JP4558161B2 - Method for manufacturing heterojunction bipolar transistor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、III-V族化合物半導体などからなり、高速動作特性(高周波特性)に優れたヘテロ接合型バイポーラトランジスタの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
III-V族化合物半導体からなるヘテロ接合型バイポーラトランジスタは、高出力電子デバイスとしてのみならず、マイクロ波やミリ波用または超高速光通信用の超高速電子デバイスとして注目されている。一般に、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタは、半導体基板上にサブコレクタ層、コレクタ層、ベース層およびエミッタ層が順に積層され、そのエミッタ層がメサ形状に加工された素子構造を有する。エミッタ電極はエミッタキャップ層上に形成される。また、ベース電極は、メサをなすエミッタの側部のベース層上に形成される。コレクタ電極はサブコレクタ層上に形成される。
【0003】
高速動作特性の指標の一つとして最大発振周波数fmaxがある。最大発振周波数fmaxは、電力利得が1となる周波数のことであり、つぎの(1)式で表される。
fmax =√(fT/(8πRb・Cbc)) ・・・(1)
ただし、fTは、電流利得が1となる周波数、すなわち遮断周波数である。また、Rbは、ベースに寄生する抵抗であり、Cbcは、ベース−コレクタ間に寄生する接合容量である。したがって、上記(1)式より明らかなように、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタの高速動作特性を確保する、すなわち最大発振周波数fmaxを高めるには、寄生抵抗Rbおよび寄生容量Cbcを低減することが重要である。
【0004】
従来、寄生容量Cbcを低減する方法として、GaAs系のヘテロ接合型バイポーラトランジスタにあっては、ベース層のうちメサ型のエミッタ層の直下を除く領域(以下、外部ベース領域とする)の下に位置するコレクタ部分およびサブコレクタ部分に酸素または水素を領域選択的にイオン注入する方法が知られている。これは、外部ベース領域の下の部分をイオン注入により半絶縁化して高抵抗化し、これによってベース−コレクタ間の実質的な接合面積を減少させ、ベース−コレクタ間の寄生容量Cbcを低減させるものである。
【0005】
また、InP系のヘテロ接合型バイポーラトランジスタにおいては、GaAs系のようなイオン注入による高抵抗化が困難である。そのため、外部ベース領域の下に位置するサブコレクタ部分を選択的にエッチング除去し、この除去領域にアンドープの半導体層を埋め込むことによって、寄生容量Cbcを低減する方法が知られている。
【0006】
前述した寄生容量Cbcは、ヘテロ接合型バイポーラトランジスタをエミッタ接地で駆動した場合に逆バイアスされるベース−コレクタ間の容量、すなわち真性のコレクタ層が空乏化されたときに平行平板コンデンサとして作用するp型ベース層とn型サブコレクタ層との間の容量として現れ、つぎの(2)式で表される。
Cbc=εS・Sbc/dc ・・・(2)
ただし、εSはコレクタ層の誘電率、Sbcはベース−コレクタ間の接合面積、dcはコレクタ層の厚さである。具体的には、コレクタ層をなす化合物半導体の、空気の誘電率ε0に対する比誘電率(εS/ε0)は11〜13程度であり、GaAsでは13.2、InPでは12.4である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した外部ベース領域下のコレクタ部分およびサブコレクタ部分にイオン注入をおこなう方法では、打ち込んだイオンによって半導体層が損傷を受けるため、ベースに寄生する抵抗Rbの増大を招く。したがって、仮に寄生容量Cbcを低減させることができても、前記(1)式に示されるように、最大発振周波数fmaxを高めることができなくなることが懸念される。
【0008】
また、上述した外部ベース領域下のサブコレクタ部分をエッチングする方法では、エッチングマスクの位置ずれなどの要因により外部ベース領域直下の部分を制御性良く除去することが困難であり、寄生容量を十分に除去することができないという問題点がある。
【0010】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ベース−コレクタ間の寄生容量Cbcの低減を図
り、かつ最大発振周波数fmaxを向上させてなるヘテロ接合型バイポーラトランジスタを制御性良く製造するための製造方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明にかかるヘテロ接合型バイポーラトランジスタの製造方法は、基板上に積層したサブコレクタ層およびコレクタ層の一部をエッチングにより除去してコレクタ領域を形成するとともに、バッファ層の一部を露出させ、その露出部分にAlを含む化合物半導体よりなる埋め込み領域を成長させる。ここまでの工程は同一の成長装置内でおこなわれる。そして、ベース層、メサ形状のエミッタ領域、エミッタ電極およびベース電極を形成した後、前記埋め込み領域を酸化させてコレクタ領域よりも低誘電率の絶縁領域を形成し、さらにコレクタ電極を形成するようにしたものである。
【0014】
この発明によれば、イオン注入をおこなわずに、外部ベース領域の下に、Alを含む化合物半導体を酸化させた化合物からなる絶縁体を形成するため、ベース−コレクタ間の寄生容量Cbcが低減し、かつ最大発振周波数fmaxが向上したヘテロ接合型バイポーラトランジスタを製造することができる。また、バッファ層、サブコレクタ層およびコレクタ層の基板上への積層と、サブコレクタ層およびコレクタ層のエッチングと、Alを含む化合物半導体よりなる埋め込み領域の成長を同一の成長装置内でおこなうため、半導体層の表面が酸化するのを防ぐことできるので、良好な膜を形成することができる。また、半導体層の表面に生成される酸化膜を除去する手間が省ける。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるヘテロ接合型バイポーラトランジスタの製造方法の実施の形態について図1〜図8を参照しつつ詳細に説明する。
【0016】
図1は、本発明にかかるヘテロ接合型バイポーラトランジスタの製造方法により製造されたヘテロ接合型バイポーラトランジスタの構造の一例を示す斜視図であり、図2は、図1の切断線II−IIにおける縦断面図である。
このヘテロ接合型バイポーラトランジスタでは、基板1上にバッファ層2が積層され、そのバッファ層2の一部の領域上にサブコレクタ領域3が形成されている。バッファ層2の残りの領域上には絶縁領域4が形成されている。
【0017】
サブコレクタ領域3上にはコレクタコンタクト層5が積層されており、そのコレクタコンタクト層5の一部の領域上にコレクタ領域6が形成されている。コレクタコンタクト層5の残りの領域上にはコレクタ電極7が形成されている。絶縁領域4上にはキャップ層8が積層されており、そのキャップ層8およびコレクタ領域6上にわたってベース層9が積層されている。
【0018】
ベース層9上には、エミッタ領域10が形成されており、その周囲を囲むようにベース電極11が形成されている。ベース電極11の一部は、絶縁領域4の上方に位置している。すなわち、外部ベース領域の一部の領域下は絶縁領域4となっている。エミッタ領域10とベース電極11とは図示しないSiNまたはポリイミド等の絶縁体により互いに絶縁されている。エミッタ領域10上にはエミッタ電極12が形成されている。図1および図2において、符号13は、ベース電極11とともに積層された金属層である。
【0019】
基板1は、特に限定しないが、たとえば(100)面を主表面とする半絶縁性のInP基板である。バッファ層2は、Alを含む化合物半導体、たとえばInAlAsでできている。サブコレクタ領域3は、たとえば高濃度のn型不純物を含むInPでできており、放熱特性を向上させるとともにコレクタ抵抗を下げる働きを有する。コレクタコンタクト層5は、たとえば高濃度のn型不純物を含むInGaAsの薄膜であり、コレクタ電極7をサブコレクタ領域3にオーミック接触させる働きを有する。コレクタ領域6は、たとえば不純物をドーピングしていない真性のInPでできている。
【0020】
絶縁領域4は、Alを含む化合物半導体を酸化してなる化合物、たとえば真性のInAlAsを酸化してなる化合物でできている。キャップ層8は、たとえばInPでできており、製造プロセス中に製造途中の素子表面が酸化するのを防ぐために設けられる。ベース層9は、たとえば高濃度のp型不純物を含むGaAsSbでできている。エミッタ領域10は、ベース層9よりもバンドギャップが大きな材料、たとえばn型のInAlAsからなるエミッタ層およびn型のInGaAsからなるエミッタキャップ層により構成されている。エミッタ電極12およびベース電極11は、たとえばWSiまたはTi/Pt/Au等の積層体でできている。コレクタ電極7はたとえばTi/Pt/Au等の積層体でできている。
【0021】
なお、図示省略したが、図1および図2に示す構成のヘテロ接合型バイポーラトランジスタは、SiNまたはポリイミド等の絶縁体よりなる層間絶縁膜により被覆されている。そして、その層間絶縁膜に開口されたコンタクトホールを介してコレクタ電極7、ベース電極11およびエミッタ電極12にそれぞれTi/Pt/Au等の積層体よりなる配線が接続され、さらにその最表面がパッシベーション膜により被覆されている。
【0022】
つぎに、図1および図2に示す構成のヘテロ接合型バイポーラトランジスタの製造方法の一例について図3〜図8を参照しながら説明する。
【0023】
まず、(100)面を主面とする化合物半導体、たとえば半絶縁性のInPからなるウエハを成長装置内に入れ、そのウエハよりなる基板1上に、有機金属気相成長(MOCVD)法や分子線エピタキシー(MBE)法を用いて、たとえばInAlAsからなるバッファ層2をエピタキシャル成長させる。同様にして、その上全面にたとえば高濃度のn型不純物を含むInPからなるサブコレクタ層31、高濃度のn型不純物を含むInGaAsからなるコレクタコンタクト層51、および不純物をドーピングしていない真性のInPからなるコレクタ層61を順にエピタキシャル成長させる。ここまでの状態が図3に示されている。
【0024】
つづいて、コレクタ層61上にSiN等の誘電体材料からなる層を積層させ、その上にレジストを塗布する。そして、そのレジスト膜をフォトリソグラフィ技術によりパターニングし、レジストの残留部分をマスクとしてSiN等からなる層をドライエッチングして選択成長マスク201を形成する。
【0025】
この選択成長マスク201を用いて、成長装置内を70Torr(93.3hPa)に制御し、かつPH3 等のガスを500sccm程度の流量で流しながら、成長温度付近であるたとえば600℃まで昇温し、その後、PH3 等のガスを流しながら、塩素または臭素を含むメタン化合物、たとえば四臭化炭素(CBr4 )を50〜100sccm程度の流量で同時に流して、コレクタ層61、コレクタコンタクト層51およびサブコレクタ層31をエッチングする。これによって、図4に示すように、選択成長マスク201の下に、サブコレクタ領域3、コレクタコンタクト層5およびコレクタ層62が形成される。
【0026】
このエッチングの際、バッファ層2を構成するInAlAsはCBr4 によってほとんどエッチングされないため、特別にエッチング時間を管理しなくても、サブコレクタ層31およびコレクタ層61を構成するInP、ならびにコレクタコンタクト層51を構成するInGaAsのみが選択的にエッチングされて除去される。なお、CBr4 の代わりにHClをエッチングガスとして用いることもできる。
【0027】
その場合、InAlAsもエッチングされてしまうため、InPおよびInGaAsのみを丁度エッチングするようにエッチング時間を制御する必要がある。
その他、エッチングガスとして、他のハロゲン元素を含むガス(たとえば、CCl4 やCl4 のガス)や、ハロゲン元素の数が異なるガス(たとえば、CHx Br4-x (x=1,2,3))などを用いることもできる。
【0028】
つづいて、上述したエッチングにより露出したInAlAsの表面に、たとえばInAlAsからなる埋め込み領域41を、ほぼ選択成長マスク201とコレクタ層62との界面の高さ位置まで選択的に成長させ、さらに後の工程での酸化を防ぐため、埋め込み領域41の表面に酸化防止用のたとえばInP薄膜よりなるキャップ層81を成長させる。
【0029】
埋め込み領域41の成長中、CBr4 等のエッチングガスを微量、たとえば10sccm程度の流量で流す。これは、後に選択成長マスク201を除去する際の除去性を損なわないようにするためである。ここまでの状態が図5に示されている。基板1上にバッファ層2を成長させる段階からキャップ層81を成長させる段階まで、同一の成長装置内でおこなう。
【0030】
つづいて、成長装置からウエハを取り出し、BHF等により選択成長マスク201を除去する。その後、再び成長装置内にウエハを入れ、コレクタ層62およびキャップ層81の表面にわたって、たとえば高濃度のp型不純物を含むGaAsSbからなるベース層91、およびエミッタ層101を530℃程度の成長温度で順に成長させる。エミッタ層101は、たとえばn型のInAlAsからなるエミッタ層の部分とn型のInGaAsからなるエミッタキャップ層の部分とからなる。ここまでの状態が図6に示されている。
【0031】
つづいて、エミッタ層101上に、リフトオフ等の手法を用いてWSiまたはTi/Pt/Au等の積層体からなるエミッタ電極を選択的に形成する。そしてこのエミッタ電極をマスクとしてエミッタキャップ層のInGaAsを、たとえば硫酸と過酸化水素水と水の混合液を用いて選択的にウェットエッチングし、InAlAsのエミッタ層を露出させる。この際、InAlAsのエミッタ層はエッチングされないが、InGaAsのエミッタキャップ層は、基板1に対して垂直な方向(すなわち縦方向)にエッチングされた深さと同じ長さ分だけ横方向にサイドエッチングされる。
【0032】
その後、エミッタ層のInAlAsを、たとえば塩酸と水の混合液を用いて選択的にウェットエッチングしてベース層91を露出させる。ベース層91のGaAsSbはエッチングされない。このようにしてエミッタ層101をエッチングすることによって、図7に示すように、メサ形状のエミッタ、すなわちエミッタメサが形成される。図7において、符号10はエミッタ領域、符号12はエミッタ電極である。
【0033】
つづいて、図7に示すように、露出したベース層91およびエミッタメサ上にわたってWSiまたはTi/Pt/Au等の積層体を蒸着し、ベース電極層および金属層13を形成する。その後、SiOx 等のダミーマスク211を用いてイオンミリング等の方法でベース電極層を加工し、ベース電極11を形成する。ここまでの状態が図7に示されている。
【0034】
つづいて、そのままの状態でベース層91、キャップ層81、コレクタ層62および埋め込み領域41の一部をたとえばドライエッチングにより除去し、コレクタコンタクト層5の一部を選択的に露出させる。このエッチングによりベース層9、コレクタ領域6およびキャップ層8が形成される。
【0035】
ついで、酸化炉において水蒸気を流しながら加熱する方法により埋め込み領域41のInAlAsを選択的に酸化させる。これによって、埋め込み領域41の残留部分は絶縁領域4となる。このとき、Alを含んでいる部分だけが選択的に酸化して絶縁体であるAlx In1-x Oy になるので、酸化時間に関してはそれほど管理する必要はない。ここまでの状態が図8に示されている。
【0036】
ここで、アイソレーションメサの形成については必ずしもおこなう必要はない。その理由は、埋め込み領域41を酸化する際、InAlAsからなるバッファ層2が露出されているため、埋め込み領域41の酸化とともにバッファ層2の表面付近が酸化し、絶縁化して高抵抗化するからである。なお、従来通り、半絶縁性基板1までエッチングするか、または半絶縁性基板1までイオン注入することによってアイソレーションメサを形成してもよい。
【0037】
つづいて、ダミーマスク211を除去し、コレクタコンタクト層5の露出部分にTi/Pt/Au等の積層体からなるコレクタ電極7をリフトオフ法などにより非セルフアライン的に形成する(図2参照)。しかる後、特に図示しないが、素子全体をSiNまたはポリイミド等の絶縁体で埋め込み、各電極部分にコンタクトホールを開口させ、Ti/Pt/Au等の積層体を引き出し電極として配線することによって、エミッタメサ構造を有するヘテロ接合型バイポーラトランジスタが完成する。
【0038】
上述したヘテロ接合型バイポーラトランジスタによれば、外部ベース領域の下の部分がAlx In1-x Oy よりなる絶縁領域4となっているため、コレクタ領域6がInPからなるヘテロ接合型バイポーラトランジスタの素子特性を犠牲にすることなく、そのベース−コレクタ間の寄生容量Cbcを効果的に低減し、その高速動作特性を十分に高めることができる。
【0039】
また、InAlAsからなる埋め込み領域41を選択的に酸化させることにより絶縁領域4を形成するので、従来のイオン注入によってコレクタ領域を選択的に高抵抗化するものと異なり、イオン注入によってベース層がダメージを受けて、ベースに寄生する抵抗Rbが増大するような不具合を招来することがない。したがって、最大発振周波数fmaxが向上し、高速動作特性に優れた超高速・高出力のヘテロ接合型バイポーラトランジスタを実現することができる。
【0040】
また、上述した実施の形態によれば、バッファ層2、サブコレクタ層31、コレクタコンタクト層51およびコレクタ層61のエピタキシャル成長から、サブコレクタ層31、コレクタコンタクト層51およびコレクタ層61のエッチングを経て、埋め込み領域41の成長までを同一の成長装置内でおこなうため、半導体層の表面が酸化するのを防ぐことできるので、良好な膜を形成することができる。また、半導体層の表面に生成される酸化膜を除去する手間が省け、スループットが向上し、簡易にして効果的に、しかも歩留まり良く超高速・高出力のヘテロ接合型バイポーラトランジスタを製造することができる。
【0041】
ちなみに、本実施の形態により製造されたヘテロ接合型バイポーラトランジスタでは、外部ベース領域下の絶縁領域4の比誘電率は8であるため、ベース−コレクタ間の寄生容量Cbcは、外部ベース領域下がコレクタ領域6と同じInP(比誘電率は12.4)の場合に比べて約50%低減されている。
【0042】
エミッタサイズが2×10μm2で、かつベース−コレクタ間の接合面積が3×15μm2のもので比較すると、本実施の形態により製造されたヘテロ接合型バイポーラトランジスタの最大発振周波数fmaxは前記(1)式より85GHzである。それに対して、外部ベース領域下をコレクタ領域6と同じInPとした場合には、最大発振周波数fmaxは60GHzである。したがって、本実施の形態によれば、超高速のヘテロ接合型バイポーラトランジスタが得られることが確認された。
【0043】
なお、上述した実施の形態においては、本発明をGaAsSb/InP系のヘテロ接合型バイポーラトランジスタに適用した場合を例にして説明したが、本発明は、GaAsSb/InP系のヘテロ接合型バイポーラトランジスタに限らず、たとえばGaAs基板に格子整合する材料よりなる系、たとえばGaAs/InGaP系のヘテロ接合型バイポーラトランジスタにも適用できる。また、各層の厚みや層構造等については、要求される動作特性に応じて定めれば良いものであり、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々設計変形可能である。
【0045】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、バッファ層、サブコレクタ層およびコレクタ層の基板上への積層と、サブコレクタ層およびコレクタ層のエッチングと、Alを含む化合物半導体よりなる埋め込み領域の成長を同一の成長装置内でおこなうため、半導体層の表面が酸化するのを防ぐことできるので、良好な膜を形成することができるとともに、半導体層の表面に生成される酸化膜を除去する手間が省け、簡易にして効果的に、しかも歩留まり良く超高速・高出力のヘテロ接合型バイポーラトランジスタを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかるヘテロ接合型バイポーラトランジスタの製造方法により製造されたヘテロ接合型バイポーラトランジスタの構造の一例を示す斜視図である。
【図2】 図1に示した切断線II−IIにおける縦断面図である。
【図3】 図1および図2に示した構成のヘテロ接合型バイポーラトランジスタの製造工程における途中までの段階を示す図である。
【図4】 図3に示した製造段階の続きを示す図である。
【図5】 図4に示した製造段階の続きを示す図である。
【図6】 図5に示した製造段階の続きを示す図である。
【図7】 図6に示した製造段階の続きを示す図である。
【図8】 図7に示した製造段階の続きを示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is made such group III-V compound semiconductor, it relates to high-speed operation characteristics method for producing superior heterojunction bipolar transient scan data in (frequency characteristics).
[0002]
[Prior art]
Heterojunction bipolar transistors made of III-V compound semiconductors are attracting attention not only as high-power electronic devices but also as ultrahigh-speed electronic devices for microwaves, millimeter waves, or ultrahigh-speed optical communications. In general, a heterojunction bipolar transistor has an element structure in which a subcollector layer, a collector layer, a base layer, and an emitter layer are sequentially stacked on a semiconductor substrate, and the emitter layer is processed into a mesa shape. The emitter electrode is formed on the emitter cap layer. The base electrode is formed on the base layer on the side of the emitter forming the mesa. The collector electrode is formed on the subcollector layer.
[0003]
There is a maximum oscillation frequency fmax as one index of high-speed operation characteristics. The maximum oscillation frequency fmax is a frequency at which the power gain is 1, and is expressed by the following equation (1).
fmax = √ (fT / (8πRb · Cbc)) (1)
Here, fT is a frequency at which the current gain becomes 1, that is, a cutoff frequency. Rb is a resistance parasitic to the base, and Cbc is a junction capacitance parasitic between the base and the collector. Therefore, as is clear from the above equation (1), it is important to reduce the parasitic resistance Rb and the parasitic capacitance Cbc in order to ensure the high-speed operation characteristics of the heterojunction bipolar transistor, that is, to increase the maximum oscillation frequency fmax. is there.
[0004]
Conventionally, as a method of reducing the parasitic capacitance Cbc, in a GaAs-based heterojunction bipolar transistor, a region under the mesa-type emitter layer of the base layer (hereinafter referred to as an external base region) is excluded. A method is known in which oxygen or hydrogen is ion-selectively ion-implanted into a collector portion and a sub-collector portion that are located. This is because the lower part of the external base region is semi-insulated by ion implantation to increase the resistance, thereby reducing the substantial junction area between the base and the collector and reducing the base-collector parasitic capacitance Cbc. It is.
[0005]
In addition, in an InP heterojunction bipolar transistor, it is difficult to increase resistance by ion implantation as in GaAs. Therefore, a method of reducing the parasitic capacitance Cbc by selectively etching away the subcollector portion located under the external base region and embedding an undoped semiconductor layer in this removed region is known.
[0006]
The parasitic capacitance Cbc described above is a base-collector capacitance that is reverse-biased when the heterojunction bipolar transistor is driven with the grounded emitter, that is, p acting as a parallel plate capacitor when the intrinsic collector layer is depleted. It appears as a capacitance between the type base layer and the n-type subcollector layer and is expressed by the following equation (2).
Cbc = εS · Sbc / dc (2)
Where εS is the dielectric constant of the collector layer, Sbc is the base-collector junction area, and dc is the thickness of the collector layer. Specifically, the relative permittivity (εS / ε0) of the compound semiconductor forming the collector layer with respect to the dielectric constant ε0 of air is about 11 to 13, which is 13.2 for GaAs and 12.4 for InP.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described method of implanting ions into the collector portion and sub-collector portion under the external base region, the semiconductor layer is damaged by the implanted ions, leading to an increase in resistance Rb parasitic on the base. Therefore, even if the parasitic capacitance Cbc can be reduced, there is a concern that the maximum oscillation frequency fmax cannot be increased as shown in the equation (1).
[0008]
Further, in the above-described method of etching the sub-collector portion under the external base region, it is difficult to remove the portion directly under the external base region with good controllability due to factors such as misalignment of the etching mask, and the parasitic capacitance is sufficient. There is a problem that it cannot be removed.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems , and is capable of manufacturing a heterojunction bipolar transistor with improved controllability by reducing the parasitic capacitance Cbc between the base and the collector and improving the maximum oscillation frequency fmax. It is providing the manufacturing method for doing.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to the present invention includes forming a collector region by removing a part of a subcollector layer and a collector layer stacked on a substrate by etching, and a buffer layer. A buried region made of a compound semiconductor containing Al is grown on the exposed portion. The steps so far are performed in the same growth apparatus. Then, after forming the base layer, the mesa-shaped emitter region, the emitter electrode, and the base electrode, the buried region is oxidized to form an insulating region having a lower dielectric constant than the collector region, and a collector electrode is further formed. It is a thing.
[0014]
According to the present invention, since an insulator made of a compound obtained by oxidizing a compound semiconductor containing Al is formed under the external base region without performing ion implantation, the parasitic capacitance Cbc between the base and the collector is reduced. In addition, a heterojunction bipolar transistor having an improved maximum oscillation frequency fmax can be manufactured. Further, in order to perform the stacking of the buffer layer, the subcollector layer and the collector layer on the substrate, the etching of the subcollector layer and the collector layer, and the growth of the buried region made of the compound semiconductor containing Al in the same growth apparatus, Since the surface of the semiconductor layer can be prevented from being oxidized, a favorable film can be formed. Moreover, the trouble of removing the oxide film generated on the surface of the semiconductor layer can be saved.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Will be explained below in detail with reference to FIGS. 1-8 embodiments of heterojunction bipolar transitional scan data producing method according to the present invention.
[0016]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the structure of a heterojunction bipolar transistor manufactured by the method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal section taken along a cutting line II-II in FIG. FIG.
In this heterojunction bipolar transistor, a
[0017]
A
[0018]
An
[0019]
The substrate 1 is not particularly limited, but is, for example, a semi-insulating InP substrate having a (100) plane as a main surface. The
[0020]
The
[0021]
Although not shown, the heterojunction bipolar transistor configured as shown in FIGS. 1 and 2 is covered with an interlayer insulating film made of an insulator such as SiN or polyimide. Then, wirings made of a laminate of Ti / Pt / Au or the like are connected to the
[0022]
Next, an example of a method for manufacturing the heterojunction bipolar transistor having the configuration shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIGS.
[0023]
First, a compound semiconductor having a (100) plane as a main surface, for example, a wafer made of semi-insulating InP is placed in a growth apparatus, and a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method or a molecule is formed on a substrate 1 made of the wafer. The
[0024]
Subsequently, a layer made of a dielectric material such as SiN is stacked on the
[0025]
Using this
[0026]
In this etching, InAlAs constituting the
[0027]
In that case, since InAlAs is also etched, it is necessary to control the etching time so that only InP and InGaAs are etched.
In addition, as an etching gas, a gas containing another halogen element (for example, CCl 4 or Cl 4 gas) or a gas having a different number of halogen elements (for example, CH x Br 4-x (x = 1, 2, 3). )) Etc. can also be used.
[0028]
Subsequently, a buried
[0029]
During the growth of the buried
[0030]
Subsequently, the wafer is taken out from the growth apparatus, and the
[0031]
Subsequently, an emitter electrode made of a laminated body of WSi or Ti / Pt / Au is selectively formed on the
[0032]
Thereafter, the
[0033]
Subsequently, as shown in FIG. 7, a laminated body such as WSi or Ti / Pt / Au is deposited on the exposed
[0034]
Subsequently, the
[0035]
Next, InAlAs in the buried
[0036]
Here, the formation of the isolation mesa is not necessarily performed. The reason for this is that when the buried
[0037]
Subsequently, the
[0038]
According to the above-described heterojunction bipolar transistor , the lower portion of the external base region is the
[0039]
Further, since the
[0040]
Further, according to the above-described embodiment, from the epitaxial growth of the
[0041]
Incidentally, in the heterojunction bipolar transistor manufactured according to the present embodiment, since the dielectric constant of the
[0042]
When the emitter size is 2 × 10 μm 2 and the base-collector junction area is 3 × 15 μm 2 , the maximum oscillation frequency fmax of the heterojunction bipolar transistor manufactured according to the present embodiment is (1 ) To 85 GHz. On the other hand, when the same InP as the
[0043]
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a GaAsSb / InP heterojunction bipolar transistor has been described as an example. However, the present invention is applied to a GaAsSb / InP heterojunction bipolar transistor. For example, the present invention can be applied to a system made of a material lattice-matched to a GaAs substrate, for example, a GaAs / InGaP heterojunction bipolar transistor. The thickness, layer structure, etc. of each layer may be determined according to the required operating characteristics, and the present invention can be variously designed and modified without departing from the scope of the invention.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the buffer layer, the sub-collector layer and the collector layer are stacked on the substrate, the sub-collector layer and the collector layer are etched, and the buried region made of the compound semiconductor containing Al is grown. Since it is performed in the same growth apparatus, the surface of the semiconductor layer can be prevented from being oxidized, so that a good film can be formed and the trouble of removing the oxide film generated on the surface of the semiconductor layer can be reduced. Thus, it is possible to manufacture a heterojunction bipolar transistor which is simple, effective, high yield and high yield.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a structure of a heterojunction bipolar transistor manufactured by a method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along a cutting line II-II shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing stages up to the middle of the manufacturing process of the heterojunction bipolar transistor having the configuration shown in FIGS. 1 and 2;
4 is a diagram showing a continuation of the manufacturing stage shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a continuation of the manufacturing stage shown in FIG. 4;
6 is a diagram showing a continuation of the manufacturing stage shown in FIG. 5. FIG.
7 is a diagram showing a continuation of the manufacturing stage shown in FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a continuation of the manufacturing stage shown in FIG. 7;
Claims (2)
前記コレクタ層および前記サブコレクタ層の一部をエッチングにより除去してコレクタ領域を形成するとともに、前記バッファ層の一部を露出させる工程と、 前記バッファ層の露出部分にAlを含む化合物半導体よりなる埋め込み領域を成長させ、その表面に酸化保護用のキャップ層を成長させる工程と、
前記コレクタ領域および前記キャップ層上にまたがってベース層を積層する工程と、
前記コレクタ領域の上方で前記ベース層上にメサ形状のエミッタ領域およびエミッタ電極を形成する工程と、
前記エミッタ領域を除く前記ベース層の一部または全部の上にベース電極を形成する工程と、
前記コレクタ領域、前記キャップ層および前記埋め込み領域の一部をエッチングにより除去するとともに、残留した埋め込み領域を酸化させて前記コレクタ領域よりも低誘電率の絶縁領域を形成する工程と、
前記コレクタ領域のエッチングにより除去した部分にコレクタ電極を形成する工程と、
を含むことを特徴とするヘテロ接合型バイポーラトランジスタの製造方法。A step of laminating a buffer layer made of a compound semiconductor containing Al, a subcollector layer and a collector layer in order on the substrate;
A part of the collector layer and the sub-collector layer is removed by etching to form a collector region, and a part of the buffer layer is exposed; and a compound semiconductor containing Al in the exposed part of the buffer layer Growing a buried region and growing an oxidation protection cap layer on the surface;
Laminating a base layer over the collector region and the cap layer;
Forming a mesa-shaped emitter region and emitter electrode on the base layer above the collector region;
Forming a base electrode on part or all of the base layer excluding the emitter region;
Removing a part of the collector region, the cap layer and the buried region by etching and oxidizing the remaining buried region to form an insulating region having a lower dielectric constant than the collector region;
Forming a collector electrode in a portion removed by etching of the collector region;
A method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor, comprising:
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