JP4288852B2 - バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイポーラトランジスタ(Bipolar Transistor:BT)の製造方法関する。
【0002】
【従来の技術】
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(Hetero junction Bipolar Transistor:HBT)は、電流利得が高く、且つ高周波特性に優れるので、高速光通信システムの送受信器用の増幅器として利用されるようになりつつある。HBTは優れた特性を示す。その理由は、ベース領域のエネルギーバンドギャップ(Eg)よりも大きい半導体材料からエミッタ領域が構成されるため、ベース領域のキャリア濃度を高くしてもエミッタ注入効率を高く維持できるからである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、それでも尚、高利得特性及び高周波特性を悪化させる要因は種々ある。それらを排除するために様々な対策が提案されてきた。例えば、特開平5−48078号公報及び特開平8−139101号公報には、エミッタ領域の一対の辺に逆メサ状構造が形成されるHBTが開示されている。このような形状とすることにより、エミッタ−ベース間の漏洩電流が低減される。故に、高周波特性に優れたHBTが実現され得る。
【0004】
図8(a)は、従来のHBTの一例構造を示す平面図である。図8(b)は、図8(a)におけるIV−IV線に沿った断面図である。
【0005】
図8(b)に示すように、一対の辺に逆メサ構造が形成されるエミッタ領域61を形成するには、先ず、エピタキシャル成長したエミッタ層上にエッチング用のマスク層を形成する。そのマスク層は、〔011〕方向に向いた長方形である。その後、異方性ウェットエッチングを行なうと、逆メサ構造の縁を有するエミッタ領域61が得られる。しかしながら、異方性ウェットエッチングによりエミッタ領域61を形成する場合には、エッチングの速度が結晶の面方位により異なるために、エミッタ領域61の形状は図8(a)に示すような六角形となる。ここで、図8(a)にEで示した角は、結晶の面方位を反映して90°となる。
【0006】
HBTにおいて、引き出し配線63は、エミッタ領域61上に設けられたエミッタ電極62と外部回路とを接続するのに用いられ、通常、エミッタ領域61の長手方向に沿って延在するよう設けられる。したがって、エミッタ領域61の形状が六角形である場合には、引き出し配線63はこの六角形の直角部上を通過することになる。このとき、引き出し配線63には、この直角部との接触部には、他の部分に比べ大きな応力がかかる。そのため、信頼性試験に長い時間を要することとなっていた。
【0007】
エミッタ領域の形状が六角形である場合には、エミッタ領域の下部に設けられるベース領域の面積は、大きくせざるを得ない。ベース領域の面積が大きいと、ベース領域とベース領域の下部に設けられるコレクタ領域との間に生じる接合容量(以下、ベース−コレクタ間容量とする)が大きくなってしまう。このため、HBTの動作速度の低下を招いてしまうという問題があった。
【0008】
また、上述のような問題点を回避するために、特開平5−243257号公報には、エミッタ領域を〔001〕方向に向けて設ける形態が提案されている。このようにすれば、エミッタ領域の形状は長方形となる。しかし、この場合には、エミッタ領域のいずれの辺も逆メサ構造とはならない。そこで、自己整合プロセスにより電極を形成するためには、エミッタ領域の上部にエミッタキャップ層を設けた後、さらに、エミッタ領域の側面をサイドエッチングしなければならなかった。
【0009】
そこで、本発明は、高周波特性に優れたHBTを作製する方法提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバイポーラトランジスタの製造方法は、バイポーラトランジスタの製造方法であって、エミッタを形成するためのマスクを用いてマスク層を化合物半導体層上に形成するステップと、マスク層を用いて化合物半導体層をウエットエッチングしてエミッタ領域を形成するステップとを備える。マスクは、形成されるべきエミッタ領域の形状に対応し複数の頂点により構成される第1の平面領域と、この第1の領域に隣接するように配置される複数の第2の平面領域とを有する。第2の平面領域の各々は、鋭角を形成するように設けられた第1の辺および第2の辺と、第1の平面領域に対面する第3の辺とを含んでいる。このようなマスクを用いることにより、第1の平面領域に対応した形状のエミッタ領域をウエットエッチングにより形成し得る。
【0011】
上記のエミッタ領域は、第1の軸方向に伸びる一対の線と、この第1の軸と交差する第2の軸方向に伸びる一対の別の線とによって規定されることを特徴としても良い。これにより、四辺形のエミッタ領域が得られる。
【0012】
上記のマスク層は、化合物半導体層の結晶軸〔011〕方向に沿って上記の第1の軸が伸びるように形成されると好ましい。これにより、結晶軸〔011〕方向に伸びるエミッタ縁には逆メサ構造が形成され得る。
【0013】
上記のマスクの第1及び第2の平面領域は、以下のような形態を有するようにできる。これにより、第1の平面形状が反映されたエミッタ領域の形状が得られる。第1の平面領域は、第1の軸方向に伸びる一対の線と、上記の第1の軸と交差する第2の軸方向に伸びる一対の別の線とによって規定され、第2の平面領域の各々は、その第1の辺を上記の一対の線のいずれか1つの線上に重ね合わせるように設けられているようにしてよい。
【0014】
また、第1の平面領域は、第1の軸方向に伸びる一対の線と、第1の軸と交差する第2の軸方向に伸びる一対の別の線とによって規定される。上記の第2の平面領域の各々は、その第1の辺を一対の線および一対の別の線のいずれか1つの線上に重ね合わせるように設けられているようにしてもよい。
【0015】
ウエットエッチングでは、上記の一対の線に対応するエミッタ縁には逆メサ構造が形成されると共に、上記の一対の別の線に対応するエミッタ縁には順メサ構造が形成されると好ましい。これにより、エミッタ領域及びベース領域に対する電極を容易に形成し得る。
【0016】
本発明に係る化合物半導体バイポーラトランジスタは、基板上に設けられたコレクタと、コレクタ上に形成されたベースと、このベース上にあって、上記の第1の軸に沿って伸びる一対の線と、この第1の軸と交差する第2の軸に沿って伸びる一対の別の線とによって囲まれる領域に設けられたエミッタとを備える。一対の線に対応するエミッタ縁は逆メサ構造であり、一対の別の線に対応するエミッタ縁は順メサ構造であることを特徴とする。
【0017】
また、エミッタは、エミッタのための半導体領域の結晶軸〔011〕方向に沿って上記の第1の軸が伸びるように設けられていると好ましい。
【0018】
【発明の実施形態】
以下、本発明によるバイポーラトランジスタの製造方法の好適な実施形態について説明する。特に、III-V族化合物半導体ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(Hetero junction Bipolar Transistor:HBT)を作製する場合について説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、図面においては、InP基板上に成長される各エピタキシャル層の層厚の比率など、寸法比率は説明のものとは必ずしも一致していない。
【0019】
(第1の実施形態)
図1(a)〜(f)は、第1の実施形態によるHBTの製造方法の工程の断面を示す模式図である。本実施形態の製造方法は、例えば、結晶成長工程と、メサ形成工程と、電極形成工程に分けられ、これらの工程が順次実施される。
【0020】
(結晶成長工程)
先ず、結晶成長工程において、有機金属化学気相堆積(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD)装置を用いて、半絶縁性InP基板2の(100)面上に、サブコレクタ層3、コレクタ層4、ベース層5、及びエミッタ層6を順次エピタキシャル成長する(図1(a))。図2には、各層3〜6の材料、導電型、添加された不純物、キャリア濃度、及び膜厚を例示的に示す。以下の説明では、サブコレクタ層3、コレクタ層4、及びベース層5はInxGa1-xAsより構成される。その組成比xはInP基板2に対して格子整合するように選択され、好ましくは0.57である。ここで、格子整合とは、格子定数の差が概ね+0.1〜−0.1%の場合を意味する。
【0021】
上記各層3〜6のエピタキシャル成長に用いる原料としては、トリエチルガリウム(Triethyl Gallium:TEGa)、トリメチルインジウム(Trimethyl Indium:TMIn)、アルシン(AsH3)、及びホスフィン(PH3)を用いることができる。各層3〜6の成長時には、これらの原料を適宜組み合わせてMOCVD装置のチャンバに供給するようにし、さらに原料の供給量を適宜調整することによって所定の組成比を有する各層3〜6を得る。また、各層3〜6の成長温度は適宜設定されて良いが、結晶性を考慮すれば、いずれの層についても600℃〜750℃が好ましい。
【0022】
半導体層3,4,6はn型導電性を示す。その成長時には、所定のキャリア濃度を得るようにドーピング原料SiH4が所定の流量にて供給される。また、エミッタ層6は、傾斜型不純物プロファイルを有するようにできる。このためには、エミッタ層6の成長時にドーパントSiH4の供給量を漸次増加させる。これにより、エミッタ層6のキャリア濃度は、ベース層5との界面に隣接する領域で低く(例えば、4×1018cm-3)、ベース層5から離れるにしたがって高く(例えば、2×1019cm-3程度まで)なるように変化する。キャリア濃度を高くすることにより、エミッタ層6上に形成されるエミッタ電極16とエミッタ層6とのオーム性接触が容易に実現される。
【0023】
また、p型導電性であるベース層5の成長時にはジエチル亜鉛(Diethyl Zinc:DEZn)を所定の流量にて供給する。また、DEZnに替わって四臭化炭素(CBr4)を用い、アクセプタ不純物として炭素(C)をベース層5に添加するようにしても良い。こうすればベース層5の正孔濃度をより高くすることができ、そのため、HBTの高周波特性をより向上し得る。
【0024】
(メサ形成工程)
次いで、メサ形成工程には、エミッタ領域60を形成するエミッタメサ形成工程と、ベースコレクタメサ部45を形成するベースメサ形成工程から成る。先ず、エミッタメサ形成工程について説明する。
【0025】
InP基板2上のエミッタ層6上にレジスト膜を形成する。続けて、所定のパターンを有するフォトマスク(マスク)を用いたフォトリソグラフィにより、レジスト膜に所定のパターンを形成する。これにより、エミッタ層6上に所定の形状のエッチングマスク(マスク層)が形成される。
【0026】
ここで、エッチングマスクを形成するのに用いたフォトマスクのパターンについて、図3を参照して説明する。図3は、フォトマスクのパターンを示す平面図である。フォトマスクは、エッチングによりエミッタ領域60を形成するに際にして、エミッタ層7上に形成されるエッチングマスクを形成するために用いる。パターン10は、同図に示すように、実質的には、領域R(第1の平面領域)と複数の領域T1〜T4(第2の平面領域)とが組み合わされて構成される。ここで、領域Rは、図中に示すx方向に伸びる一対の線と、x方向と直交するy方向に伸びる一対の別の線とで画定される矩形である。また、領域T1〜T4の各々は、鋭角を形成する辺S1,S2と、この鋭角と向かい合う辺S3(点線)とにより画定される。さらに、領域T1〜T4は直角二等辺三角形であり、辺S1と辺S3との長さが互いに等しく、また辺S1と辺S3となす角は90°である。
【0027】
領域T1〜T4は、領域Rの4つの角に合せるように配置されている。図3に示されるように、領域T1の辺S3は領域Rの辺S11と接している。また、辺S1は、x方向に伸びる一対の線の一方と重なり合う、つまり、領域Rの辺S12と繋げられ線分を形成する。領域T4の辺S3は領域Rの辺S13と接しており、辺S1は領域Rの辺S12と繋げられ線分を形成する。また、領域T2の辺S3は領域Rの辺S11と接している。領域T2の辺S1は、x方向に伸びる一対の線の他方と重なり合う、つまり、領域Rの辺S14と繋げられ線分を形成する。領域T3の辺S3は領域Rの辺S13と接しており、辺S1は、領域Rの辺S14と繋げられ線分を形成する。
【0028】
また、実際にレジスト膜に対して露光を行なう際には、上記のパターン10は、y方向、言い換えると領域Rの辺S11,S13が結晶方位の〔011〕方向に沿うように配置される。そして、所定のフォトリソグラフィの手順を経ると、図3に示すフォトマスクのパターン10と同一の形状を有するエッチングマスクがエミッタ層6上に形成される。
【0029】
エッチングマスクを形成した後に、InP基板2をエッチング液に浸し、エミッタ層6の所定の部分を除去する。このときのエッチング液としては塩酸と純水との混合液を用いると好ましい。この混合液は、InPより成るエミッタ層6に対するエッチング速度が速く、InGaAsより成るベース層5に対するエッチング速度が極めて遅いといった、いわゆるエッチング選択性を有している。また、エッチング選択性の無いエッチング液を用いることもできる。この場合には、予備的な実験を行なってエッチング速度を求めておき、このエッチング速度に基づいて決定したエッチング時間が経過した時点でエッチングを終了させる。これによって、エミッタ層6との所定の部分だけが除去される。以上により、エミッタ領域60が形成される(図1(b))。
【0030】
ここで、エミッタ領域60の形状について図4を参照しながら詳細に説明する。図4(a)は、エッチングにより形成されたエミッタ領域60の形状を示す平面図である。図4(b)は、図4(a)のI−I線に沿う断面図である。図4(c)は、図4(a)のII−II線に沿う断面図である。
【0031】
図4(a)を参照すると、エミッタ領域60の形状は、図3に示すエッチングマスクの形状とは異なり、領域R(第1の平面領域)の形状が反映された略矩形となっていることが分かる。このようにエッチングマスクの形状とは異なった形状となる理由について、本発明者らは、以下のように考えている。
【0032】
InP等の化合物半導体結晶のエッチングにおいては、その結晶構造により、結晶面によってエッチング速度が異なる。図3で説明すると、領域T1〜T4の辺S2(斜辺)と直交する方向へはエッチングが相対的に速く進み、領域Rの各辺と直交する方向へはエッチングが相対的に遅く進む傾向にある。
【0033】
エッチングを開始すると、エミッタ層6はエッチングマスクに覆われていない部分がエッチングされる。つまり、エッチングマスクと略同一の形状以外のエミッタ層6がエッチングされていく。エッチングが進み辺S2に沿った結晶面が現われると、この結晶面のエッチング速度が速いため、この方向へのエッチングは相対的に速く進んでいく。そのため、領域T1の下部のエミッタ層6においては、領域T1の辺S1及びS3に沿った辺が短くなっていく。そして、エッチングが更に進んでいくと、エミッタ層6のこの領域T1に対応する三角形の領域は消失してしまう。同様のことが、4つの領域T1〜T4の位置において生じるため、形成されたエミッタ領域60の平面形状は、領域R(第1の平面領域)の形状が反映された略矩形となる。
【0034】
また、エッチング後のエミッタ領域60の断面形状については、図4(b)に示す通り、結晶方位の〔011〕方向に沿って伸びる縁では逆メサ構造となり、図4(c)に示す通り、〔01−1〕方向に沿って伸びる縁では順メサ構造となる。後述するように、ベース電極15は、ベース領域50上面において、エミッタ領域60の〔011〕方向の縁に沿うように形成される。この縁には逆メサ構造が形成されるため、エミッタ−ベース間の漏洩電流の発生を容易に抑止し得る。また、エミッタの側面には逆メサ構造が形成されるので、エミッタ電極16とベース電極15とを同じ工程、すなわち自己整合プロセスにより形成できるという利点も得られる。
【0035】
さらに、エミッタ領域60の〔01−1〕方向に沿って伸びる縁には順メサ構造が形成されているため、後述のように、同方向に延在するよう設けられる引き出し配線に加わる応力が低減され得る。
【0036】
以上でエミッタ領域60を形成するエミッタメサ形成工程が終了する。これ以降、ベース層5及びコレクタ層4の所定の部分を除去してサブコレクタ層3の一部分を露出させるとともに、ベースコレクタメサ部を形成するベースメサ形成工程を実施する。
【0037】
エミッタ領域60が設けられたInP基板2上にレジスト膜を形成する。その後、フォトリソグラフィにより、レジスト膜に所定パターンを形成する。これにより、所定パターンを有するエッチング用マスクがエミッタ層6上に形成される。このエッチング用マスクは、一対の辺が〔011〕方位と平行な矩形形状であり、エミッタ領域60を覆っている。
【0038】
続けて、上記のエッチング用マスクを用いてエッチングを行う。このとき使用するエッチング液は、硫酸(H2SO4)と過酸化水素水(H22)と純水(H2O)とが、H2SO4:H22:H2O=1:1:500の比率で混合された混合液である。エッチング量(深さ)は、エッチング時間により決定される。このエッチング時間とは、サブコレクタ層3が露出するのに要する所定の時間であり、予備実験等から求めておくと好ましい。また、コレクタ層4だけでなく、サブコレクタ層3の上層部(コレクタ層4との界面側)の100nm程度をもエッチングするようにすれば、なお好適である。これにより、コレクタ層4が確実に除去され得る。
【0039】
このエッチングにより、エッチング用マスクの開口部が設けられているベース層5及びコレクタ層4が除去され、サブコレクタ層3が露出する。この後、残存するエッチングマスク(レジスト)をアッシング等により除去すると、矩形のベースコレクタメサ部45が得られる。
【0040】
更に続けて、アイソレーション工程を行なう。すなわち、フォトリソグラフィとエッチングとによりサブコレクタ層3の所定の部分を除去し、その上部にベースコレクタメサ部45を有するサブコレクタメサを形成する。これにより、InP基板2上に形成される複数個のHBTが互いに電気的に分離される(図1(c))。
【0041】
(電極形成工程)
以上のメサ形成工程が終了した後に、電極形成工程を実施する。アイソレーション加工まで終了したInP基板2上には、コレクタ領域40、ベース領域50、及びエミッタ領域60が形成されている。先ず、これらの各領域の上に絶縁膜(例えば、窒化ケイ素Si34、以下SiN)をCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成する。続けて、SiN膜上にレジストを塗布した後、エッチング用マスクを形成する。エッチング用マスクは、コレクタ領域40、ベース領域50、及びエミッタ領域60上に所定の形状の開口部を有する。次に、プラズマエッチングを行なうと、エッチング用マスクに覆われていないSiN膜が除去されるので、コレクタ領域40、ベース領域50、及びエミッタ領域60に達するコンタクトホールがSiN膜に形成される。
【0042】
プラズマエッチング終了後、各領域60,50,40に達する開口部を有するレジスト膜上に、チタン(Ti)、白金(Pt)、及び金(Au)といった金属膜を順に堆積する。このとき、エミッタ領域60及びベース領域50に対するコンタクトホールは、エミッタ領域60からベース領域50にわたって形成されている。エミッタ領域60の〔011〕方向に伸びる縁には逆メサ構造が形成されているため、これらのエミッタ縁に沿ったベース領域50上には、金属膜は堆積されない。このような金属膜が堆積されないことによって、エミッタ電極16とベース電極15とが確実に分離され得る。また、この電極のための金属膜を堆積する際、金属原子等がInP基板2に対して略垂直に入射するような堆積方法を採用するのが好ましい。この方法には、例えば、真空蒸着法がある。これにより、ベース電極15とエミッタ電極16とが一層確実に分離され得る。
【0043】
金属膜は、エッチング用マスク(レジスト膜)上に形成されているので、レジスト膜を剥離することにより不要な金属膜が除去される。これにより、エミッタ電極16、ベース電極15、及びコレクタ電極14がリフトオフ法により形成される(図1(d))。なお、これら各電極は、半導体領域上に形成され、この各領域又は層のキャリア濃度はいずれも1×1019cm-3以上と十分に高いため、アロイプロセスといった熱処理がない場合でも半導体領域へのオーム性接触が容易に実現される。
【0044】
次に、InP基板2上に、各電極16,15,14を覆うように、シリコンオキシナイトライド(SiON)といった絶縁膜12をCVD法により堆積する。そして、この絶縁膜12上に、レジスト/酸化ケイ素(SiO2) /レジストからなる3層の多層膜を形成した後、この多層膜に、所定の開口部を形成する。この開口部は、コレクタ電極14及びベース電極15に対する引き出し配線24及び25を形成するために利用される。続けて、上記の開口部を有する多層膜をマスクとして絶縁膜12のエッチングを行ない、引き出し配線24,25用のスルーホールを形成する。さらに、Al膜といった金属膜を形成する。この後、3層リフトオフ法により、絶縁膜12上に残しておいたレジスト膜を剥離することにより、このレジスト膜上の金属膜が除去される。これにより、引き出し配線24,25が形成される(図1(e))。
【0045】
この後、SiONといった絶縁膜13を再びInP基板2上に形成する。そして、引き出し配線24,25を形成した手順と同様の方法により、引き出し配線26を形成する(図1(f))。以上の工程により、HBT1が得られる。
【0046】
次に、本実施形態の製造方法により作製したHBT1の利点について説明する。図5(a)は、以上のようにして作製したHBT1の平面図である。図5(b)は、図5(a)におけるIII−III線に沿った断面図である。
【0047】
今、従来のHBTの平面形状を示す図7(a)と図5(a)とを比較すると以下のことが分かる。従来のHBTにおいては、エミッタ領域60が六角形であるため、エミッタ領域60に覆われていない部分、例えば図7(a)中に記号Aで示す部分が生じている。一方、本実施形態によるHBT1では、そのような部分はない。
【0048】
発明者らの知見によれば、従来の製造方法によるHBTに見られる部分Aは、電流の増幅には実質的に寄与しないばかりでなく、ベース−コレクタ間容量を増大させる。その結果、HBTの高周波特性が悪化してしまう。
【0049】
また、従来のHBTにおいて、ベース領域の形状をエミッタ領域の形状に合わせて六角形にすれば、上記の部分Aのような電流増幅に寄与しない部分は殆ど存在しない。しかしながら、所定の面積を有するエミッタ領域を得ようとする場合、矩形型のエミッタ領域に比べ、六角形型のエミッタ領域は長手方向の長さが長くなる。そのため、HBTを小型化が妨げられてしまうことになる。
【0050】
これに対し、本実施形態の製造方法により作製したHBT1では、エミッタ領域60が略矩形とし得る。このため、従来のHBTのように、ベース領域50を広く形成する必要はない。そのため、ベース−コレクタ間容量を低減でき、高周波特性の悪化を抑止することができる。しかも、HBTのサイズも小さくし得る。
【0051】
また、図5(a)に示す通り、エミッタ電極16と接続する引き出し配線26は、略矩形を成すエミッタ領域60の短辺を通過するように延在している。この短辺には順メサ構造が形成されているため、引き出し配線26はこの短辺において鈍角を成して折れ曲がっている。このようなに折れ曲がる場合には、引き出し配線26に大きな応力がかかることはない。そのため、引き出し配線26の信頼性を向上でき、スクリーニング検査といった検査工程が簡略化され得る。
【0052】
さらに、エミッタ領域60の長辺には、逆メサ構造が形成されているため、エミッタ電極16とベース電極15とが確実に分離され、エミッタ−ベース間の漏洩電流を効果的に抑止できる。
【0053】
本実施形態の製造方法により作製したHBT1が上述の利点を有しているのは、エミッタ領域60が一対の辺が〔011〕方向に沿い、且つその形状が矩形となるよう形成されていることにある。略矩形のエミッタ領域60が得られるのは、エミッタ領域60の形成に際して、図3に示すパターン10を有するマスクを用いてエッチングマスクを形成し、エッチングを行なっているためである。このことから、本実施形態の製造方法が奏する優れた効果が理解される。
【0054】
次に、本発明による他の実施形態について説明する。これらの実施形態においては、エミッタ領域60をエッチングにより形成する工程以外の他の各工程、及び作製されるHBTが奏する効果等は同一である。よって、以下では、エミッタメサ形成工程においてエッチングマスクを形成するために用いられるフォトマスク、特に、フォトマスクが有するパターンについて説明する。
【0055】
(第2の実施形態)
図6(a)は、第2の実施形態において用いられるフォトマスクが有するパターン102の平面図である。パターン102では、図6(a)に示す通り、領域T1の辺S3は領域Rの辺S12と接しており、辺S1は領域Rの辺S11と繋げられ線分を形成する。領域T2の辺S3は領域Rの辺S14と接しており、辺S1は領域Rの辺S11と繋げられ線分を形成する。領域T3の辺S3は領域Rの辺S14と接し、領域T3の辺S1は領域Rの辺S13と繋げられ線分を形成する。領域T4の辺S3は領域Rの辺S12と接しており、辺S1は領域Rの辺S13と繋げられ線分を形成する。
【0056】
このような形状のパターン102を有するフォトマスクを用い、領域Rの辺11が〔011〕方向に沿うようにして、エミッタ層6の上にエッチングマスクを形成する。そして、第1の実施形態で説明したエッチング方法によりエッチングを行なう。これにより、矩形のエミッタ領域60が得られる。
【0057】
(第3の実施形態)
図6(b)は、第3の実施形態におけるフォトマスクが有するパターン103を示す平面図である。パターン6では、図6(b)に示される通り、領域T1の辺S3は領域Rの辺S11と接し、辺S1は領域Rの辺S12と繋げられ線分を形成する。領域T2の辺S3は領域Rの辺S11と接し、辺S1は領域Rの辺S14と繋げられ線分を形成する。領域T3の辺S3は領域Rの辺S14と接し、辺S1は領域Rの辺S13と直線的に連続している。領域T4の辺S3は領域Rの辺S12と接し、辺S1は領域Rの辺S13と繋げられ線分を形成する。すなわち、領域T1〜T4の各々の辺S1に着目すれば、領域T1及び領域T2の辺S1は、x方向に伸びる一対の線のそれぞれと重なり合い、領域T3及びT4の辺S1は、y方向に伸びる一対の線の一方と重なり合っている。
【0058】
このような形状のパターン103を有するフォトマスクを用い、領域Rの辺11が〔011〕方向に沿うようにして、エミッタ層6の上にエッチングマスクを形成する。そして、第1の実施形態で説明したエッチング方法によりエッチングを行なう。こうすれば、矩形のエミッタ領域60が得られる。
【0059】
(第4の実施形態)
図7(a)は、第4の実施形態において用いられるフォトマスクが有するパターン104の平面図である。パターン104では、図7(a)のように、領域T1の辺S3は領域Rの辺S12と接し、辺S1は領域Rの辺S11と繋げられ線分が形成される。領域T2の辺S3は領域Rの辺S11と接し、辺S1は領域Rの辺S14と繋げられ線分が形成される。領域T3の辺S3は領域Rの辺S13と接し、辺S1は領域Rの辺S14と繋げられ線分が形成される。領域T4の辺S3は領域Rの辺S12と接し、辺S1は領域Rの辺S13と繋げられ線分が形成される。すなわち、領域T1〜T4の各々の辺S1に着目すれば、領域T1及び領域T4の辺S1は、y方向に伸びる一対の線のそれぞれと重なり合い、領域T2及びT3の辺S1は、x方向に伸びる一対の線の一方と重なり合っている。
【0060】
このようなパターン104を有するフォトマスクを用い、領域Rの辺11が〔011〕方向に沿うようにして、エミッタ層6の上にエッチングマスクを形成する。そして、第1の実施形態で説明したエッチング方法によりエッチングを行なう。こうすることにより、矩形のエミッタ領域60が得られる。
【0061】
(第5の実施形態)
図7(b)は、第5の実施形態において用いられるフォトマスクが有するパターン105の平面図である。パターン105では、図7(b)のように、領域T1の辺S3は領域Rの辺S11と接し、辺S1は領域Rの辺S12と繋げられ線分を形成する。領域T2の辺S3は領域Rの辺S14と接し、辺S1は領域Rの辺S11と繋げられ線分を形成する。領域T3の辺S3は領域Rの辺S13と接し、辺S1は領域Rの辺S14と繋げられ線分を形成する。領域T4の辺S3は領域Rの辺S12と接し、辺S1は領域Rの辺S13と繋げられ線分を形成する。すなわち、領域T1〜T4の辺S1のそれぞれは、x方向に伸びる一対の線とy方向に伸びる一対の線とのそれぞれと重なり合っている。
【0062】
このような形状のパターン105を有するフォトマスクを用い、領域Rの辺11が〔011〕方向に沿うようにして、エミッタ層6の上にエッチングマスクを形成する。そして、第1の実施形態で説明したエッチング方法によりエッチングを行なう。このようにしても、エミッタ領域60の平面形状は矩形とし得る。
【0063】
以上、いくつかの実施の形態に基づいて、本発明によるバイポーラトランジスタの製造方法を説明した。明らかなように、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、領域T1〜T4の辺S1,S3の長さは適宜設定されて良い。また、領域T1〜T4は直角二等辺三角形に限らず適宜変更しても構わない。予備実験等を行なうことにより、所定の深さのエッチングを終了したときに、エミッタ領域60の形状が略矩形となるようエッチングマスク上のパターン形状を最適化すると好ましいことは言うまでもない。なお、形成されるエミッタ領域60の形状は、正方形であっても構わない。
【0064】
また、上記の実施形態では、図3、図6(a),(b)及び図7(a),(b)に示すパターンを有するフォトマスクを用いて、所定のエッチングマスクを形成するようにしたが、複数のフォトマスクを用いて所定のエッチングマスクを形成しても構わない。
【0065】
上記実施形態においては、エミッタ領域60の形成に使用したエッチングマスクはレジスト膜で形成したが、金属、WSi等のシリサイド膜、又はSiO2若しくはSiNx等の誘電体膜で形成されても良い。
【0066】
また、層3〜6の堆積にはMOCVD法を用いたが、これに限られるものではなく、他の気相エピタキシー法、CBE(Chemical Beam Epitaxy)法、及び液相エピタキシー法などを採用しても良い。また、コレクタベースメサ部及びコンタクトホール等の形成に用いるエッチング方法は、上記実施形態の方法に限らず、適宜適切な方法を採用して良い。
【0067】
さらにまた、本発明によるバイポーラトランジスタの製造方法は、上記のInP基板上に形成されるHBTに限らず、GaAs基板上に形成されるGaAs/AlGaAs系、或いはGaAs/InGaP系のHBTなど様々なバイポーラトランジスタの作製に好適に適用し得る。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第1の平面領域と複数の第2の平面領域とを有するマスクを用いるので、第1の平面領域に対応した形状のエミッタ領域をウエットエッチングにより形成し得る。そのため、高周波特性に優れたHBTを作製する方法及びHBTが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)〜(f)は、第1の実施形態によるHBTの製造方法の工程の断面を示す模式図である。
【図2】図2は、エピタキシャル成長される各層の材料、導電型、添加された不純物、キャリア濃度、及び膜厚を示す図である。
【図3】図3は、フォトマスクのパターンを示す平面図である。
【図4】図4(a)は、エッチングにより形成されたエミッタ領域の形状を示す平面図である。図4(b)は、図4(a)のI−I線に沿う断面図である。図4(c)は、図4(a)のII−II線に沿う断面図である。
【図5】図5(a)は、本実施形態の製造方法により作製したHBTの平面図である。図5(b)は、図5(a)におけるIII−III線に沿った断面図である。
【図6】図6(a),(b)は、フォトマスクが有するパターンの他の形状を示す平面図である。
【図7】図7(a),(b)は、フォトマスクが有するパターンの更に他の形状を示す平面図である。
【図8】図8(a)は、従来のHBTの一例構造を示す平面図である。図8(b)は、図8(a)におけるIV−IV線に沿った断面図である。
【符号の説明】
1…HBT、2…InP基板、3…サブコレクタ層、4…コレクタ層、5…ベース層、6…エミッタ層、14…コレクタ電極、15…ベース電極、16…エミッタ電極、24,25,26…引き出し電極、40…コレクタ領域、50…ベース領域、60…エミッタ領域、10…パターン、R…領域、T1〜T4…領域、S1,S2,S2…辺。

Claims (6)

  1. バイポーラトランジスタの製造方法であって、
    エミッタを形成するためのマスクを用いてマスク層を化合物半導体層上に形成するステップと、
    前記マスク層を用いて前記化合物半導体層をウエットエッチングして、エミッタ領域を形成するステップと
    を備え、
    前記マスクは、形成されるべきエミッタ領域の形状に対応し複数の頂点により構成される第1の平面領域と、前記第1の平面領域に隣接するように配置される複数の第2の平面領域とを有し、
    前記第2の平面領域の各々は、鋭角を形成するように設けられた第1の辺および第2の辺と、前記第1の平面領域に対面する第3の辺とを含む、バイポーラトランジスタの製造方法。
  2. 前記エミッタ領域は、第1の軸方向に伸びる一対の線と、前記第1の軸と交差する第2の軸方向に伸びる一対の別の線とによって規定される、請求項1に記載のバイポーラトランジスタの製造方法。
  3. 前記マスク層は、前記化合物半導体層の結晶軸〔011〕方向に沿って前記第1の軸が伸びるように形成される、請求項2に記載のバイポーラトランジスタの製造方法。
  4. 前記第1の平面領域は、第1の軸方向に伸びる一対の線と、
    前記第1の軸と交差する第2の軸方向に伸びる一対の別の線とによって規定され、
    前記第2の平面領域の各々は、その第1の辺を前記一対の線のいずれか1つの線上に重ね合わせるように設けられている、請求項1に記載のバイポーラトランジスタの製造方法。
  5. 前記第1の平面領域は、第1の軸方向に伸びる一対の線と、
    前記第1の軸と交差する第2の軸方向に伸びる一対の別の線とによって規定され、
    前記第2の平面領域の各々は、その第1の辺を前記一対の線および前記一対の別の線のいずれか1つの線上に重ね合わせるように設けられている、請求項1に記載のバイポーラトランジスタの製造方法。
  6. 前記ウエットエッチングでは、前記一対の線に対応するエミッタ縁には逆メサ構造が形成されると共に、前記一対の別の線に対応するエミッタ縁には順メサ構造が形成される、請求項2に記載のバイポーラトランジスタの製造方法。
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