP基板面も厚い有機膜で被われる。しかし、こ
れら有機膜は、例えば、SiO2に較べ一桁程度熱伝導
率が低く、かつ4倍以上も厚いため、もしこれら有機膜
上に負荷抵抗や配線を配置すると、負荷抵抗が発生する
熱が発散しにくく、HBT接合温度の上昇による素子特
性の変化や、極端な場合、負荷抵抗体の抵抗値の変化が
起こる。従って、そのような素子特性の変化や抵抗値の
変化が起こらないように、負荷抵抗体や配線は、GaA
s系HBTの場合と同様に、基板上に、SiO2等の無
機絶縁膜を介して集積されることが望ましい。しかしな
がら、更にここで問題となるのは、素子間分離エッチン
グにより露出したInP基板と、これらSiO2等無機
材料との密着性が著しく悪いことである。ウェットエッ
チング等通常の前処理のみをInP基板に施し、その上
にスパッタ法あるいはプラズマCVD法で堆積したSi
2膜は、その後の熱履歴や絶縁膜堆積等ストレスを伴
うプロセスの際、基板から剥離する可能性が高く、回路
歩留まりを低下させる懸念がある。
The HBT element having a mesa step of at least 1 μm or more by the coating of this organic film is covered with the organic film whose surface is substantially flattened, and the semi-insulating InP substrate surface other than the element part is also covered with the thick organic film. Be seen. However, these organic films have a thermal conductivity that is lower than that of SiO 2 by an order of magnitude, and are four times or more thicker. Therefore, if load resistors or wirings are arranged on these organic films, heat generated by the load resistors is generated. Is less likely to diverge, and the element characteristics change due to the rise in the HBT junction temperature, and in extreme cases, the resistance value of the load resistor changes. Therefore, in order to prevent such a change in element characteristics and a change in resistance value, the load resistor and wiring should be made of GaA.
As in the case of the s-based HBT, it is desirable to integrate on the substrate via an inorganic insulating film such as SiO 2 . However, a further problem here is that the adhesion between the InP substrate exposed by the element isolation etching and these inorganic materials such as SiO 2 is extremely poor. Si that is prepared by subjecting the InP substrate to normal pretreatment such as wet etching and then depositing it by sputtering or plasma CVD
The O 2 film is likely to be peeled from the substrate during the subsequent process involving stress such as thermal history and insulating film deposition, and there is a concern that the circuit yield may be reduced.

【0009】InP基板に格子整合性を保つために形成
したInAlAsバッファ層はSiO2等無機材料との
密着性が良好であるので、これをInP基板と無機材料
との間の密着性向上のために用いることが考えられる。
しかし、このバッファ層はアンドープの状態においても
通常はn型の導電性を示し、素子間分離に十分な高抵抗
性を示すようにすることが困難であり、この方法を実用
化するためには、InAlAsバッファ層高抵抗化の課
題を解決する必要がある。
Since the InAlAs buffer layer formed on the InP substrate to maintain the lattice matching has good adhesiveness with the inorganic material such as SiO 2 , this is used to improve the adhesiveness between the InP substrate and the inorganic material. Can be used for.
However, this buffer layer usually exhibits n-type conductivity even in the undoped state, and it is difficult to exhibit high resistance sufficient for isolation between elements. In order to put this method into practical use, , InAlAs buffer layer It is necessary to solve the problem of high resistance.

【0010】従来方法で製造したInP系HBT集積回
路が有する問題点を説明するために、従来方法によるI
nP/InGaAs HBTを含む集積回路の、製造工
程中における断面構造概略図を図8に示す。
In order to explain the problems of the InP-based HBT integrated circuit manufactured by the conventional method, I
FIG. 8 shows a schematic sectional view of an integrated circuit including nP / InGaAs HBT during a manufacturing process.

【0011】図8の(a)は、エミッタ電極1、べース
電極2、コレクタ電極3を有するInGaAs HBT
(図1の破線で囲まれた部分に相当する)を、アンドー
プInPバッファ層4を有する半絶縁性InP基板5の
上に形成し、サブコレクタ層6及びアンドープInPバ
ッファ層4を、順次、エッチング除去し、該HBTと半
絶縁性InP基板5の上に第1のベンゾシクロブテン膜
7をコーティングし、キュアリング(硬化処理)するこ
とによって表面を平坦化し、その表面に、スパッタ法で
SiO2膜8を堆積し、更にその上に、WSiNよりな
る負荷抵抗体9をスパッタ法と反応性イオンエッチング
(以下、RIEと略記する)とによって形成し、更に、
いずれもTi/Pt/Auよりなる、負荷抵抗体電極1
0、下層配線11、MIMキャパシタ下層金属12を、
蒸着とリフトオフ法とによって形成した状態を示してい
る。
FIG. 8A shows an InGaAs HBT having an emitter electrode 1, a base electrode 2 and a collector electrode 3.
(Corresponding to the portion surrounded by the broken line in FIG. 1) is formed on the semi-insulating InP substrate 5 having the undoped InP buffer layer 4, and the subcollector layer 6 and the undoped InP buffer layer 4 are sequentially etched. Then, the first benzocyclobutene film 7 is coated on the HBT and the semi-insulating InP substrate 5, and the surface is flattened by curing (hardening treatment). The surface is sputtered with SiO 2 A film 8 is deposited, and a load resistor 9 made of WSiN is formed on the film 8 by a sputtering method and reactive ion etching (hereinafter abbreviated as RIE).
Load resistor electrode 1 made of Ti / Pt / Au
0, lower layer wiring 11, MIM capacitor lower layer metal 12,
The state formed by vapor deposition and the lift-off method is shown.

【0012】図8の(b)は、図8の(a)に示した構
造が形成されているウェハ全面にプラズマCVD法でS
34膜13を堆積し、MIMキャパシタキャップ金属
14をTi/Pt/Auの蒸着とリフトオフ法とによっ
て形成した状態を示している。
In FIG. 8B, S is formed by plasma CVD on the entire surface of the wafer on which the structure shown in FIG. 8A is formed.
It shows a state in which the i 3 N 4 film 13 is deposited and the MIM capacitor cap metal 14 is formed by the vapor deposition of Ti / Pt / Au and the lift-off method.

【0013】図8の(c)は、更にベンゾシクロブテン
をコーティングし、キュアリングすることによって第2
のベンゾシクロブテン膜15を形成した状態を示してい
る。
FIG. 8 (c) shows that the benzocyclobutene is further coated and cured to form a second coating.
The benzocyclobutene film 15 of FIG.

【0014】その後、負荷抵抗体電極10、下層配線1
1、MIMキャパシタの下層金属12とキャップ金属1
4、エミッタ電極1、べース電極2、コレクタ電極3に
コンタクトスルーホールを開口し、Ti/Pt/Auよ
りなる上層配線を蒸着とリフトオフ法とによって形成す
る。
After that, the load resistor electrode 10 and the lower layer wiring 1
1. Lower layer metal 12 and cap metal 1 of MIM capacitor
4, contact through holes are opened in the emitter electrode 1, the base electrode 2, and the collector electrode 3, and upper layer wiring made of Ti / Pt / Au is formed by vapor deposition and the lift-off method.

【0015】図8の(c)からわかる通り、発熱を伴う
負荷抵抗体9が、低熱伝導率でかつ厚い(厚さ少なくと
も1μm以上の)ベンゾシクロブテン膜7とSiO2
8との複合膜の上に配置されており、発生した熱を放散
させることが比較的困難な状況となっている。これに加
えて、図8の(c)からわかる通り、特に微細寸法を有
することが必要なエミッタ電極1の上に絶縁性の多層膜
が全体として厚く(厚さ少なくとも2μm以上)堆積し
ており、微細なコンタクトスルーホールをドライエッチ
ングによって開口するのが困難である。
As can be seen from FIG. 8C, the load resistor 9 accompanied by heat generation has a low thermal conductivity and is a composite film of a thick benzocyclobutene film 7 (thickness of at least 1 μm or more) and a SiO 2 film 8. It is located on the top of the building and it is relatively difficult to dissipate the generated heat. In addition to this, as can be seen from FIG. 8C, the insulating multilayer film is thickly deposited (thickness of at least 2 μm or more) as a whole on the emitter electrode 1 which needs to have a particularly fine dimension. It is difficult to open fine contact through holes by dry etching.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記の負荷抵抗体が発生する熱を効率よく
基板側に放散させることができ、しかも、エミッタ電極
へのコンタクトスルーホールの形成に要するエッチング
深さが従来技術に較べて浅い構造のHBT集積回路と、
そのようなHBT集積回路を、集積回路特性のウェハ面
内均一性と再現性とが良好な状態で、しかも高い歩留ま
りで製造する方法を提供することである。
The problem to be solved by the present invention is that the heat generated by the load resistor can be efficiently dissipated to the substrate side, and the contact through hole to the emitter electrode can be formed. An HBT integrated circuit having a structure in which the etching depth required for formation is shallower than that of the conventional technique,
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing such an HBT integrated circuit in a state where the uniformity and reproducibility of the integrated circuit characteristics on the wafer surface are good and with a high yield.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記課題は、HBT集積
回路を製造する工程中に、半導体基板と無機絶縁膜との
間の密着性を高める工程を含めることによって解決され
る。
The above problems can be solved by including a step of increasing the adhesion between the semiconductor substrate and the inorganic insulating film in the step of manufacturing the HBT integrated circuit.

【0018】本発明においては、上記の密着性を高める
手段として、次の第1及び第2の方法を用いる。
In the present invention, the following first and second methods are used as means for improving the above-mentioned adhesion.

【0019】第1の方法は、ハロゲンガスと不活性ガス
との混合ガスによる電子サイクロトロン共鳴反応性イオ
ンエッチング(以下、ECR-RIEと略記する)と、
それに続くウェットエッチングとを用いる方法である。
すなわち、無機絶縁膜形成前の半導体基板表面を、前記
のECR-RIEによってエッチングした後にウェット
エッチングし、このようなエッチング処理後の半導体基
板表面に無機絶縁膜を形成する。この場合には、InA
lAsバッファ層は上記ECR-RIEによって除去さ
れてしまって、素子間分離の障害になることはない。
The first method is electron cyclotron resonance reactive ion etching (hereinafter abbreviated as ECR-RIE) using a mixed gas of a halogen gas and an inert gas,
This is a method using subsequent wet etching.
That is, the surface of the semiconductor substrate before the formation of the inorganic insulating film is etched by the ECR-RIE and then wet-etched to form the inorganic insulating film on the surface of the semiconductor substrate after such etching treatment. In this case, InA
The lAs buffer layer is removed by the ECR-RIE and does not hinder the isolation between elements.

【0020】ECR-RIEの特徴は、0.1〜1mTorr と
低い反応ガス圧で高密度プラズマを発生させることがで
きる電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズマ発生源
と、高周波を基板に印加して基板にバイアス電位を与え
ることにより、基板に入射するイオンエネルギーを最適
化できることである。このため、通常の平行平板型RI
Eに較べてプラズマ密度が高く、エッチングされた半導
体基板表面に凹凸部が形成される。その凹凸上にスパッ
タ法で堆積したSiO2等無機絶縁膜との接触面積が増
大し半導体基板との密着性が向上するという密着性向上
の機構が考えられる。但し、このイオンエッチングのみ
では、半導体基板表面に損傷に伴う微少なリーク電流が
発生するため、それを防止するために、希釈した塩酸系
ウェットエッチング液で、基板表面を 50nm 程度エッチ
ングをする追加処置が必要となる。
The characteristics of ECR-RIE are a plasma generation source utilizing electron cyclotron resonance capable of generating high density plasma with a reaction gas pressure as low as 0.1 to 1 mTorr, and a bias potential to the substrate by applying high frequency to the substrate. Is given, the ion energy incident on the substrate can be optimized. Therefore, a normal parallel plate type RI
The plasma density is higher than that of E, and uneven portions are formed on the surface of the etched semiconductor substrate. A mechanism for improving the adhesiveness is conceivable in which the contact area with the inorganic insulating film such as SiO 2 deposited on the irregularities by the sputtering method is increased and the adhesiveness with the semiconductor substrate is improved. However, this ion etching alone causes a minute leak current due to damage on the surface of the semiconductor substrate.To prevent this, an additional treatment of etching the substrate surface by about 50 nm with a diluted hydrochloric acid wet etching solution. Is required.

【0021】第2の方法は、InAlAsバッファ層を
除去することなく、その層を酸素イオン注入工程とベー
ス層の高温アニール工程との組み合わせによって高抵抗
化して素子間分離の障害にならないようにするととも
に、基板と無機絶縁膜との間の密着性を高める中間層と
して用いる方法である。
In the second method, the InAlAs buffer layer is not removed, and the resistance of the layer is increased by the combination of the oxygen ion implantation step and the high temperature annealing step of the base layer so as not to hinder the isolation between elements. At the same time, it is a method of using as an intermediate layer for enhancing the adhesiveness between the substrate and the inorganic insulating film.

【0022】本発明の実施の形態においては、上記の方
法によって形成した無機絶縁膜の上に、負荷抵抗体を含
む受動素子を形成する。このような構成のHBT集積回
路においては、負荷抵抗体が発生する熱を、薄くて(例
えば厚さ 300nm) しかも熱伝導率の高い無機絶縁膜を介
して、効率よく基板側に放散させることができ、素子温
度の上昇による素子特性の変化を防止することができ
る。
In the embodiment of the present invention, a passive element including a load resistor is formed on the inorganic insulating film formed by the above method. In the HBT integrated circuit having such a structure, the heat generated by the load resistor can be efficiently dissipated to the substrate side through the thin (for example, 300 nm thick) inorganic insulating film having high thermal conductivity. Therefore, it is possible to prevent a change in element characteristics due to an increase in element temperature.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、InP/
InGaAs HBT集積回路に関する実施例によって
説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION InP /
The present invention is not limited to this, although it will be described by way of examples relating to InGaAs HBT integrated circuits.

【0024】(実施例1)まず、上記第1の方法を用い
る実施例について説明する。
Example 1 First, an example using the first method will be described.

【0025】本実施例におけるInP/InGaAs
HBT集積回路断面構造の概略を図1に示す。図1にお
いて、1はエミッタ電極、2はベース電極、3はコレク
タ電極、4はアンドープInPバッファ層、5は半絶縁
性InP基板、6はサブコレクタ層、7は第1のベンゾ
シクロブテン膜、8はSiO2膜、9は負荷抵抗体、1
0は負荷抵抗体電極、11は下層配線、12はMIMキ
ャパシタ下層金属、13はSi34膜、14はMIMキ
ャパシタキャップ金属、15は第2のベンゾシクロブテ
ン膜、16は上層配線である。なお、図中、エミッタ電
極1、ベース電極2、コレクタ電極3を有するInP/
InGaAs HBTを破線で囲ってある。
InP / InGaAs in this embodiment
An outline of the cross-sectional structure of the HBT integrated circuit is shown in FIG. In FIG. 1, 1 is an emitter electrode, 2 is a base electrode, 3 is a collector electrode, 4 is an undoped InP buffer layer, 5 is a semi-insulating InP substrate, 6 is a subcollector layer, 7 is a first benzocyclobutene film, 8 is a SiO 2 film, 9 is a load resistor, 1
Reference numeral 0 is a load resistor electrode, 11 is a lower layer wiring, 12 is a MIM capacitor lower layer metal, 13 is a Si 3 N 4 film, 14 is a MIM capacitor cap metal, 15 is a second benzocyclobutene film, and 16 is an upper layer wiring. . In the figure, InP / having emitter electrode 1, base electrode 2 and collector electrode 3
The InGaAs HBT is surrounded by a broken line.

【0026】図1に示したInP/InGaAs HB
T集積回路を、図8に示した従来技術によるInP/I
nGaAs HBT集積回路(以下、従来例と称する)
と比較すれば明らかなように、負荷抵抗体9と半絶縁性
InP基板5との間に介在するものが、本実施例におい
ては薄くて(例えば 300nm )、しかも熱伝導率の高いS
iO2膜8のみであるのに対して、従来例においてはS
iO2膜8と、厚くて(例えば 1.5μm)しかも熱伝導
率の低いベンゾシクロブテン膜7とが重なったものであ
る。従って、負荷抵抗体9が発生する熱は、本実施例の
場合には、従来例の場合と比較して、速やかにInP基
板5内に拡散し、素子温度の上昇による素子特性の変化
の原因とはならない。また、集積回路中のHBTの各電
極にコンタクトをとるためのコンタクトスルーホールを
ドライエッチングによって開口する場合に、ドライエッ
チングの深さは、本発明の実施の形態の場合には、従来
例に較べて、第2のベンゾシクロブテン膜(図8の
(c)における15)の厚さだけ浅く、その分だけ、開
口のためのドライエッチングが、従来例と比較して、容
易となる。
InP / InGaAs HB shown in FIG.
The T integrated circuit is shown in FIG.
nGaAs HBT integrated circuit (hereinafter referred to as conventional example)
As is clear from comparison with S, the interposition between the load resistor 9 and the semi-insulating InP substrate 5 is thin (for example, 300 nm) in this embodiment, and S having a high thermal conductivity is used.
Although only the iO 2 film 8 is used, in the conventional example, S
The iO 2 film 8 and the benzocyclobutene film 7 having a large thickness (for example, 1.5 μm) and a low thermal conductivity are overlapped with each other. Therefore, in the case of the present embodiment, the heat generated by the load resistor 9 diffuses into the InP substrate 5 more quickly than in the case of the conventional example, and causes the change in the element characteristics due to the rise in the element temperature. Does not mean Further, when the contact through hole for making contact with each electrode of the HBT in the integrated circuit is opened by dry etching, the depth of dry etching is smaller in the embodiment of the present invention than in the conventional example. As a result, the thickness of the second benzocyclobutene film (15 in FIG. 8C) is shallow, and the dry etching for the opening is facilitated by that amount as compared with the conventional example.

【0027】図1に示した本発明に係るInP/InG
aAs HBT集積回路は、本発明に係る半導体集積回
路の製造方法によって、高い製造歩留まりで製造可能で
あり、その際の素子性能の面内均一性と再現性はともに
優れている。また、このようにして製造されたHBT集
積回路の信頼性と高周波特性もともに優れている。
InP / InG according to the present invention shown in FIG.
The aAs HBT integrated circuit can be manufactured with a high manufacturing yield by the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the present invention, and the in-plane uniformity and reproducibility of element performance at that time are both excellent. Further, the HBT integrated circuit manufactured in this manner is excellent in both reliability and high frequency characteristics.

【0028】以下に、図1に示した本発明に係るInP
/InGaAs HBT集積回路を本発明に係る半導体
集積回路の製造方法によって製造する主要工程について
詳細に説明する。
The InP according to the present invention shown in FIG. 1 will be described below.
Main steps of manufacturing the / InGaAs HBT integrated circuit by the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the present invention will be described in detail.

【0029】図2は、第1のベンゾシクロブテン膜を形
成する工程からSiO2膜形成までの工程を集積回路の
断面図によって説明する図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the steps from the step of forming the first benzocyclobutene film to the step of forming the SiO 2 film, with reference to sectional views of the integrated circuit.

【0030】図2の(a)は、HBT形成後の基板上に
第1のベンゾシクロブテン膜7を形成した状態を示して
いる。このHBTは次のような方法によって製作した。
すなわち、Feドープ半絶縁性InP基板5上に減圧M
OVPE(MOCVD)法によって、アンドーブInP
バッファ層4、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n+-InGaAsサブコ
レクタ層6、InPとInGaAsから構成されるコレ
クタ層、高濃度炭素(C)アクセプタ不純物をドーピン
グしたp+InGaAsべース層、n型不純物をドーピ
ングしたn-InPエミッタ層、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型不純物をドーピング
したn+-InGaAsエミッタキャップ層を順次エピタ
キシャル成長させてHBT積層構造体を製作した。
FIG. 2A shows a state in which the first benzocyclobutene film 7 is formed on the substrate after the HBT is formed. This HBT was manufactured by the following method.
That is, the reduced pressure M is formed on the Fe-doped semi-insulating InP substrate 5.
AndoV InP by OVPE (MOCVD) method
Buffer layer 4, n + -InGaAs subcollector layer 6 containing high-concentration n-type impurities for forming ohmic resistance in the collector, collector layer composed of InP and InGaAs, high-concentration carbon (C) acceptor impurity doping The p + InGaAs base layer, the n-InP emitter layer doped with the n-type impurity, and the n + -InGaAs emitter cap layer doped with the high-concentration n-type impurity for forming an ohmic resistance in the emitter are sequentially epitaxially grown. To produce a HBT laminated structure.

【0031】次に、選択エミッタメサエッチングにより
CドープInGaAsべース層を露出させた後、エピタ
キシャル成長中水素化によりパッシベートされたCアク
セプタ正孔濃度を回復させるための高温アニールを施
し、活性化した外部べース層にPt/Ti/Auよりな
るべース電極2、そしてn+-InGaAsエミッタキャ
ップ層にTi/Pt/Auよりなるエミッタ電極1を各
々蒸着とリフトオフ法によって形成する。その後、p+-
InGaAsべース層及びInGaAs/InPコレク
タ層を選択メサエッチングすることによって露出したn
+-InGaAsサブコレクタ層にTi/Pt/Auより
なるコレクタ電極3を蒸着とリフトオフ法とによって形
成する。
Next, after exposing the C-doped InGaAs base layer by selective emitter mesa etching, high temperature annealing for recovering the C acceptor hole concentration passivated by hydrogenation during epitaxial growth was performed and activated. A base electrode 2 made of Pt / Ti / Au is formed on the outer base layer, and an emitter electrode 1 made of Ti / Pt / Au is formed on the n + -InGaAs emitter cap layer by vapor deposition and lift-off, respectively. After that, p + -
N exposed by selective mesa etching of InGaAs base layer and InGaAs / InP collector layer
A collector electrode 3 made of Ti / Pt / Au is formed on the + -InGaAs subcollector layer by vapor deposition and a lift-off method.

【0032】更に、素子間分離のため、選択ウェットエ
ッチングにより、素子間のn+-InGaAsサブコレク
タ層6を除去してアンドープInPバッファ層4を露出
させる。そして、ウェハ全面に第1のベンゾシクロブテ
ン膜7をスピンコーティングと 250℃のキュアリングに
よって形成し、図2の(a)に示した状態とする。この
第1のベンゾシクロブテン膜7は、上記の方法によって
製作されたHBTのパッシベーション膜として働く。ベ
ンゾシクロブテンは平坦性に優れており、この第1のベ
ンゾシクロブテン膜7の表面はほぼ平坦であり、この表
面に配線を形成する際に、配線の段切れ等の不良発生が
回避できるので、有機パッシベーション膜材料としてベ
ンゾシクロブテンを使用することは製造歩留まり向上に
有効である。
Further, for element isolation, the n + -InGaAs subcollector layer 6 between elements is removed by selective wet etching to expose the undoped InP buffer layer 4. Then, the first benzocyclobutene film 7 is formed on the entire surface of the wafer by spin coating and curing at 250 ° C., and the state shown in FIG. The first benzocyclobutene film 7 acts as a passivation film for the HBT manufactured by the above method. Benzocyclobutene is excellent in flatness, and the surface of the first benzocyclobutene film 7 is almost flat, and when forming wiring on this surface, it is possible to avoid occurrence of defects such as disconnection of wiring. The use of benzocyclobutene as the organic passivation film material is effective in improving the manufacturing yield.

【0033】図2の(b)は、上記の第1のベンゾシク
ロブテン膜7のHBTの、パッシベーションとは無関係
の部分を除去し、それによって露出したアンドープIn
Pバッファ層を除去し、更に、SiO2との密着性を向
上させる処理を基板に施した状態を示している。この場
合のベンゾシクロブテン膜の除去は、ウェハにHBT素
子部をカバーするレジストパタニングを行い、少なくと
も素子部外側のベンゾシクロブテンをSF6-RIEでエ
ッチング除去するという方法により行った。この場合の
ベンゾシクロブテン膜7の厚さは 1.5μm程度である。
この膜の除去によって露出したアンドープInPバッフ
ァ層を除去するとともに、SiO2との密着性を向上さ
せる処理を半絶縁性InP基板5に施す方法は本発明の
特徴となるものであり、その具体的方法は次のようなも
のである。
FIG. 2B shows a portion of the HBT of the first benzocyclobutene film 7 which is irrelevant to the passivation, and is exposed by the undoped In.
It shows a state in which the P buffer layer has been removed and a process for improving the adhesion with SiO 2 has been performed on the substrate. In this case, the benzocyclobutene film was removed by a method in which the wafer was subjected to resist patterning covering the HBT element portion and at least benzocyclobutene outside the element portion was removed by etching with SF 6 -RIE. The thickness of the benzocyclobutene film 7 in this case is about 1.5 μm.
A method of removing the undoped InP buffer layer exposed by removing the film and performing a treatment for improving the adhesion with SiO 2 on the semi-insulating InP substrate 5 is a feature of the present invention. The method is as follows.

【0034】まず、塩素/アルゴン(C12/Ar)混
合ガスによるECR-RIEを用いてアンドーブInP
バッファ層(厚さ 100nm) をエッチング除去した後In
P基板5をもわずかに (50 nm 程度) エッチングする。
アンドーブInPバッファ層が除去された時点において
エッチングを終了しても、半絶縁性InP基板5の表面
はすでにエッチングされた状態にあるので、その表面の
SiO2に対する密着性はすでに向上している。しか
し、アンドーブInPバッファ層はn型の伝導性を示す
ので、素子間の分離を完全にするためには、上記のよう
に、InP基板5をもわずかにエッチングして、バッフ
ァ層の除去を確実にすることが好ましい。上記のエッチ
ングにおいては、500W のマイクロ波と 25W のバイアス
印加用高周波とを用いた。
First, using an ECR-RIE with a chlorine / argon (C1 2 / Ar) mixed gas, Andove InP is used.
After removing the buffer layer (thickness 100 nm) by etching
The P substrate 5 is also slightly (about 50 nm) etched.
Even if the etching is finished at the time when the Andove InP buffer layer is removed, the surface of the semi-insulating InP substrate 5 is already in the etched state, so that the adhesion of the surface to SiO 2 is already improved. However, since the Andove InP buffer layer exhibits n-type conductivity, the InP substrate 5 is slightly etched as described above to ensure the removal of the buffer layer in order to completely separate the elements. Is preferred. In the above etching, a microwave of 500 W and a high frequency for bias application of 25 W were used.

【0035】次に、上記の方法でエッチングされたIn
P基板表面を、エッチングによるInP基板表面の損傷
を取り除くため、希釈した塩酸/りん酸ウェットエッチ
ング液を用いて 50nm 程度浅くウェットエッチングす
る。
Next, the In etched by the above method
The surface of the P substrate is wet-etched to a depth of about 50 nm using a diluted hydrochloric acid / phosphoric acid wet etching solution in order to remove damage on the surface of the InP substrate due to etching.

【0036】このような2種類のエッチング処理の組み
合わせによって、この基板の上にスパッタ法あるいはプ
ラズマCVD法で堆積させたSiO2等の無機絶縁膜と
基板との密着性を向上させることが可能となる。
By combining such two kinds of etching treatments, it is possible to improve the adhesion between the substrate and the inorganic insulating film such as SiO 2 deposited on the substrate by the sputtering method or the plasma CVD method. Become.

【0037】図2の(c)は、素子パッシベーション膜
である第1のベンゾシクロブテン膜7を含むInP基板
5全面に下敷き用SiO2膜8を 300nm の厚さにスパッ
タ法で堆積した状態を示している。
FIG. 2C shows a state in which an underlaying SiO 2 film 8 is deposited to a thickness of 300 nm on the entire surface of the InP substrate 5 including the first benzocyclobutene film 7 which is a device passivation film by a sputtering method. Shows.

【0038】図3は、抵抗体の材料であるWSiNの堆
積工程から下層配線等の金属パタン形成工程までを集積
回路の断面図によって説明する図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining, from a step of depositing WSiN, which is a material of a resistor, to a step of forming a metal pattern such as a lower layer wiring, by a sectional view of an integrated circuit.

【0039】図3の(a)は、上記SiO2膜8上に、
連続した負荷抵抗用WSiN薄膜をスパッタ法で堆積し
た状態を示している。本実施例で用いたWSiN膜薄の
厚さは 100nm である。
FIG. 3 (a) shows that, on the SiO 2 film 8,
It shows a state in which a continuous WSiN thin film for load resistance is deposited by a sputtering method. The thin WSiN film used in this embodiment has a thickness of 100 nm.

【0040】図3の(b)は、上記WSiN薄膜上にレ
ジストパタニングを行い、SF6-RIEにより不必要な
WSiN薄膜をエッチング除去し、負荷抵抗体9を形成
する工程を示している。このSF6-RIEに対し下地の
SiO2膜8はエッチングレートが低いためWSiN膜
のオーバーエッチングが可能となる(エッチングをある
程度過剰に行ってもSiO2膜8はほとんどエッチング
されず、実用上の支障が生じない)。
FIG. 3B shows a step of forming a load resistor 9 by performing resist patterning on the WSiN thin film and etching away the unnecessary WSiN thin film by SF 6 -RIE. Since the underlying SiO 2 film 8 has a low etching rate with respect to SF 6 -RIE, the WSiN film can be over-etched (the SiO 2 film 8 is hardly etched even if the etching is excessive to some extent, and practically no etching is performed). It will not cause any problems).

【0041】図3の(c)は、SiO2膜8上に下層配
線11とMIMキャパシタ下層金属12、負荷抵抗体9
上に負荷抵抗体電極10を、Ti/Pt/Au積層金属
の蒸着とリフトオフ法とにより同時に形成した状態を示
している。Ti/Pt/Au積層金属の厚さは全体で 2
60nm である。
In FIG. 3C, the lower layer wiring 11, the MIM capacitor lower layer metal 12, the load resistor 9 are formed on the SiO 2 film 8.
Shown above is a state in which the load resistor electrode 10 is formed simultaneously by vapor deposition of a Ti / Pt / Au laminated metal and the lift-off method. The total thickness of Ti / Pt / Au laminated metal is 2
It is 60 nm.

【0042】図4は、Si34膜堆積工程からベンゾシ
クロブテンによる表面平坦化工程までを集積回路の断面
図によって説明する図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the steps from the Si 3 N 4 film deposition step to the surface flattening step with benzocyclobutene by means of a sectional view of an integrated circuit.

【0043】図4の(a)は、上記SiO2膜8及びそ
の上に配置された積層金属パタンの上にプラズマCVD
法でSi34膜13を全面堆積した状態を示している。
In FIG. 4A, plasma CVD is performed on the SiO 2 film 8 and the laminated metal pattern arranged thereon.
3 shows a state in which the Si 3 N 4 film 13 is entirely deposited by the method.

【0044】図4の(b)は、MIMキャパシタ下層金
属12上に堆積したSi34膜13上にMIMキャパシ
タキャップ金属14をTi/Pt/Au積層金属の蒸着
とリフトオフ法とによって形成した状態を示している。
Ti/Pt/Au積層金属の厚さは全体で 400nm であ
る。
In FIG. 4B, the MIM capacitor cap metal 14 is formed on the Si 3 N 4 film 13 deposited on the MIM capacitor lower layer metal 12 by the vapor deposition of Ti / Pt / Au laminated metal and the lift-off method. It shows the state.
The total thickness of the Ti / Pt / Au laminated metal is 400 nm.

【0045】図4の(c)は、下層配線11と上層配線
(図1における16)との間の交差容量を低減するため
にウェハ全面に第2のベンゾシクロブテン膜15をコー
ティングし、キュアリングし、更にSF6-RIEを用い
て不要部分をエッチング除去した状態を示している。
In FIG. 4C, a second benzocyclobutene film 15 is coated on the entire surface of the wafer to reduce the cross capacitance between the lower layer wiring 11 and the upper layer wiring (16 in FIG. 1), and the curing is performed. The ring is shown, and the unnecessary portion is removed by etching using SF 6 -RIE.

【0046】図5は、下層配線等へのコンタクトスルー
ホール形成工程とエミッタ電極等へのコンタクトスルー
ホール形成工程とを集積回路の断面図によって説明する
図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the step of forming a contact through hole in the lower layer wiring and the like and the step of forming a contact through hole in the emitter electrode and the like with reference to sectional views of an integrated circuit.

【0047】図5の(a)は、下層配線11、負荷抵抗
体電極10、MIMキャパシタキャップ金属14上にレ
ジスト開口パタニングを行い、第2のベンゾシクロブテ
ン膜15及びSi34膜13をSF6-RIEで除去し
て、それぞれへのコンタクトスルーホールを形成した状
態を示している。
In FIG. 5A, resist opening patterning is performed on the lower layer wiring 11, the load resistor electrode 10 and the MIM capacitor cap metal 14 to form the second benzocyclobutene film 15 and the Si 3 N 4 film 13. It shows a state in which contact through holes are formed for each of them by removing with SF 6 -RIE.

【0048】図5の(b)は、更にエミッタ電極1、コ
レクタ電極3及びべース電極2上に各々レジスト開口パ
タニングを行った後、C26-RIEによりSi34
13及びSiO2膜8を、SF6-RIEにより第1のベ
ンゾシクロブテン膜7を、それぞれエッチング除去して
各電極上へのコンタクトスルーホールを形成した状態を
示している(べース電極2へのコンタクトスルーホール
は別の断面にあるので、ここでは図示されていない)。
In FIG. 5B, after resist opening patterning is further performed on the emitter electrode 1, the collector electrode 3 and the base electrode 2, the Si 3 N 4 film 13 and the Si 3 N 4 film 13 are formed by C 2 F 6 -RIE. The state where the SiO 2 film 8 is removed by etching the first benzocyclobutene film 7 by SF 6 -RIE to form contact through holes on each electrode is shown (to the base electrode 2). The contact through holes are in a different cross section, so they are not shown here).

【0049】図5の(b)に示された状態の集積回路
に、厚さ 1.3μmのTi/Pt/Auよりなる上層配線
16(図1中に示す)を蒸着とリフトオフ法とにより形
成することによって、図1に示した、本発明に係るIn
P/InGaAs HBT集積回路を得る。
On the integrated circuit in the state shown in FIG. 5B, the upper wiring 16 (shown in FIG. 1) made of Ti / Pt / Au having a thickness of 1.3 μm is formed by vapor deposition and lift-off method. Therefore, In according to the present invention shown in FIG.
Obtain a P / InGaAs HBT integrated circuit.

【0050】(実施例2)次に、上記第2の方法を用い
る実施例について説明する。
(Embodiment 2) Next, an embodiment using the second method will be described.

【0051】本実施例におけるInP/InGaAs
HBT集積回路の製造方法の主要部を図6及び図7の断
面構造概略図によって示す。
InP / InGaAs in this embodiment
The main part of the method for manufacturing the HBT integrated circuit is shown by the schematic sectional views of FIGS. 6 and 7.

【0052】図6は半絶縁性InP基板上にInP/I
nGaAs HBT(図中、破線で囲む)を形成した状
態を示している。このInP/InGaAs HBTは
下記の方法によって作製した。すなわち、Feドープ半
絶縁性InP基板17上に減圧MOVPE(MOCV
D)法によって、アンドープInAlAsバッファ層1
8、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n+-InGaAsサブコレクタ層1
9、n+-InPコレクタ層20とアンドープInGaA
sコレクタ層21とから構成されるコレクタ層、高濃度
炭素アクセプタ不純物をドーピングしたp+-InGaA
sベース層22、n型不純物をドーピングしたN-In
Pエミッタ層23、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型不純物を含むn+-InGaAsエ
ミッタキャップ層24を順次エピタキシャル成長させ
て、HBT積層構造を作製した。
FIG. 6 shows InP / I on a semi-insulating InP substrate.
It shows a state in which an nGaAs HBT (enclosed by a broken line in the drawing) is formed. This InP / InGaAs HBT was manufactured by the following method. That is, the reduced pressure MOVPE (MOCV) is formed on the Fe-doped semi-insulating InP substrate 17.
Undoped InAlAs buffer layer 1 by the D) method
8. n + -InGaAs subcollector layer 1 containing high-concentration n-type impurities for forming ohmic resistance in collector
9, n + -InP collector layer 20 and undoped InGaA
s collector layer 21 and p + -InGaA doped with high concentration carbon acceptor impurities
s base layer 22, N-In doped with n-type impurities
A PBT emitter layer 23 and an n + -InGaAs emitter cap layer 24 containing a high concentration n-type impurity for forming an ohmic resistance in the emitter were sequentially epitaxially grown to form an HBT laminated structure.

【0053】次に、選択メサエッチングによりn+-In
GaAsエミッタキャップ層24、N-InPエミッタ
層23、炭素ドープp+-InGaAsベース層22、ア
ンドープInAlAs/N+InPコレクタ層(21/
20)を各々部分的に除去し、エミッタ、ベース、コレ
クタオーミック形成層を露出させる。更に、n+-InG
aAsサブコレクタ層19を素子間分離メサエッチング
してアンドープInAlAsバッファ層18を露出させ
て、図6に示した状態とする。
Next, by selective mesa etching, n + -In
GaAs emitter cap layer 24, N-InP emitter layer 23, carbon-doped p + -InGaAs base layer 22, undoped InAlAs / N + InP collector layer (21 /
20) is partially removed to expose the emitter, base and collector ohmic layers. Furthermore, n + -InG
The aAs sub-collector layer 19 is subjected to inter-element isolation mesa etching to expose the undoped InAlAs buffer layer 18, and the state shown in FIG. 6 is obtained.

【0054】図7は、酸素イオン注入工程から下敷きS
iO2膜堆積工程までの工程を素子の断面図によって示
している。
FIG. 7 shows the underlay S from the oxygen ion implantation step.
Processes up to the iO 2 film deposition process are shown in sectional views of the device.

【0055】図7の(a)は、図6におけるn+-InG
aAsエミッタキャップ層24、N-InPエミッタ層
23、炭素ドープp+-InGaAsベース層22、アン
ドープInAlAs/N+InPコレクタ層(21、2
0)及びn+-InGaAsサブコレクタ層19を保護す
るためのレジスト25のパタニングを実施した後、上記
素子間分離メサエッチングで露出したInAlAsバッ
ファ層18に酸素イオンを注入する工程を示している。
FIG. 7A shows n + -InG in FIG.
aAs emitter cap layer 24, N-InP emitter layer 23, carbon-doped p + -InGaAs base layer 22, undoped InAlAs / N + InP collector layer (21, 2)
0) and the resist 25 for protecting the n + -InGaAs subcollector layer 19 are patterned, and then oxygen ions are implanted into the InAlAs buffer layer 18 exposed by the inter-device isolation mesa etching.

【0056】図7の(b)は、上記レジスト25を有機
溶剤で除去した後、炭素ドープp+-InGaAsベース
層のキャリア濃度を回復させるために高温脱水素アニー
ルを行い、その後エミッタ、ベース、コレクタ電極
(1、2、3)を蒸着とリフトオフ法で形成した状態を
示している。この高温脱水素アニールにより上記酸素イ
オン注入を行ったInAlAsバッファ層が高抵抗化さ
れ、素子間分離の支障とはならなくなる。
In FIG. 7B, after removing the resist 25 with an organic solvent, high temperature dehydrogenation annealing is performed to recover the carrier concentration of the carbon-doped p + -InGaAs base layer, and then the emitter, base, The state where the collector electrodes (1, 2, 3) are formed by vapor deposition and lift-off method is shown. This high-temperature dehydrogenation anneal increases the resistance of the InAlAs buffer layer into which the oxygen ions have been implanted, and does not hinder the isolation between elements.

【0057】本実施例においては、ベース層の高温脱水
素アニールによってInAlAsバッファ層を高抵抗化
しているが、このような高抵抗化は一般的な高温アニー
ル工程によっても行うことができる。
In this embodiment, the resistance of the InAlAs buffer layer is increased by high temperature dehydrogenation annealing of the base layer, but such high resistance can also be achieved by a general high temperature annealing process.

【0058】図7の(c)に示した状態を実現させるた
めには、まず、ウェハー全面に第1のベンゾシクロブテ
ン膜7をスピンコーティングによって塗布し、InP/
InGaAs HBTの半導体表面のパッシベーション
膜とする。その後、素子部を保護するためのレジストパ
タニングを行い、少なくとも素子部外側のベンゾシクロ
ブテン膜をSF6-RIEでエッチング除去し、上記酸素
イオン注入と高温アニールにより高抵抗化したInAl
Asバッファ層18を露出させる。そして、該ベンゾシ
クロブテン膜を含むウェハー全面にSiO2をスパッタ
法で堆積して、図7の(c)に示した状態とする。本実
施例で用いたベンゾシクロブテンは平坦性に優れてお
り、配線プロセスにおける配線段切れ等のトラブルが回
避でき、実用上有用である。
In order to realize the state shown in FIG. 7C, first, the first benzocyclobutene film 7 is applied to the entire surface of the wafer by spin coating, and InP /
It is used as a passivation film on the semiconductor surface of InGaAs HBT. After that, resist patterning for protecting the element portion is performed, at least the benzocyclobutene film outside the element portion is removed by etching with SF 6 -RIE, and the resistance of InAl is increased by the oxygen ion implantation and high temperature annealing.
The As buffer layer 18 is exposed. Then, SiO 2 is deposited on the entire surface of the wafer including the benzocyclobutene film by the sputtering method to obtain the state shown in FIG. 7C. The benzocyclobutene used in this example is excellent in flatness and can avoid troubles such as disconnection of wiring in the wiring process and is practically useful.

【0059】本実施例ではInAlAsバッファ層18
を高抵抗化させるために酸素イオンを用いた例を示した
が、同様な効果が期待されるヘリウム(He)、アルゴ
ン(Ar)等の不活性元素のイオン注入を用いても、I
nAlAsバッファ層18の高抵抗化は実現可能であ
る。
In this embodiment, the InAlAs buffer layer 18 is used.
Although an example in which oxygen ions are used to increase the resistance of I was shown, even if ion implantation of an inert element such as helium (He) or argon (Ar), which is expected to have the same effect, is used, I
Higher resistance of the nAlAs buffer layer 18 can be realized.

【0060】図7の(c)に示した状態は、実施例1に
おいて図2の(c)に示した状態に相当し、本実施例に
おける、これ以降の工程は実施例1におけるものと同様
にして実施可能である。
The state shown in FIG. 7C corresponds to the state shown in FIG. 2C in the first embodiment, and the subsequent steps in this embodiment are the same as those in the first embodiment. It is possible to carry out.

【0061】上記の実施例1、2においては、InP基
板とSiO2膜との間の密着性を向上させる処置を行っ
ているので、工程中においてSiO2膜が基板から剥離
する不良がなくなり、その結果として、この集積回路を
高い製造歩留まりで製造することができる。また、この
負荷抵抗体は、薄くて熱伝導率が高いSiO2膜を介し
て基板上に形成されるので、抵抗体の堆積条件がウェハ
面内において均一になりやすく、制御もしやすい。従っ
て、製造される集積回路の特性のウェハ面内均一性と再
現性も良好となる。更に、この集積回路においては、負
荷抵抗体が発生する熱が、薄くて熱伝導率が高いSiO
2膜を介して、容易に基板中へ拡散するので、素子の温
度上昇による素子特性の変動の問題がなく、この集積回
路は高い性能と高い信頼性を有している。
In Examples 1 and 2 described above, since the treatment for improving the adhesion between the InP substrate and the SiO 2 film is performed, there is no defect that the SiO 2 film peels from the substrate during the process. As a result, this integrated circuit can be manufactured with a high manufacturing yield. Further, since the load resistor is formed on the substrate via the thin SiO 2 film having high thermal conductivity, the deposition condition of the resistor is likely to be uniform within the wafer surface, and is easy to control. Therefore, the in-plane uniformity and reproducibility of the characteristics of the manufactured integrated circuit are improved. Further, in this integrated circuit, the heat generated by the load resistor is thin and has high thermal conductivity.
Since it easily diffuses into the substrate through the two films, there is no problem of fluctuations in device characteristics due to temperature rise of the device, and this integrated circuit has high performance and high reliability.

【0062】また、本発明は、上記の実施例において著
しい効果を有するのみならず、一般に半導体基板(例え
ばInP基板)と無機絶縁膜との間の密着性が不足し
て、それによる不良が発生するような集積回路製造工程
に対しても同様の効果を有する。
Further, the present invention not only has a remarkable effect in the above-mentioned embodiment, but generally, the adhesiveness between the semiconductor substrate (for example, InP substrate) and the inorganic insulating film is insufficient, which causes a defect. The same effect can be obtained for such an integrated circuit manufacturing process.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上述べてきた通り、本発明の実施によ
って、従来技術が有していた課題を解決し、高い性能と
高い信頼性を有する超高速・低消費電力HBT集積回路
を、特性のウェハ面内均一性と再現性に優れ、しかも高
い製造歩留まりを有する製造方法によって製造し、提供
することができる。
As described above, by implementing the present invention, it is possible to solve the problems of the prior art by providing an ultra-high speed / low power consumption HBT integrated circuit having high performance and high reliability. The wafer can be manufactured and provided by a manufacturing method which has excellent in-plane uniformity and reproducibility of the wafer and has a high manufacturing yield.

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

【図1】本発明に係るInP/InGaAs HBT集
積回路の要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an essential part of an InP / InGaAs HBT integrated circuit according to the present invention.

【図2】(a)〜(c)は実施例1におけるInP/I
nGaAs HBT集積回路の製造工程中の、第1のベ
ンゾシクロブテン膜を形成する工程からSiO2膜形成
までの工程を集積回路の断面図によって説明する図であ
る。
2 (a) to (c) are InP / I in Example 1. FIG.
in the manufacturing process of the nGaAs HBT integrated circuit diagrams illustrating the cross-sectional view of a step of the integrated circuit from the step of forming the first benzocyclobutene film to the SiO 2 film formation.

【図3】(a)〜(c)は実施例1におけるInP/I
nGaAs HBT集積回路の製造工程中の、抵抗体の
材料であるWSiNの堆積工程から下層配線等の金属パ
タン形成工程までの工程を集積回路の断面図によって説
明する図である。
3 (a) to (c) are InP / I in Example 1. FIG.
It is a figure explaining the process from the deposition process of WSiN which is a material of a resistor to the metal pattern formation process of a lower layer wiring etc. in the manufacturing process of a nGaAs HBT integrated circuit by sectional drawing of an integrated circuit.

【図4】(a)〜(c)は実施例1におけるInP/I
nGaAs HBT集積回路の製造工程中の、Si34
膜堆積工程からベンゾシクロブテンによる表面平坦化工
程までの工程を集積回路の断面図によって説明する図で
ある。
4 (a) to (c) are InP / I in Example 1. FIG.
Si 3 N 4 during manufacturing process of nGaAs HBT integrated circuit
It is a figure explaining the process from a film deposition process to the surface planarization process by benzocyclobutene with the cross-sectional view of an integrated circuit.

【図5】(a)、(b)は実施例1におけるInP/I
nGaAs HBT集積回路の製造工程中の、下層配線
等へのコンタクトスルーホール形成工程とエミッタ電極
等へのコンタクトスルーホール形成工程とを集積回路の
断面図によって説明する図である。
5 (a) and 5 (b) are InP / I in Example 1. FIG.
It is a figure explaining the contact through-hole formation process to a lower layer wiring etc. and the contact through-hole formation process to an emitter electrode etc. in the manufacturing process of an nGaAs HBT integrated circuit by the cross-sectional view of an integrated circuit.

【図6】実施例2において、半絶縁性InP基板上にI
nP/InGaAs HBTを形成した状態を示す図で
ある。
FIG. 6 is a graph showing the result of Example 2 on a semi-insulating InP substrate.
It is a figure which shows the state which formed nP / InGaAs HBT.

【図7】(a)〜(c)は実施例2における酸素イオン
注入工程から下敷きSiO2膜堆積工程までの工程を示
す図である。
7A to 7C are diagrams showing steps from the oxygen ion implantation step to the underlay SiO 2 film deposition step in the second embodiment.

【図8】(a)〜(c)は従来の方法によってInP/
InGaAs HBT集積回路を製造する主要工程を集
積回路の断面図によって説明する図である。
8 (a) to 8 (c) show InP /
It is a figure explaining the main process of manufacturing an InGaAs HBT integrated circuit by the sectional view of an integrated circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エミッタ電極、2…ベース電極、3…コレクタ電
極、4…アンドープInPバッファ層、5…半絶縁性I
nP基板、6…サブコレクタ層、7…第1のベンゾシク
ロブテン膜、8…SiO2膜、9…負荷抵抗体、10…
負荷抵抗体電極、11…下層配線、12…MIMキャパ
シタ下層金属、13…Si34膜、14…MIMキャパ
シタキャップ金属、15…第2のベンゾシクロブテン
膜、16…上層配線、17…半絶縁性InP基板、18
…アンドープInAlAsバッファ層、19…n+-In
GaAsサブコレクタ層、20…n+-InPコレクタ
層、21…アンドープInGaAsコレクタ層、22…
+-InGaAsベース層、23…N-InPエミッタ
層、24…n+-InGaAsエミッタキャップ層、25
…レジスト。
1 ... Emitter electrode, 2 ... Base electrode, 3 ... Collector electrode, 4 ... Undoped InP buffer layer, 5 ... Semi-insulating property I
nP substrate, 6 ... Sub-collector layer, 7 ... First benzocyclobutene film, 8 ... SiO 2 film, 9 ... Load resistor, 10 ...
Load resistor electrode, 11 ... Lower layer wiring, 12 ... MIM capacitor lower layer metal, 13 ... Si 3 N 4 film, 14 ... MIM capacitor cap metal, 15 ... Second benzocyclobutene film, 16 ... Upper layer wiring, 17 ... Half Insulating InP substrate, 18
... undoped InAlAs buffer layer, 19 ... n + -In
GaAs sub-collector layer, 20 ... N + -InP collector layer, 21 ... Undoped InGaAs collector layer, 22 ...
p + -InGaAs base layer, 23 ... N-InP emitter layer, 24 ... n + -InGaAs emitter cap layer, 25
... resist.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/205 29/737 (56)参考文献 特開 平5−212871(JP,A) 特開 平7−202124(JP,A) 特開 平5−55202(JP,A) 特開 平10−50720(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 29/205 29/737 (56) References JP-A-5-212871 (JP, A) JP-A-7-202124 (JP, A) JP-A-5-55202 (JP, A) JP-A-10-50720 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 27/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に能動素子と受動素子とが集
積された半導体集積回路であって、該能動素子の半導体
表面がコンタクトスルーホール開口部を除くすべての部
位において有機パッシベーション膜で直接覆われてお
り、さらに該有機パッシベーション膜が無機絶縁膜で覆
われており、該受動素子は、該半導体基板上に該無機絶
縁膜のみを介して集積されたことを特徴とする半導体集
積回路。
1. A semiconductor integrated circuit in which an active element and a passive element are integrated on a semiconductor substrate, the semiconductor being the active element.
Surface is all parts except contact through hole opening
Directly covered with an organic passivation film at
In addition, the organic passivation film is covered with an inorganic insulating film.
The passive element is integrated on the semiconductor substrate via only the inorganic insulating film.
【請求項2】請求項1記載の半導体集積回路の製造方法
において、前記半導体基板はバッファ層を有する半導体
基板であり、該バッファ層上に前記能動素子を形成した
後に、該半導体基板上に前記有機パッシベーション膜を
形成し、前記受動素子形成予定部位における該有機パッ
シベーション膜を除去し、該部位における該バッファ層
を、ハロゲンガスと不活性ガスとの混合ガスによる電子
サイクロトロン共鳴反応性イオンエッチングによって除
去し、該部位に露出した該半導体基板表面をウエットエ
ッチングし、該部位を含む該半導体基板上に前記無機絶
縁膜を形成し、該部位における該無機絶縁膜上に前記受
動素子を形成することを特徴とする半導体集積回路の製
造方法。
2. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit according to claim 1 Symbol placement, the semiconductor substrate is a semiconductor substrate having a buffer layer, after forming the active element in the buffer layer, on to the semiconductor substrate The organic passivation film is formed, the organic passivation film at the passive element formation planned site is removed, and the buffer layer at the site is subjected to electron cyclotron resonance reactive ion etching using a mixed gas of a halogen gas and an inert gas. Removing, wet etching the surface of the semiconductor substrate exposed at the site, forming the inorganic insulating film on the semiconductor substrate including the site, and forming the passive element on the inorganic insulating film at the site. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit, comprising:
【請求項3】前記ハロゲンガスと不活性ガスとの混合ガ
スは塩素ガスとアルゴンガスとの混合ガスであることを
特徴とする請求項記載の半導体集積回路の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit according to claim 2 , wherein the mixed gas of the halogen gas and the inert gas is a mixed gas of chlorine gas and argon gas.
【請求項4】前記ウエットエッチングに塩酸系エッチン
グ液を用いることを特徴とする請求項または記載の
半導体集積回路の製造方法。
4. A manufacturing method of a semiconductor integrated circuit according to claim 2 or 3, wherein the use of hydrochloric acid etchant in the wet etching.
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