JP4089662B2 - バイポーラトランジスタとその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタに適用して好適なバイポーラトランジスタとその製造方法に関する。
従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)は、例えば図12Aに概略平面図を示し、図12Bに、図12AのX−X線の概略断面図を示すように、例えば半絶縁性半導体による基板100上に、順次サブコレクタ層101、コレクタ層102、ベース層103が積層され、上面にベース層103が臨む半導体メサ部BMが形成され、このメサBM上に、エミッタ層104が限定的に形成されて成る。
このHBTにおいて、ベース層103にオーミックコンタクトされるベース電極105に対してベース電極に係わる外部配線を接続するコンタクト部を、ベースメサ部BM上に設けることは、ベース領域の面積が広くなり、ベース・コレクタ間の容量が大きくなり、トランジスタの高周波特性、すなわち特性周波数fT、ゲインなどの劣化を来たす。
これを防ぐために、図12で示すように、ベース電極105を、半絶縁性半導体の基板100上に島状に形成した例えばSiNによる絶縁層106上に差し渡るように半導体メサ部BMより外側に延長させ、この絶縁層106上の固定延長部を、ベース配線のコンタクト部105Cとしている。
この構成において、エミッタ層104は、例えばベース電極105の配置部を挟んでその両側にそれぞれ配置形成され、これらにエミッタ電極107が形成され、その両外側のサブコレクタ層101上にコレクタ電極108が形成される。
しかし、上述したように、ベース電極105を、半絶縁性半導体基体100上の絶縁層106に差し渡って形成し、コンタクト部105Cを設けることは、その製造工程が、きわめて複雑になり、形状の制御性も難しいなどの問題点がある。
一方、簡便なHBT構造として、図13に示すように、半絶縁性半導体の基体200上に形成したサブコレクタ層201、コレクタ層202、ベース層203、エミッタ層204等による積層半導体層に分離溝210が形成され、この分離溝210によってベース層203が上面に臨む半導体メサ部BMとこれと分離された上述した積層半導体の一部から成る分離部206が形成され、これらメサ部BMと分離部206に差し渡る延長部を有するベース電極205を形成した構成によるバイポーラトランジスタの提案がなされている(例えば特許文献1,非特許文献2参照)。
この場合、ベース配線コンタクト部205Cは、分離部206上に固定されたベース電極205の固定延長部とされる。
そして、コレクタ電極208は、半導体メサ部BM外のサブコレクタ層201上に配置され、エミッタ電極207は、エミッタ層204上に配置される。
上述した図12に示したHBT、図13に示したHBTのいずれにおいても、そのベース電極105及び205は、半導体メサ部BMからその外側に延長して形成され、その外端が、それぞれ絶縁層106や、積層半導体による分離部206上に固定され、その中間部下においては、半導体層がくりぬかれたいわゆるエア層が存在するエアブリッジ構成とされる。
このエアブリッジを構成するエア層は、ベース電極105及び205の形成後において、ベース電極105及び205下に入り込むいわゆるサイドエッチングが生じるウエットエッチングによって、ベース電極105及び205下の半導体層をくりぬいて形成する。
しかし、この場合、そのくりぬきのエッチング制御が難しい。また、このエッチングによって電極縁部と半導体との界面において、異常なエッチングが進行し、トランジスタ特性の低下、信頼性の低下、製造時の歩留まりの低下を来たすなどの問題がある。
また、特にInP系HBTにおいて、基板としてInPが用いられ、これに格子整合するInP系の半導体層によるサブコレクタ層、コレクタ層が用いられるときは、このサイドエッチングに強い結晶選択性を有することから、ベース電極の配置方向の選定に制約が生じ、その配置設計に制約が生じ、その製造方法が煩雑となり、歩留まりの低下を来たすなどの問題がある。
また、エアブリッジの部分でベース電極金属がベースメサ部の端部に接していると、ベース金属の応力歪や金属元素の拡散が直下の半導体層におよび、メサ部側面に臨むベース・コレクタ接合の側面(端面)でのベース・コレクタ間のリーク電流が生じ、これによって信頼性の低下をきたすおそれが生じるという問題が発生する。
また、共通の基板上に例えばInGaAs層を有する複数個のInP系HBT素子を形成する場合、そのInGaAsは、バンドギャップが小さいことから、素子間分離は、通常の中性不純物のイオン注入による素子分離法を適用することができず、メサ構造によらざるを得ない。
特開2001-308312号公報 信学技報ED99-262
本発明は、例えば上述したメサ構造によらざるを得ないInP系HBT等におけるような上述したベース電極に対するベース配線コンタクトをベースメサ部外の延長部に設け、エアブリッジ構造とする場合において、簡潔な構成を有し、信頼性の高いバイポーラトランジスタを、高い歩留まりをもって製造することができるバイポーラトランジスタとその製造方法を提供するものである。
本発明によるバイポーラトランジスタは、上面に臨んでベース層が形成された半導体メサ部を有するバイポーラトランジスタであって、上記半導体メサ部が、2個以上所要の間隔を保持して配置され、上記ベース電極が、隣り合う少なくとも2個の半導体メサ部の各ベース層に共通にコンタクトして設けられ、該共通のベース電極が、上記対の半導体メサ部間における凹所上に差し渡る浮上延長部を有し、該浮上延長部を上記ベース電極に対するベース配線のコンタクト部としたことを特徴とする。
また、本発明は、上述した各本発明によるバイポーラトランジスタにあって、上記ベース電極が、上記半導体メサ部の上面において上記半導体メサ部の側縁から所要の幅Wを保持する内側で空間的に立ち上がる立ち上り部を介して上記浮上延長部が設けられて成ることを特徴とする。
また、本発明は、上記幅Wが、上記半導体メサ部の側縁から0.5μm以上に選定されたことを特徴とする。
また、本発明は、上述した本発明による各バイポーラトランジスタにあって、バイポーラトランジスタが、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタであることを特徴とする。
また、本発明は、上述した本発明による各バイポーラトランジスタにあって、上記バイポーラトランジスタが、InP系ヘテロ接合型バイポーラトランジスタであることを特徴とする。
また、本発明は、上述した本発明による各バイポーラトランジスタにあって、上記バイポーラトランジスタが、ベース層がInGaAsまたはGaAsSb、コレクタ層がInGaAsまたはInPより成るInP系ヘテロ接合型バイポーラトランジスタであることを特徴とする。
本発明によるバイポーラトランジスタの製造方法は、基体上に、少なくともコレクタ層、ベース層、エミッタ層が積層され、上記ベース層の一部が上面に臨む半導体メサ部を形成する工程と、上記ベース層にコンタクトされた、上記半導体メサ部よりその外側の凹所上に差し渡る浮上延長部を有するベース電極の形成工程とを有し、該ベース電極の形成工程が、ベース電極形成用支持部材の形成工程と、ベース電極金属層のパターン化工程とを有し、上記ベース電極形成用支持部材の形成工程は、上記ベース電極の形成部において上記半導体メサ部上にメサ側縁部から所定の幅Wに跨り、上記ベース電極の浮上延長部の形成部の上記凹所内に渡って上記ベース形成用支持部材を形成し、上記ベース電極金属層のパターン化工程は、上記ベース電極の形成部以外にリフトオフ用レジストを形成する工程と、少なくとも上記ベース電極の形成部上を含む領域に電極金属層を形成する工程と、上記リフトオフ用レジスト除去することによって上記電極金属層をパターン化して上記ベース電極を形成する工程とを有する。
上述したように本発明においては、隣り合う少なくとも2個の半導体メサ部の上面に臨むベース層に共通にコンタクトしたベース電極が、対のメサ部間における凹所上に差し渡る浮上延長部を有し、この浮上延長部にベース電極に対するベース配線のコンタクト部を設けることに特徴を有するものである。
このように、ベース電極に対する配線のコンタクト部を、半導体メサ部以外の場所に配置したことによって、メサ部においてこのコンタクト部を設ける場合に比し、メサ部の面積の縮小化を図ることができ、ベース・コレクタ間接合容量の低減化を図ることができ、トランジスタの高周波特性、すなわちfTや、利得の向上を図ることができる。
また、ベース電極に対するベース配線のコンタクトが、半導体メサ部近傍において、すなわちベース電極のベース層へのコンタクト部近傍でなされることから、電極及び配線に付随する通電路の短縮化により、抵抗及び寄生容量の低減化を図ることができ、トランジスタの周波数特性の向上を図ることができる。
また、このように、ベース電極に対するベース配線のコンタクトが、半導体メサ部近傍とすることができることから、この部分のベース電極の浮上延長部の機械的安定化が図られ、ベース配線のコンタクトを良好に行うことができる。
また、ベース配線コンタクト後においては、電極ベース配線によってベース電極のこの浮上延長部の保持機能を奏することができる。
また、従来におけるように、ベース電極の浮上延長部の遊端を半導体の分離部に固定するとか、基体上に固定のための島状の絶縁層を特段に設けて、これにベース電極を固定する場合に比し、占有面積の縮小、製造の簡易化をはかることができる。
また、ベース配線のコンタクト部の配置位置の自由度が大となることから、例えば配線のレイアウトの自由度が高まる。
また、例えば大出力用のバイポーラトランジスタにおいては、上記したように、複数のそれぞれトランジスタ構成を有する半導体メサ部を形成し、これらに差し渡って共通のベース電極を形成し、その中間における凹所上の浮上延長部をベース配線コンタクト部とする構成とすることにより、更に、配線コンタクト部の上述した機械的安定化を高めることができる。
また、本発明構成において、半導体メサ部の縁部から所定の幅Wだけ内側で、ベース電極を立ち上げる形状とすることにより、殊にその所定幅Wを0.5以上とすることにより、後述するように、ベース電極のコンタクトによる応力歪や金属元素の拡散などに起因するメサ側面に臨むベース・コレクタ接合の側面(端面)でのベース・コレクタ間リーク電流を防止することができるものである。
また、本発明製造方法においては、浮上延長部の形成部にベース電極形成用支持部材を形成し、この上にリフトオフ法によって所定のパターンのベース電極を形成して、その後電極金属の支持部材を除去する構成をとることから、この支持部材が半導体メサ部とは異なる材料によって構成し、かつその除去を行う例えば溶剤が、半導体メサ部の構成材を侵食させることがない材料に選定することにより、浮上型構成とするための冒頭に述べたベース電極下をくりぬくためのサイドエッチングによって半導体メサ部が侵食されることによるバイポーラトランジスタの特性への影響を回避でき、生産性の向上、歩留まりの向上を図って設計どおりの特性を有するバイポーラトランジスタの形成を行うことができるものである。
また、本発明製造方法によれば、ベース電極下の半導体空間の形成、すなわち浮上部の形成をサイドエッチングによって半導体をくりぬくという手法によらないことから、前述したように、InP系HBTにおけるようにメサ型形状をとらざるを得ないHBTにおいて、また、このInP系HBT場合にサイドエッチングが生じやすい結晶軸方向が特定される場合のベース電極の取り出し方向の制限など、パターン設計の制約の緩和が図られるものである。
本発明によるヘテロ接合型バイポーラトランジスタHBTの一実施の形態例を図1Aの模式的平面図と、図1AのX−X線上の模式的断面図を示す図1Bを参照して説明するが、言うまでもなく、本発明はこの実施の形態例に限定されるものではない。
[HBTの実施の形態例]
この実施の形態例は、例えばInP系のパワーアンプ用のHBTに適用した場合で、この場合、共通の例えばInPによる半絶縁性の基板10上に、共通のサブコレクタ層11が形成され、この上にそれぞれコレクタ層12、ベース層13が順次積層された第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2が所要の間隔を保持して形成されて成る。
これら第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2上には、X−X線に対して対称的に、それぞれ上面にエミッタ電極17がオーミックに被着されたそれぞれ対の第1及び第2エミッタメサ部EM1及びEM2を有する。
また、サブコレクタ層11の、上記X−X線に対して対称的に第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2を挟む両側にそれぞれコレクタ電極18がオーミックにコンタクトされて成る。
そして、第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2の上面に臨む各ベース層13に、共通のベース電極15が、上記X−X線に沿って、第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2に差し渡って配置される。
このベース電極15は、各第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2の各ベース層13にその両端がオーミックコンタクトされるが、このコンタクト部から、それぞれ第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2の上面から離間するように立ち上がって、両第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2間に生じる凹所40上に差し渡る共通の浮上延長部15Fが形成される。
このベース電極15の各半導体メサ部上面からの立ち上がり位置は、図1Bに示すように、第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2の互いの対向縁部から内側、すなわち中心側に所要の幅Wを有するように選定される。
この幅Wは、具体的には、0.5μm以上に選定される。
そして、このベース電極15に対するベース配線のコンタクト部15Cを、ベース電極15の上述した浮上延長部15Fとするものであり、このコンタクト部15Cにおいて図1Bに示すように、所要の幅広部とすることができる。
このように、ベース電極15がコンタクトされた第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2を覆って、絶縁層41例えば層間絶縁層が形成される。
そして、ベース電極15の浮上延長部15F上に、配線コンタクト開口41aが、フォトリソグラフィ等によって形成され、この開口41aを通じて、ベース電極15にコンタクトされるべきベース配線42が、ベース電極の浮上延長部15Fのベース配線コンタクト部15Cでコンタクトされる。
上述した絶縁層41は、例えば、SiN、SiO、BCB(ベンゾシクロブテン)等によって形成することができ、この場合、ベース電極15の、浮上延長部15F下の凹所40内に空間30が残存する構成とすることもできるし、例えば上述した絶縁層41の形成時にこの空間30を、完全もしくは不完全に埋め込む構成とすることもできる。
尚、図示しないが、エミッタ電極17及びコレクタ電極18に対してもそれぞれの配線がコンタクトされる。
次に、本発明によるHBTの製造方法の実施の形態を例示する。
[HBTの製造方法の実施の形態例]
この実施の形態例は、上述した図1で説明した例えばパワーアンプ用のInP系のHBTを製造する場合であり、図2〜図6を参照して説明する。これら図2〜図6の各A図は、各製造工程における概略平面図を示し、各B図は、各A図のX−X線上の断面図を示し、図2Cは、図2AのX´−X´線上の断面図を示す。
図2に示すように、例えば半絶縁性のInPによる基板10が用意され、この上に、一旦全面的に順次第1導電型例えばn型の高不純物濃度のInGaAsもしくはInPによるサブコレクタ層11、n型のInPによる厚さ500nm程度のコレクタ層12、第2導電型例えばp型の高不純物濃度のInGaAsによる例えば厚さ50nmのベース層14と、n型のInPによる例えば厚さ50nmのエミッタ層14と、高濃度n型の例えばInGaAsによる厚さ150nmのエミッタキャップ層20とを、一旦全面的に例えばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)によって形成する。
更に、エミッタキャップ層20上に、例えば、Ti/Pt/Au(厚さ50/50/200nm)構造のエミッタ電極17を蒸着、スパッタリング等によって形成する。
次に、半導体メサ部の形成工程がなされる。
この工程においては、順次フォトリソグラフィによるパターンエッチングによって、エミッタ電極17、エミッタキャップ層20、エミッタ層14に対して所要のパターンのメサエッチングを行って、図2Aに示すように、例えばX−X線を挟んでそれぞれ対称的に配置された対向する対の第1エミッタメサ部1と、これらと所要の間隔を保持して同様にX−X線を挟んでそれぞれ対称的に配置された対向する対の第2エミッタメサ部EM2を形成する。
更に、各対の第1エミッタメサ部EM1を有する部分と、第2エミッタメサ部EM2を有する部分とがそれぞれ上面に残されるように、ベース層13とコレクタ層12とを順次メサエッチングして、それぞれ対の第1及び第2エミッタメサ部EM1及びEM2が対向して形成されたトランジスタ構造の第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2を所要の間隔Dを保持して形成する。
このようにして共通のサブコレクタ層11上に所要の間隔を保持して、それぞれコレクタ層12及びベース層13を有し、さらにベース層13上に対のエミッタメサ部EM1、EM2が形成された第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2が形成される。
そして、コレクタ共通のトランジスタ構造を有する半導体メサ部BM1及びBM2が基板10上に形成され、両者間に幅Dの凹所40が形成される。
次に、ベース電極の形成工程がなされる。
すなわち、この工程においては、図5に示す、両半導体メサ部BM1及びBM2に差し渡って共通のベース電極15を、各対のエミッタメサ部EM1間及びEM2間においてベース電極15下に空間30を形成して、かつX−X線に沿って延在するように形成するための第1段階工程がとして、図3に示すように、ベース電極15の形成部における両半導体メサ部EM1及びEM2間に生じた凹み部分にベース電極形成用支持部材32を充填する。
そして、このベース電極形成用支持部材32は、図1Bで示した半導体メサ部BM1及びBM2の縁部から最終的に形成するベース電極15の立ち上がり位置までの幅Wの0.5μm以上に相当する幅をもって半導体メサ部BM1及びBM2の縁部から内側に跨るように形成される。
このベース電極形成用支持部材32は、例えばフォトレジストによって形成することができベーキング処理がなされることによって、表面が丸みを帯びた断面形状とされる。また、更に紫外線照射による硬化処理、いわゆるUVキュアを行う。
次に、図4に示すように、最終的にベース電極形成部に開口33aが形成されたリフトオフマスク層33を形成し、このマスク33上に、全面的にベース電極を形成するベース電極金属層34を、スパッタリング等によって形成する。この開口33aの形成におけるフォトリソグラフィの現像に際して、上述したベース電極形成用支持部材32は、UVキュアがなされていることによってこれが除去されることが回避される。
しかし、ベース電極形成用支持部材32が、リフトオフマスクと混ざり合うおそれのない材料によるときは、上述したキュア処理を必要としない。
このリフトオフマスク層33は、例えば図7Aに示すように、下層にリフトオフレイヤ33Bが形成され、上層のフォトレジスト層33Aが形成されたいわゆるダブルレイヤ構造とすることができる。
そして、上層のフォトレジスト層33Aに対して、目的とするベース電極15のパターンに対応する開口33aをフォトリソグラフィによって形成し、これに対する現像、すなわち開口33aの形成において、その現像液によって、下層のリフトオフレイヤ33Bにサイドエッチングが生じ、下層のリフトオフレイヤ33Bには、開口33aの周縁より後退した開口33bが形成され、上層の開口33aによって開口33bの周縁上にひさし35が形成される。
したがって、このマスク層33上から、ベース電極金属層34を例えば蒸着すると、上層のマスク層33Aの開口33aのパターンに対応するパターンをもって、すなわち目的とするベース電極15の形成部、すなわちベース電極形成用支持部材32上と各半導体メサ部BM1及びBM2のベース層上のベース電極15の形成部に、ベース電極金属層34が直接的に堆積される。
このとき、上層のマスク層33A上にもベース電極金属層34が形成されるが、ひさし35によって、ベース電極15の形成部におけるベース電極金属層34と、上層マスク層33A上のベース電極金属層34とが分断して形成される。
この状態で、マスク層33を除去する。このようにすると、コレクタと共にマスク層33上のベース電極金属層34が除去される。すなわち、リフトオフされ、残されたベース電極金属層34によって、図5に示すように、目的とするベース電極15が形成される。このとき、ベース電極形成用支持部材32も除去され、此処に空間30が形成され、エアブリッジ構造が形成される。
尚、このようなリフトオフは、上述したダブルレイヤ構造によることなく、例えば図7Bに示すように、現像時にひさし35が発生する例えばRD2000(日立化成社製商品名)による単層レジストを用いることによって行うこともできる。
ベース電極金属層34としては、Ti/Pt/Au構造(厚さTi/Pt/Au〜50/50/200nm)によって構成することができる。
このようにしてエアブリッジ構造、すなわち浮上延長部15Fが形成される。
そして、本発明においては、この浮上延長部15Fを、ベース電極15に対する配線のコンタクト部15Cとする。このため、この浮上延長部15Fを幅広とし、コンタクトに必要な面積、例えば約3μm平方の面積とする。
また、このベース電極15は、第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2の互いの対向縁部から各メサ部の内側に幅Wだけ入り込んだ位置から立ち上がる構成とする。この幅Wは、0.5μm以上とする。
尚、ベース電極15の厚さ、エアブリッジ部すなわち浮上延長部15Fの幅、メサ間隔D等は、このエアブリッジに必要とする機械的強度を考慮して決定される。
次に、図6に示すように、第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2を挟んでその両側において、サブコレクタ層11上に、オーミックにコンタクトしてコレクタ電極18を形成し、その後、サブコレクタ層11をエッチングして素子間分離を行う。
その後、ベース電極15がコンタクトされた第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2を覆って、図6Bに鎖線図示すように、例えばSiN、SiO、BCB(ベンゾシクロブテン)等による絶縁層41を形成する。
そして、ベース電極15の浮上延長部15F上に、配線コンタクト開口41aが、フォトリソグラフィ等によって形成され、この開口41aを通じて、ベース電極15にコンタクトされるべきベース配線42が、ベース電極の浮上延長部15Fのベース配線コンタクト部15Cでコンタクトされる。
上述した絶縁層41は、ベース電極15の、浮上延長部15F下の凹所40における空間30が残存する構成とすることもできるし、この空間30を完全にもしくは不完全に埋め込む構成とすることもできる。
更に、このベース配線42が形成された配線層上に、図示しないが、更に層間絶縁層を介して上層の配線層を形成し、層間絶縁層に穿設したコンタクトホールを通じて、両配線層間を接続する多層配線構造とすることもできる。
上述したように、本発明構造において、ベース電極15を、第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2の縁部から0.5μm以上の幅Wを保持して立ち上げるときは、メサの側面に延在するコレクタ・ベース間のリーク電流の改善を図ることができる。
図8中、曲線81,82及び83は、上記幅Wを、W=0.5μm,W=1.0μm及びW=1.5μmに変化させたときのコレクタ・ベース間電圧Vcbに対するコレクタ・ベース間電流Icboの測定結果を示すもので、これによれば、W≧0.5μm、より好ましくはW≧1.0でコレクタ・ベース間のリーク電流の改善が図られる。
尚、本発明によるバイポーラトランジスタ及びその製造方法は、上述した例に限られるものではなく、例えば図9に概略断面図を示すように、トランジスタ構造を有する第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2において、そのコレクタ層12に関してもメサ部CM1,CM2とされた形状及び製造方法によることができる。
また、上述した例では、複数のメサ部、すなわち第1及び第2半導体メサ部BM1及びBM2間にベース電極15が差し渡って形成された構成とした場合であるが、参考例として、図10にその概略断面図を示すように、ベース電極15の一端のみが半導体メサ部BMのベース層にコンタクトされた構造とすることもできる。
また、エアブリッジ部は、1箇所に限られるものではなく、例えば図11にその一例の概略平面図を示すように、3個以上(図11においては上述したトランジスタ構造を有する第1および第2半導体メサ部BM1及びBM2に加えて更に同様の構成によるトランジスタ構造を有する第3半導体メサ部BM3の3個の半導体メサ部を設けた場合を例示している)を形成し、これら間による複数箇所の浮遊延長部15Fを形成し、これらにベース配線42のコンタクト15Cが形成される構成とすることができるなど、種々の配置構成によることができる。
尚、図9〜図11において、図1〜図6の対応する部分に同一符号を付して重複説明を省略する。
また、上述したInP系のバイポーラトランジスタにおいて、各部の組成は上述した例に限定されるものではない。
すなわち、例えばコレクタ層12は、InPのほかInGaAsにより、ベース層13は、InGaAsのほかGaAsSbにより、またエミッタ層14は、InPのほかInAlAsによるなど種々の構成とすることができる。
また、本発明は、GaAs系等のバイポーラトランジスタHBT等に適用することもでき、この場合、コレクタ層及びベース層をGaAsにより、エミッタ層をAlGaAsあるいはInGaPによって構成することができる。
また、InP系バイポーラトランジスタを、GaAs基板を用いて、この上にInAlAs、あるいはInPによるメタモルフィックバッファ層を形成することによって、非格子整合型のInP系バイポーラトランジスタを構成することもできる。
上述したように、本発明によるバイポーラトランジスタ例えばHBT及びその製造方法によれば、半導体メサ部からその外側の凹所40上に差し渡る浮上延長部15Fを形成し、この浮上延長部15Fにベース電極に対するベース配線のコンタクト部15Cを設ける構成としたことにより、この配線コンタクト部を、従来におけるように半導体メサ部以外に電極延長部を固定する絶縁層や、メサ部を特段に配置することがないことから、簡潔な構造、及び面積の縮小化が図られる。また、ベース配線のコンタクト部の配置位置の自由度が大となることから、例えば配線のレイアウトの自由度が高まる。
また、ベース電極15に対するベース配線のコンタクトが、半導体メサ近傍において、すなわちベース電極のベース層へのコンタクト部近傍でなされることから、電極及び配線に付随する抵抗及び寄生容量の低減化を図ることができ、トランジスタの周波数特性の向上を図ることができる。
また、このように、ベース電極15に対するベース配線のコンタクト15Cが、半導体メサ近傍とすることができることから、この部分のベース電極の浮上延長部15Fの機械的安定化は良好であり、ベース配線のコンタクトを良好に行うことができる。
また、ベース配線コンタクト後においては、電極ベース配線によってベース電極のこの浮上延長部の保持機能を奏することができる。
特に、例えば大出力用のバイポーラトランジスタにおいては、複数のそれぞれトランジスタ構成を有する半導体メサ部を形成し、これらに差し渡って共通のベース電極を形成し、その中間における凹所上の浮上延長部をベース配線コンタクト部とする構成とするときは、更に、配線コンタクト部の上述した機械的安定化を高めることができる。
また、本発明製造方法においては、サイドエッチングによってベース電極15の延長部下の半導体層をエッチング除去する方法を回避したことにより、半導体メサ部が侵食されることによるバイポーラトランジスタの特性への影響を回避でき、生産性の向上、歩留まりの向上を図って設計どおりの特性を有するバイポーラトランジスタの形成を行うことができるものである。
図1Aは、本発明によるバイポーラトランジスタの一例の模式的平面図であり、図2Bは、図1AのX−X線上の概略断面図である。 本発明製造方法の一例の一工程図で、図Aは、その概略平面図、図B及び図Cは、それぞれ図AのX−X線上及びX´−X´線上の概略断面図である。 本発明製造方法の一例の一工程図で、図Aは、その概略平面図、図Bは、図AのX−X線上の概略断面図である。 本発明製造方法の一例の一工程図で、図Aは、その概略平面図、図Bは、図AのX−X線上の概略断面図である。 本発明製造方法の一例の一工程図で、図Aは、その概略平面図、図Bは、図AのX−X線上の概略断面図である。 本発明製造方法の一例の一工程図で、図Aは、その概略平面図、図Bは、図AのX−X線上の概略断面図である。 AおよびBは、それぞれ本発明製造方法のリフトオフ工程の説明図である。 本発明によるバイポーラトランジスタのメサ部上の立ち上がり位置のメサ縁部からの幅をパラメータとするコレクタ・ベース間リーク電流と、コレクタ・ベース間電圧の依存性を示す測定曲線図である。 本発明によるバイポーラトランジスタの他の例の概略断面図である。 参考例によるバイポーラトランジスタの概略断面図である。 本発明によるバイポーラトランジスタの他の例の概略断面図である。 図Aは、従来のバイポーラトランジスタの一例の概略平面図で、図Bは、図AのX−X線上の断面図である。 従来のバイポーラトランジスタの他の例の概略平面図である。
符号の説明
10,100,200・・・基体、11,101,201・・・サブコレクタ層、12,102,202・・・コレクタ層、13,103,203・・・ベース層、14,104,204・・・エミッタ層、15、105,205・・・ベース電極、15C,105C,205C・・・ベース配線コンタクト部、15F・・・浮上延長部、17,107,207・・・エミッタ電極、18,108,208・・・コレクタ電極、20・・・エミッタキャップ層、30・・・空間、32・・・ベース電極、33・・・リフトオフマスク層、34・・・ベース電極金属層、35・・・ひさし、40・・・凹所、41・・・絶縁層、42ベース配線、106・・・絶縁層、210・・・分離溝、BM・・・半導体メサ部、BM1及びBM2・・・第1及び第2半導体メサ、EM1及びEM2・・・第1及び第2のエミッタメサ部

Claims (7)

  1. 上面に臨んでベース層が形成された半導体メサ部を有するバイポーラトランジスタであって、
    上記半導体メサ部が、2個以上所要の間隔を保持して配置され、
    上記ベース電極が、隣り合う少なくとも2個の半導体メサ部の各ベース層に共通にコンタクトして設けられ、
    該共通のベース電極が、上記対の半導体メサ部間における凹所上に差し渡る浮上延長部を有し、
    該浮上延長部を上記ベース電極に対するベース配線のコンタクト部としたことを特徴とするバイポーラトランジスタ。
  2. 上記ベース電極が、上記半導体メサ部の上面において上記半導体メサ部の側縁から所要の幅Wを保持する内側で空間的に立ち上がる立ち上り部を介して上記浮上延長部が設けられて成ることを特徴とする請求項に記載のバイポーラトランジスタ。
  3. 上記幅Wが、上記半導体メサ部の側縁から0.5μm以上に選定されたことを特徴とする請求項に記載のバイポーラトランジスタ。
  4. 上記バイポーラトランジスタが、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項1,2または3に記載のバイポーラトランジスタ。
  5. 上記バイポーラトランジスタが、InP系ヘテロ接合型バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項1,2または3に記載のバイポーラトランジスタ。
  6. 上記バイポーラトランジスタが、ベース層がInGaAsまたはGaAsSb、コレクタ層がInGaAsまたはInPより成るInP系ヘテロ接合型バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項1,2または3に記載のバイポーラトランジスタ。
  7. 基体上に、少なくともコレクタ層、ベース層、エミッタ層が積層され、上記ベース層の一部が上面に臨む半導体メサ部を形成する工程と、
    上記ベース層にコンタクトされた、上記半導体メサ部よりその外側の凹所上に差し渡る浮上延長部を有するベース電極の形成工程とを有し、
    該ベース電極の形成工程が、ベース電極形成用支持部材の形成工程と、ベース電極金属層のパターン化工程とを有し、
    上記ベース電極形成用支持部材の形成工程は、上記ベース電極の形成部において上記半導体メサ部上にメサ側縁部から所定の幅Wに跨り、上記ベース電極の浮上延長部の形成部の上記凹所内に渡って上記ベース形成用支持部材を形成し、
    上記ベース電極金属層のパターン化工程は、上記ベース電極の形成部以外にリフトオフ用レジストを形成する工程と、少なくとも上記ベース電極の形成部上を含む領域に電極金属層を形成する工程と、上記リフトオフ用レジスト除去することによって上記電極金属層をパターン化して上記ベース電極を形成する工程とを有することを特徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。
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