JP4507295B2 - Bipolar transistor manufacturing method - 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およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のヘテロ接合型のバイポーラトランジスタの製造方法を、図4(a)〜(c)、図5(d)〜(e)を参照して以下に示す。
【0003】
まず、GaAs基板1上にSiを5×1018cm-3ドープしたn型GaAsからなる厚さ0.5μmのコレクタコンタクト層2、Siを2×1016cm-3ドープしたn型GaAsからなる厚さ0.5μmのコレクタ層3、Cを3×1019cm-3ドープしたp型GaAsからなる厚さ0.1μmのベース層4、Siを5×1017cm-3ドープしたn型AlGaAsからなる厚さ0.1μmのエミッタ層5、InGaAs等からなる厚さ0.2μmのエミッタコンタクト層6を、それぞれMOCVD法にて順次積層形成する(図4(a))。
【0004】
次に、フォトリソグラフィーでパターニングしたレジスト7をマスクにして、エミッタコンタクト層6およびエミッタ層5をリン酸系エッチャントにてエッチングすることにより、幅約5μmの順メサ型のエミッタコンタクト層6a、エミッタ層5aを形成し(図4(b))、その後レジスト7を剥離除去する。
【0005】
さらに、フォトリソグラフィーでパターニングしたレジスト8をマスクにして、ベース層4およびコレクタ層3をリン酸系エッチャントにてエッチングすることにより幅約11μmの順メサ型のベース層4aおよびコレクタ層3aを形成し(図4(c))、その後レジスト8を剥離除去する。
【0006】
次いで、フォトリソグラフィーでパターニングしたレジスト9をマスクにして、コレクタコンタクト層2をリン酸系エッチャントにてエッチングすることにより、幅約40μmの順メサ型のコレクタコンタクト層2aを形成し(図5(d))、その後レジスト9を剥離除去する。
【0007】
最後に、リフトオフ法にて、幅約10μmのコレクタ電極10a、10b、幅約2μmのベース電極11a、11b、幅約4μmのエミッタ電極12を形成する(図5(e))。
【0008】
以上の工程により、コレクタ電極10a、10b、ベース電極11a、11b、エミッタ電極12を有してなるヘテロ接合バイポーラトランジスタ13が得られる。このとき、ベース電極の内側端とエミッタ層のメサ下面端との距離は約0.5μm、ベース電極の外側端とベース層のメサ上面端との距離は約0.5μmである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のバイポーラトランジスタにおいては、ベース電極をベース層の上面から(ベース層の)メサ側面がわにはみ出して形成すると、コレクタ層やコレクタコンタクト層と短絡する恐れが強いため、ベース電極はベース層の上面のみ形成され、結果的にベース電極面積(平面投影面積)が制限されベース抵抗を低減できず、高周波特性の向上が困難であるという問題点を有していた。
【0010】
この問題を回避する1つの方法として、ベース層のメサ面積(平面投影面積)を大きく取ってベース電極の形成可能領域を広げることによりベース抵抗を低減する方法が考えられる。しかしこの方法では、同時にベース層とコレクタ層の接触面積も増大することになり、ベース−コレクタ間容量が増え、結局、高周波特性を改善することができなかった。また、素子サイズが大きくなりコストが上昇するという新たな問題が生じていた。
【0011】
上述の問題を回避するいま一つの方法として、ベース電極面積は変化させずに、ベース電極の膜厚を厚くすることによりベース抵抗を低減する方法が考えられる。この方法によれば、ベース−コレクタ間容量を増大させることなくベース抵抗を低減することが可能である。しかしながら、電極膜厚を厚くするとベース電極の微細なパターニングが困難になる上、電極形成に掛かる時間が増大するというデメリットが生じる。
【0012】
また、上述の従来技術においては、ベース層とコレクタ層は(同一のエッチング工程により形成されるため)必然的に互いのメサ側面が同一位置(面一)になるため、ベース層の面積(平面投影面積)でベース−コレクタ間容量が一義的に決定されることになる。そして、そのベース層の面積は、エミッタ電極やベース電極の微細化に限界がある以上あるレベルより小さくすることはできず、結果的にベース−コレクタ間容量を一定レベルより小さくすることができず、高周波特性の改善に限界を画するという問題点を有していた。
【0013】
従って本発明の目的は、上述の技術的課題を解決するためになされたものであって、素子サイズの増大やコストの上昇を招くことなく、ベース抵抗およびベース−コレクタ間容量が小さく高周波特性の優れたバイポーラトランジスタおよびその製造方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上述の技術的問題点を解決するために本発明の請求項1に記載のバイポーラトランジスタの製造方法は、半導体基板上に形成されるメサ型のエピタキシャル成長層、ベース層、およびベース層上に形成されるベース電極をこの順で有するバイポーラトランジスタの製造方法であって、前記ベース層の上面の少なくとも一部、および前記ベース層のメサ側面の少なくとも一部に接触させてベース電極を形成する工程と、少なくともベース電極の一部をマスクとして、ベース層下に形成されたエピタキシャル成長層を半導体基板を平面方向から見たときに前記エピタキシャル成長層のメサ側面がベース層のメサ側面よりも内側に位置するように、エピタキシャル成長層を部分的に除去する工程を備えることを特徴としている。
【0016】
また本発明の請求項2に記載のバイポーラトランジスタの製造方法は、前記エピタキシャル成長層が、コレクタ層またはエミッタ層であることを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
[第1実施例、図1〜図2]
以下、本発明の第1実施例のバイポーラトランジスタを図を参照して以下に示す。図1(a)〜(d)、図2(e)〜(g)は、バイポーラトランジスタ20の製造方法を示す断面図である。
【0020】
まず、GaAs基板21上に、Siを5×1018cm-3ドープしたn型GaAsからなる厚さ0.5μmのコレクタコンタクト層22、Siを2×1016cm-3ドープしたn型GaAsからなる厚さ0.5μmのコレクタ層23、Cを3×1019cm-3ドープしたp型GaAsからなる厚さ0.1μmのベース層24、Siを5×1017cm-3ドープしたn型AlGaAsからなる厚さ0.1μmのエミッタ層25、Siを2×1019cm-3ドープしたn型のInGaAs等からなる厚さ0.2μmのエミッタコンタクト層26を、それぞれMOCVD法にて順次積層形成する(図1(a))。
【0021】
次に、リフトオフ法で幅約5μmのエミッタ電極27を形成し、このエミッタ電極27をマスクとしてエミッタコンタクト層26およびエミッタ層25をリン酸系エッチャントによってエッチングし、例えば幅約5μmの順メサ型のエミッタコンタクト層26aおよびエミッタ層25aを形成する(図1(b))。
【0022】
さらに、フォトリソグラフィーにてパターニングしたレジスト28をマスクとしてベース層24をリン酸系エッチャントによってエッチングし、例えば幅約11μmの順メサ型のベース層24aを形成し(図1(c))、その後レジスト28を剥離除去する。
【0023】
さらに、リフトオフ法によって例えば幅(平面投影幅)約3.5μmのベース電極29a、29bを形成する。このとき、ベース電極29a、29bは、ベース層24aのメサ側面の段差をまたぐように、かつそのメサ側面に各ベース電極が空隙なく接触するように形成されている。ベース電極29a、29bの内側端とエミッタ層25aのメサ下面端との間隙は例えばいずれも約0.5μm、ベース電極29a、29bとベース層24a上面との接触幅は約2.5μm、ベース電極29a、29bとコレクタ層23との接触幅は約1.0μmである(図1(d))。
【0024】
次いで、フォトリソグラフィーにてエミッタ電極27、エミッタコンタクト層26a、エミッタ層25aを覆うようにレジスト31をパターニング形成した後、レジスト31およびベース電極29a、29bをマスクとしてリン酸系エッチャントやクエン酸系エッチャントを用いて、コレクタ層23をエッチングする。このとき、場合によってはベース層24aの一部をアンダーエッチングさせつつ、コレクタ層23のサイドエッチングを進行させ、ベース層24aよりも狭い幅(例えば約10μm)にコレクタ層23aを形成する(図2(e))。エッチングの完了後に、レジスト31は除去する。このように、コレクタ層23aにはサイドエッチングが施されているので、コレクタ層23aのメサ側面はベース層24aのメサ側面よりも約0.5μm内側に位置することになる。これにより、ベース電極29a、29bとコレクタ層23aとを確実に電気的に絶縁することができる。
【0025】
さらに次いで、フォトリソグラフィーにてパターニングしたレジスト32をマスクにして、コレクタコンタクト層22をリン酸系エッチャントを用いてエッチングすることにより、例えば幅約40μmの順メサ型のコレクタコンタクト層22aを形成し(図2(f))、その後レジスト32を剥離除去する。
【0026】
最後に、リフトオフ法にて、幅約10μmのコレクタ電極33a、33bを形成する(図2(g))。以上の工程により、コレクタ電極33a、33b、ベース電極29a、29b、エミッタ電極27を有してなるヘテロ接合バイポーラトランジスタ20が得られる。
【0027】
本実施例のバイポーラトランジスタ20では、ベース電極29a、29bがベース層24aの上面のみならず、ベース層のメサ側面の全面に接し、かつメサ側面をまたがってその外縁部にまで延在して形成されているので、ベース層とベース電極との接触面積を大きくすることができ、かつその膜厚を厚くすることなく従来構造のバイポーラトランジスタのベース電極よりも断面積を大きくすることができる。これによって、素子サイズを大きくしたりベース電極の膜厚を厚くすることなくベース抵抗を小さくすることができ、高周波特性の良好な、具体的には最高発振周波数および遮断周波数の高いバイポーラトランジスタを提供することができる。
【0028】
また、バイポーラトランジスタ20では、コレクタ層23aのメサ側面がベース層24aのメサ側面よりも内側に位置しているので、従来構造のバイポーラトランジスタに比べてベース層とコレクタ層の接触面積が小さい。これにより、ベース−コレクタ間容量を小さくすることができ、同じく高周波特性の良好なバイポーラトランジスタを提供することができる。
【0029】
上述の実施例では、MOCVD法によって各層を積層形成したのち、エミッタ電極27の形成、エミッタコンタクト層26・エミッタ層25のエッチング、ベース層24のエッチング、ベース電極29a、29bの形成、ベース電極29a、29b(およびレジスト31)をマスクにしてのコレクタ層23のエッチング、コレクタコンタクト層22のエッチング、コレクタ電極33a、33bの形成、との順序でバイポーラトランジスタ20の形成を行ったが、必ずしもこの順序で形成する必要はない。
【0030】
上述の製造工程において重要な点は、ベース層24のエッチング、ベース電極29a、29bの形成、ベース電極29a、29b(およびレジスト31)をマスクにしてのコレクタ層23のエッチングの3つの工程がこの順序で行われることである(ただし、これらの各工程は必ずしも連続的に行われる必要はなく、途中に他の工程が介在しても構わない)。
【0031】
従って、例えばエミッタコンタクト層26・エミッタ層25のエッチング、ベース層24のエッチング、ベース電極29a、29bの形成、ベース電極29a、29b(およびレジスト31)をマスクにしてのコレクタ層23のエッチング、コレクタコンタクト層22のエッチング、エミッタ電極27、コレクタ電極33a、33bの形成、のように工程の順序を変更しても構わない。また、レジストをマスクにしてエミッタコンタクト層26・エミッタ層25をエッチングした後に、リフトオフ法でエミッタ電極を形成するなど、工程の順序と形成方法の双方を変更しても構わない。
【0032】
なお、本実施例では各半導体層は、下部にゆくほど幅の広がった順テーパ形状を有する順メサ型に形成されているが、例えばテーパを有さない垂直形状のメサに形成しても構わない。
[第2実施例、図3]
第1実施例のバイポーラトランジスタは、エミッタ層が最上層に位置するいわゆるエミッタアップ型のバイポーラトランジスタを例にとって説明したが、コレクタ層が最上層に位置するコレクタアップ型のバイポーラトランジスタにも本発明の構造、および製造方法は好適に適用することができる。
【0033】
この場合、基板上の各半導体層の積層順序は以下の順序となる。すなわち、図3に示すように、GaAs基板41上に、Siを5×1018cm-3ドープしたn型GaAsからなる厚さ0.5μmのエミッタコンタクト層42、Siを5×1017cm-3ドープしたn型AlGaAsからなる厚さ0.1μmのエミッタ層43、Cを3×1019cm-3ドープしたp型GaAsからなる厚さ0.1μmのベース層44、Siを2×1016cm-3ドープしたn型GaAsからなる厚さ0.5μmのコレクタ層45、Siを2×1019cm-3ドープしたn型のInGaAs等からなる厚さ0.2μmのコレクタコンタクト層46を、それぞれMOCVD法にて順次積層形成する(図3)。
【0034】
この後の各エッチング工程および各電極の形成工程は、第1実施例の各工程と同様の流れとすればよい。すなわち、コレクタ電極の形成、コレクタコンタクト層・コレクタ層のエッチング、ベース層のエッチング、ベース電極の形成、ベース電極およびレジストをマスクとしてのエミッタ層のエッチング、エミッタコンタクト層のエッチング、エミッタ電極の形成、との順序でコレクタアップ型のバイポーラトランジスタを作製すればよい。
【0035】
【発明の効果】
上述の説明からも明らかなように、本発明のバイポーラトランジスタでは、ベース電極がベース層の上面のみならず、ベース層のメサ側面に接し、かつまたがってその外縁部にまで延在して形成されているので、膜厚を厚くすることなくその断面積を大きくすることができる。また、ベース層とベース電極との接触面積を大きくすることもできる。これによって、素子サイズを大きくしたりベース電極の膜厚を厚くすることなくベース抵抗を小さくすることができ、高周波特性の良好な、具体的には最高発振周波数および遮断周波数の高いバイポーラトランジスタを提供することができる。また、ベース電極の膜厚を厚くする必要がないので、ベース電極の成膜時間が増えることもない。
【0036】
また、第1実施例のようなエミッタアップ型バイポーラトランジスタにあっては、コレクタ層のメサ側面がベース層のメサ側面よりも内側に位置しているので、ベース層とコレクタ層の接触面積が小さい。これにより、ベース−コレクタ間容量を小さくすることができ、高周波特性の良好なバイポーラトランジスタを提供することができる。
【0037】
さらに、第2実施例のようなコレクタアップ型バイポーラトランジスタにあっては、エミッタ層のメサ側面がベース層のメサ側面よりも内側に位置しているので、エミッタ面積を小さくできコレクタ面積に近づけることができる。この結果、外部エミッタ領域を小さくしエミッタ注入効率を大きくでき、電流増幅率の高いバイポーラトランジスタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例のバイポーラトランジスタの製造方法を示す断面図である。
【図2】 第1実施例のバイポーラトランジスタの製造方法を示す断面図である。
【図3】 第2実施例のバイポーラトランジスタの膜の積層構造を示す断面図である。
【図4】 従来例のバイポーラトランジスタの製造方法を示す断面図である。
【図5】 従来例のバイポーラトランジスタの製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
20 ・・・ バイポーラトランジスタ
21 ・・・ GaAs基板
22 ・・・ コレクタコンタクト層
23 ・・・ コレクタ層
24 ・・・ ベース層
25 ・・・ エミッタ層
26 ・・・ エミッタコンタクト層
27、28、31、32 ・・・ レジスト
29a、29b ・・・ ベース電極
33a、33b ・・・ コレクタ電極
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bipolar transistor and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
A conventional method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor will be described below with reference to FIGS. 4 (a) to 4 (c) and FIGS. 5 (d) to 5 (e).
[0003]
First, a collector contact layer 2 having a thickness of 0.5 μm made of n-type GaAs doped with Si 5 × 10 18 cm −3 on a GaAs substrate 1 and made of n-type GaAs doped with Si 2 × 10 16 cm −3. A collector layer 3 having a thickness of 0.5 μm, a base layer 4 made of p-type GaAs doped with C 3 × 10 19 cm −3, and an n-type AlGaAs doped with Si 5 × 10 17 cm −3 A 0.1 μm thick emitter layer 5 and a 0.2 μm thick emitter contact layer 6 made of InGaAs or the like are sequentially stacked by MOCVD (FIG. 4A).
[0004]
Next, by using the resist 7 patterned by photolithography as a mask, the emitter contact layer 6 and the emitter layer 5 are etched with a phosphoric acid-based etchant, whereby a forward mesa type emitter contact layer 6a having a width of about 5 μm, an emitter layer 5a is formed (FIG. 4B), and then the resist 7 is peeled off.
[0005]
Further, by using the resist 8 patterned by photolithography as a mask, the base layer 4 and the collector layer 3 are etched with a phosphoric acid-based etchant to form a forward mesa type base layer 4a and a collector layer 3a having a width of about 11 μm. (FIG. 4C), and then the resist 8 is peeled off.
[0006]
Next, using the resist 9 patterned by photolithography as a mask, the collector contact layer 2 is etched with a phosphoric acid-based etchant to form a forward mesa collector contact layer 2a having a width of about 40 μm (FIG. 5D Then, the resist 9 is peeled off.
[0007]
Finally, collector electrodes 10a and 10b having a width of about 10 μm, base electrodes 11a and 11b having a width of about 2 μm, and an emitter electrode 12 having a width of about 4 μm are formed by a lift-off method (FIG. 5E).
[0008]
Through the above steps, a heterojunction bipolar transistor 13 having collector electrodes 10a and 10b, base electrodes 11a and 11b, and an emitter electrode 12 is obtained. At this time, the distance between the inner end of the base electrode and the mesa lower surface end of the emitter layer is about 0.5 μm, and the distance between the outer end of the base electrode and the mesa upper surface end of the base layer is about 0.5 μm.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above bipolar transistor, if the base electrode is formed so that the mesa side surface (of the base layer) protrudes from the upper surface of the base layer, there is a strong possibility of short-circuiting with the collector layer or the collector contact layer. Only the upper surface of the layer is formed. As a result, the base electrode area (planar projection area) is limited, the base resistance cannot be reduced, and it is difficult to improve the high frequency characteristics.
[0010]
As one method for avoiding this problem, a method of reducing the base resistance by increasing the mesa area (planar projection area) of the base layer and expanding the region where the base electrode can be formed can be considered. However, according to this method, the contact area between the base layer and the collector layer also increases, and the base-collector capacitance increases. As a result, the high-frequency characteristics cannot be improved. In addition, a new problem has arisen that the element size increases and the cost increases.
[0011]
As another method for avoiding the above-described problem, a method of reducing the base resistance by increasing the thickness of the base electrode without changing the base electrode area is conceivable. According to this method, the base resistance can be reduced without increasing the base-collector capacitance. However, when the electrode film thickness is increased, fine patterning of the base electrode becomes difficult, and the demerit that the time required for electrode formation increases.
[0012]
In the above-described prior art, since the base layer and the collector layer are inevitably located at the same position (on the same plane), the area of the base layer (planar) The base-collector capacity is uniquely determined by the projected area. The area of the base layer cannot be made smaller than a certain level because there is a limit to the miniaturization of the emitter electrode and the base electrode, and as a result, the base-collector capacitance cannot be made smaller than a certain level. However, it has a problem that it limits the improvement of the high frequency characteristics.
[0013]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned technical problem, and without causing an increase in device size and cost, the base resistance and the base-collector capacitance are small, and high frequency characteristics are achieved. An object of the present invention is to provide an excellent bipolar transistor and a manufacturing method thereof.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above technical problem, a bipolar transistor manufacturing method according to claim 1 of the present invention is formed on a mesa type epitaxial growth layer formed on a semiconductor substrate, a base layer, and a base layer. Forming a base electrode in contact with at least part of the upper surface of the base layer and at least part of the mesa side surface of the base layer; At least a part of the base electrode as a mask so that the mesa side surface of the epitaxial growth layer is located inside the mesa side surface of the base layer when the epitaxial growth layer formed under the base layer is viewed from the planar direction of the semiconductor substrate. It is characterized in Rukoto comprising the step of partially removing the epitaxial growth layer.
[0016]
The method of manufacturing a bipolar transistor according to claim 2 of the present invention, the epitaxial growth layer, wherein the collector layer or emitter layer der Rukoto.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First embodiment, FIGS. 1 to 2]
A bipolar transistor according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1A to 1D and FIGS. 2E to 2G are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the bipolar transistor 20.
[0020]
First, a collector contact layer 22 made of n-type GaAs doped with Si of 5 × 10 18 cm −3 and having a thickness of 0.5 μm is formed on a GaAs substrate 21, and n-type GaAs doped with Si of 2 × 10 16 cm −3. A collector layer 23 having a thickness of 0.5 μm, a base layer 24 having a thickness of 0.1 μm made of p-type GaAs doped with C 3 × 10 19 cm −3, and an n-type doped with Si 5 × 10 17 cm −3. A 0.1 μm thick emitter layer 25 made of AlGaAs and a 0.2 μm thick emitter contact layer 26 made of n-type InGaAs doped with Si 2 × 10 19 cm −3 are sequentially stacked by MOCVD. It forms (FIG. 1 (a)).
[0021]
Next, an emitter electrode 27 having a width of about 5 μm is formed by a lift-off method, and the emitter contact layer 26 and the emitter layer 25 are etched by a phosphoric acid-based etchant using the emitter electrode 27 as a mask, for example, a forward mesa type having a width of about 5 μm. An emitter contact layer 26a and an emitter layer 25a are formed (FIG. 1B).
[0022]
Further, the base layer 24 is etched with a phosphoric acid etchant using the resist 28 patterned by photolithography as a mask to form a forward mesa type base layer 24a having a width of about 11 μm, for example (FIG. 1C), and then the resist 28 is peeled off.
[0023]
Further, base electrodes 29a and 29b having a width (planar projection width) of about 3.5 μm are formed by a lift-off method. At this time, the base electrodes 29a and 29b are formed so as to straddle the step on the mesa side surface of the base layer 24a and so that each base electrode contacts the mesa side surface without a gap. The gap between the inner ends of the base electrodes 29a, 29b and the mesa lower surface end of the emitter layer 25a is, for example, about 0.5 μm, and the contact width between the base electrodes 29a, 29b and the upper surface of the base layer 24a is about 2.5 μm. The contact width between 29a and 29b and the collector layer 23 is about 1.0 μm (FIG. 1D).
[0024]
Next, a resist 31 is patterned and formed by photolithography so as to cover the emitter electrode 27, the emitter contact layer 26a, and the emitter layer 25a. Is used to etch the collector layer 23. At this time, in some cases, a part of the base layer 24a is under-etched while the side etching of the collector layer 23 is advanced to form the collector layer 23a with a narrower width (for example, about 10 μm) than the base layer 24a (FIG. 2). (E)). After the etching is completed, the resist 31 is removed. As described above, since the collector layer 23a is side-etched, the mesa side surface of the collector layer 23a is positioned about 0.5 μm inside the mesa side surface of the base layer 24a. Thereby, the base electrodes 29a and 29b and the collector layer 23a can be reliably electrically insulated.
[0025]
Next, by using the resist 32 patterned by photolithography as a mask, the collector contact layer 22 is etched using a phosphoric acid-based etchant to form, for example, a forward mesa collector contact layer 22a having a width of about 40 μm ( 2 (f)), and then the resist 32 is removed.
[0026]
Finally, collector electrodes 33a and 33b having a width of about 10 μm are formed by a lift-off method (FIG. 2G). Through the above steps, the heterojunction bipolar transistor 20 having the collector electrodes 33a and 33b, the base electrodes 29a and 29b, and the emitter electrode 27 is obtained.
[0027]
In the bipolar transistor 20 of this embodiment, the base electrodes 29a and 29b are formed not only on the upper surface of the base layer 24a but also on the entire mesa side surface of the base layer, and extend across the mesa side surface to the outer edge thereof. Therefore, the contact area between the base layer and the base electrode can be increased, and the cross-sectional area can be increased as compared with the base electrode of the bipolar transistor having the conventional structure without increasing the film thickness. This makes it possible to reduce the base resistance without increasing the element size or increasing the thickness of the base electrode, and provides a bipolar transistor with good high-frequency characteristics, specifically with a high maximum oscillation frequency and high cutoff frequency can do.
[0028]
In the bipolar transistor 20, since the mesa side surface of the collector layer 23a is located inside the mesa side surface of the base layer 24a, the contact area between the base layer and the collector layer is smaller than that of the bipolar transistor having the conventional structure. As a result, the base-collector capacitance can be reduced, and a bipolar transistor having good high-frequency characteristics can be provided.
[0029]
In the above-described embodiment, after the layers are formed by MOCVD, the emitter electrode 27, the emitter contact layer 26 and the emitter layer 25, the base layer 24, the base electrodes 29a and 29b, and the base electrode 29a are formed. 29b (and resist 31) as a mask, the bipolar transistor 20 is formed in the order of etching of the collector layer 23, etching of the collector contact layer 22, and formation of the collector electrodes 33a and 33b. There is no need to form.
[0030]
The important points in the manufacturing process described above are the three processes of etching the base layer 24, forming the base electrodes 29a and 29b, and etching the collector layer 23 using the base electrodes 29a and 29b (and the resist 31) as a mask. It is to be performed in order (however, each of these steps is not necessarily performed continuously, and other steps may be interposed in the middle).
[0031]
Therefore, for example, etching of the emitter contact layer 26 and the emitter layer 25, etching of the base layer 24, formation of the base electrodes 29a and 29b, etching of the collector layer 23 using the base electrodes 29a and 29b (and resist 31) as a mask, collector The order of the steps may be changed such as etching of the contact layer 22 and formation of the emitter electrode 27 and the collector electrodes 33a and 33b. Further, both the process order and the formation method may be changed, such as forming the emitter electrode by the lift-off method after etching the emitter contact layer 26 and the emitter layer 25 using the resist as a mask.
[0032]
In the present embodiment, each semiconductor layer is formed in a forward mesa shape having a forward taper shape that is wider toward the bottom, but may be formed in a vertical mesa having no taper, for example. Absent.
[Second Embodiment, FIG. 3]
The bipolar transistor of the first embodiment has been described by taking an example of a so-called emitter-up type bipolar transistor in which the emitter layer is located in the uppermost layer. However, the present invention also applies to a collector-up type bipolar transistor in which the collector layer is located in the uppermost layer. The structure and the manufacturing method can be suitably applied.
[0033]
In this case, the stacking order of the semiconductor layers on the substrate is as follows. That is, as shown in FIG. 3, a 0.5 μm thick emitter contact layer 42 made of n-type GaAs doped with Si 5 × 10 18 cm −3 and Si 5 × 10 17 cm on a GaAs substrate 41. A 0.1 μm thick emitter layer 43 made of 3 doped n-type AlGaAs, a 0.1 μm thick base layer 44 made of C 3 × 10 19 cm −3 doped p-type GaAs, and 2 × 10 16 Si. A collector layer 45 of 0.5 μm thickness made of cm −3 doped n-type GaAs, a collector contact layer 46 of 0.2 μm thickness made of n-type InGaAs doped with 2 × 10 19 cm −3 of Si, Each layer is sequentially formed by MOCVD (FIG. 3).
[0034]
The subsequent etching steps and electrode forming steps may be performed in the same flow as the steps in the first embodiment. That is, collector electrode formation, collector contact layer / collector layer etching, base layer etching, base electrode formation, emitter electrode etching using the base electrode and resist as a mask, emitter contact layer etching, emitter electrode formation, A collector-up type bipolar transistor may be manufactured in the following order.
[0035]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, in the bipolar transistor of the present invention, the base electrode is formed not only on the upper surface of the base layer but also on the mesa side surface of the base layer and extending to the outer edge thereof. Therefore, the cross-sectional area can be increased without increasing the film thickness. In addition, the contact area between the base layer and the base electrode can be increased. This makes it possible to reduce the base resistance without increasing the element size or increasing the thickness of the base electrode, and provides a bipolar transistor with good high-frequency characteristics, specifically with a high maximum oscillation frequency and high cutoff frequency can do. Further, since it is not necessary to increase the thickness of the base electrode, the time for forming the base electrode does not increase.
[0036]
Further, in the emitter-up bipolar transistor as in the first embodiment, the contact area between the base layer and the collector layer is small because the mesa side surface of the collector layer is located inside the mesa side surface of the base layer. . As a result, the base-collector capacitance can be reduced, and a bipolar transistor with good high-frequency characteristics can be provided.
[0037]
Further, in the collector-up bipolar transistor as in the second embodiment, the mesa side surface of the emitter layer is located inside the mesa side surface of the base layer, so that the emitter area can be reduced and the collector area can be brought close to the collector area. Can do. As a result, the external emitter region can be reduced, the emitter injection efficiency can be increased, and a bipolar transistor having a high current amplification factor can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a bipolar transistor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the bipolar transistor of the first embodiment.
FIG. 3 is a sectional view showing a laminated structure of a film of a bipolar transistor according to a second embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a conventional bipolar transistor manufacturing method.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional bipolar transistor manufacturing method.
[Explanation of symbols]
20 ・ ・ ・ Bipolar transistor 21 ・ ・ ・ GaAs substrate 22 ・ ・ ・ Collector contact layer 23 ・ ・ ・ Collector layer 24 ・ ・ ・ Base layer 25 ・ ・ ・ Emitter layer 26 ・ ・ ・ Emitter contact layers 27, 28, 31, 32... Resist 29a, 29b... Base electrode 33a, 33b... Collector electrode

Claims (2)

半導体基板上に形成されるメサ型のエピタキシャル成長層、ベース層、およびベース層上に形成されるベース電極をこの順で有するバイポーラトランジスタの製造方法であって、
前記ベース層の上面の少なくとも一部、および前記ベース層のメサ側面の少なくとも一部に接触させてベース電極を形成する工程と、少なくともベース電極の一部をマスクとして、ベース層下に形成されたエピタキシャル成長層を半導体基板を平面方向から見たときに前記エピタキシャル成長層のメサ側面がベース層のメサ側面よりも内側に位置するように、エピタキシャル成長層を部分的に除去する工程を備え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。
A method of manufacturing a bipolar transistor having a mesa-type epitaxial growth layer formed on a semiconductor substrate, a base layer, and a base electrode formed on the base layer in this order,
Forming a base electrode in contact with at least part of the upper surface of the base layer and at least part of the mesa side surface of the base layer; and forming the base electrode under the base layer using at least part of the base electrode as a mask And a step of partially removing the epitaxial growth layer so that the mesa side surface of the epitaxial growth layer is located inside the mesa side surface of the base layer when the semiconductor substrate is viewed from the planar direction. A method of manufacturing a bipolar transistor.
前記エピタキシャル成長層が、コレクタ層またはエミッタ層であ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の製造方法。2. The method for manufacturing a bipolar transistor according to claim 1 , wherein the epitaxial growth layer is a collector layer or an emitter layer.
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