JP5295593B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5295593B2
JP5295593B2 JP2008064806A JP2008064806A JP5295593B2 JP 5295593 B2 JP5295593 B2 JP 5295593B2 JP 2008064806 A JP2008064806 A JP 2008064806A JP 2008064806 A JP2008064806 A JP 2008064806A JP 5295593 B2 JP5295593 B2 JP 5295593B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
collector
region
subcollector
gaas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2008064806A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2009224407A (ja
Inventor
啓一 村山
彰良 田村
裕孝 宮本
賢一 宮島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2008064806A priority Critical patent/JP5295593B2/ja
Priority to US12/400,376 priority patent/US8017975B2/en
Priority to CN200910126300A priority patent/CN101533841A/zh
Publication of JP2009224407A publication Critical patent/JP2009224407A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5295593B2 publication Critical patent/JP5295593B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0611Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
    • H01L27/0617Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
    • H01L27/0623Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with bipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8248Combination of bipolar and field-effect technology
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0605Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits made of compound material, e.g. AIIIBV
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73Bipolar junction transistors
    • H01L29/737Hetero-junction transistors
    • H01L29/7371Vertical transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
    • H01L29/802Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with heterojunction gate, e.g. transistors with semiconductor layer acting as gate insulating layer, MIS-like transistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Description

本発明は、高周波用半導体装置として使用するHBT及びHFETの集積回路(Bi−HFET)及びその製造方法に関するものである。
エミッタにバンドギャップの大きな半導体を用いたヘテロ接合バイポーラトランジスタ(Heterojunction Bipolar Transistor:HBT)は携帯電話機などに用いる高周波アナログ素子として実用化されている。特にエミッタにInGaPを用いたInGaP/GaAsHBTは、温度依存性が小さく、高信頼性のデバイスとして使用方法は今後ますます多岐にわたっていくと予想される。
最近では、HBTで構成するパワーアンプ(PA)をヘテロ接合電界効果トランジスタ(HFET)で構成するスイッチ素子(SW)で制御するなど、HBTとHFETとを混載する集積回路の研究・開発が進められている。そのため、HBTとHFETとを同一基板上に形成するようなBi−HFETプロセス技術が注目されている。
Bi−HFETのデバイス構造として、基板に対してHBTを上側(表面側)に配置し、HFETを下側(裏面側)に配置する構造が一般的となっている。このような構造の場合、HBTのサブコレクタ層とHFETのキャップ層とを同じn−GaAs層で共通化することにより、マスク数削減や段差低減を行うことが可能である。
ところで、サブコレクタ層とキャップ層とを共通化する場合、HBTのサブコレクタ層はその層厚の増加に伴ってオン抵抗が減少するという特性上のメリットがある一方、HFETのキャップ層はその層厚の減少によりリセス構造の微細化が可能になり、オン抵抗を低減できるという特性上のメリットがある。従って、HBT及びHFETの特性上のメリットはトレードオフの関係にある。このような課題に対する従来の技術として、特許文献1記載の半導体装置がある。
図4は特許文献1記載の半導体装置の構造を示す断面図である。
この半導体装置は、HBTが形成された領域(HBT領域)とHFETが形成された領域(HFET領域)とを有する。HFET領域及びHFET領域は、注入素子分離領域720で電気的に分離されている。
HFET領域においては、半絶縁性のGaAs基板401上に、GaAs/AlGaAs超格子層402、AlGaAs障壁層403、InGaAsチャネル層404、電子供給層406及びGaAsキャップ層405が順次積層される。GaAsキャップ層405上にはソース電極304及びドレイン電極305が形成されており、電子供給層406上にはゲート電極306が形成されている。
HBT領域においては、GaAs基板401上に、GaAs/AlGaAs超格子層402、AlGaAs障壁層403、InGaAsチャネル層404、電子供給層406、GaAsキャップ層405と共通化されたGaAsサブコレクタ層407、GaAsコレクタ層408、GaAsベース層409、InGaPエミッタ層410、GaAsエミッタキャップ層411及びInGaAsエミッタコンタクト層412が順次積層される。GaAsサブコレクタ層407、GaAsベース層409、及びInGaAsエミッタコンタクト層412上には、それぞれコレクタ電極203、ベース電極202及びエミッタ電極201が形成されている。
この半導体装置では、HBTの特性上のメリット及びHFETの特性上のメリットのトレードオフの関係に基づく、HBTの特性劣化及びHFETの特性劣化を最小限に抑えるため、GaAsキャップ層405と共通化するGaAsサブコレクタ層407の膜厚が300nmとされている。なお、この半導体装置の製造方法については、特許文献1に詳細に記されている。
米国特許出願公開第2005/0184310号明細書
しかしながら、特許文献1記載の半導体装置では、トレードオフの関係にあるHBTの特性上のメリットとHFETの特性上のメリットとを両立しようとすると、以下に示すような新たな問題が発生する。
すなわち、GaAsサブコレクタ層407の厚さを300nmとすることにより、コレクタ抵抗が上がってしまうという問題が発生する。また、GaAsキャップ層405の厚さを300nmとすることにより、HFETのオン抵抗が上がってしまうという問題が発生する。計算上は、図2(b)に示すようにHBTのコレクタ抵抗は従来の半導体装置(GaAsサブコレクタ層及びGaAsキャップ層の厚さを300nmとしていない半導体装置)と比較して12Ωから17Ωと5Ω増大する。HFETのオン抵抗も従来の半導体装置と比較して1.5Ωから2.0Ωと0.5Ω増大する。従って、特許文献1記載の半導体装置でもHBTの特性上のメリットとHFETの特性上のメリットとを両立することができない。
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑み、トレードオフの関係にあるHBTの特性上のメリットとHFETの特性上のメリットとを両立することが可能な半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、同一の半導体基板上に形成されたヘテロ接合バイポーラトランジスタとヘテロ接合電界効果トランジスタとを備える半導体装置であって、前記ヘテロ接合バイポーラトランジスタは、順次積層されたサブコレクタ層、コレクタ層、ベース層及びエミッタ層を有し、前記サブコレクタ層は、外部サブコレクタ領域と、前記外部サブコレクタ領域上に位置する内部サブコレクタ領域とを有し、前記外部サブコレクタ領域上には、前記ベース層、前記エミッタ層、前記コレクタ層及び前記内部サブコレクタ領域から構成されるメサ状のコレクタ部と、コレクタ電極とが離間して形成され、前記ヘテロ接合電界効果トランジスタは、前記外部サブコレクタ領域の一部により構成されたキャップ層と、前記キャップ層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを有することを特徴とする。
この構造により、外部サブコレクタ領域によりHFETのキャップ層が構成され、内部サブコレクタ領域によりコレクタ部が構成される。従って、HBTのサブコレクタ層及びHFETのキャップ層を同じ半導体層で共通化し、半導体装置の製造におけるマスク数を削減することができる。また、コレクタ部のサブコレクタ層を薄くすることなく、外部サブコレクタ領域を薄くしてキャップ層を薄くし、HFETのリセス長を低減することができるので、HFETのオン抵抗を低減することができる。さらに、キャップ層を厚くすることなく、内部サブコレクタ領域を厚くし、HBTのコレクタ抵抗を低減することができるので、HBTのオン抵抗を低減することができる。その結果、Bi−HFETを形成するに当たって必要となるマスク数を増やさずに、トレードオフの関係にあるHBTの特性上のメリットとHFETの特性上のメリットとを両立することが可能な半導体装置を実現することができる。
また、本発明は、同一の半導体基板上に形成されたヘテロ接合バイポーラトランジスタとヘテロ接合電界効果トランジスタとを備える半導体装置の製造方法であって、サブコレクタ層、コレクタ層、ベース層及びエミッタ層を順次積層する積層工程と、前記サブコレクタ層、前記コレクタ層、前記ベース層及び前記エミッタ層から構成されるメサ状のコレクタ部が形成されるように、前記サブコレクタ層、前記コレクタ層、前記ベース層及び前記エミッタ層をエッチングするエッチング工程と、前記エッチングにより表面に露出した、前記エミッタ部を構成しない前記サブコレクタ層上に、コレクタ電極と、ソース電極と、ドレイン電極とを形成する電極形成工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法とすることもできる。
この製造方法により、サブコレクタ層の一部、コレクタ層、ベース層及びエミッタ層を一回のマスク工程にてメサ形状に加工し、コレクタ部を形成することができるので、工程数を増加させることなく、高性能なBi−HFETを製造することが可能となる。
本発明により、製造に当たって必要となるマスク数を増加させることなく、HBTの低抵抗化と、HFETの低抵抗化とを両立するBi−HFETを作成することが可能である。その結果、Bi−HFETの低コスト化と高性能化とを両立可能なBi−HFETを実現し、Bi−HFETの普及に大きく貢献することが可能である。
以下、本発明の実施の形態におけるHBT及びHFETの集積回路(Bi−HFET)及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図1(a)は本実施の形態に係るBi−HFETの上面図である。また図1(b)は同Bi−HFETの構造を示す断面図(図1(a)のA−A’線における断面図)である。
このBi−HFETは、同一の半導体基板上に形成されたHBTとHFETとを備える半導体装置であって、HBTが形成された領域(HBT領域)800とHFETが形成された領域(HFET領域)810とを有する。HBT領域800とHFET領域810とは、注入素子分離領域820で電気的に分離されている。
HFET領域810においては、半絶縁性のGaAs基板101上に、GaAs/AlGaAs超格子層102、AlGaAs障壁層103、InGaAsチャネル層104、電子供給層506及びGaAsキャップ層105が順次積層される。GaAsキャップ層105上にはソース電極304及びドレイン電極305が形成されており、電子供給層506上にはゲート電極306が形成されている。
HBT領域800においては、半絶縁性のGaAs基板101上に、GaAs/AlGaAs超格子層102、AlGaAs障壁層103、InGaAsチャネル層104、電子供給層506、サブコレクタ層107、GaAsコレクタ層108、GaAsベース層109、InGaPエミッタ層110、GaAsエミッタキャップ層111及びInGaAsエミッタコンタクト層112が順次積層される。サブコレクタ層107は、電子供給層506上に位置するGaAs外部サブコレクタ領域107aと、GaAs外部サブコレクタ領域107a上に位置するInGaPエッチングストッパ領域106と、InGaPエッチングストッパ領域106上に位置するGaAs内部サブコレクタ領域107bとから構成される。サブコレクタ層107(GaAs外部サブコレクタ領域107a)、GaAsベース層109、及びInGaAsエミッタコンタクト層112上には、それぞれコレクタ電極203、ベース電極202、及びエミッタ電極201が形成されている。コレクタ電極203は、HFETのソース電極304及びドレイン電極305と同じ高さに形成されている。
ここで、GaAs外部サブコレクタ領域107aは積層方向(サブコレクタ層107の積層方向)に200nmの厚さを有し、GaAs内部サブコレクタ領域107bは同積層方向に400nmの厚さを有し、InGaPエッチングストッパ領域106は同積層方向に30nmの厚さを有する。また、GaAsキャップ層105は、GaAs外部サブコレクタ領域107aの一部により構成されている。
HBT領域800においては、メサ状のコレクタ部830と、それ以外のコレクタ外部840とが形成されている。コレクタ部830は、InGaPエッチングストッパ領域106、GaAs内部サブコレクタ領域107b、GaAsコレクタ層108、GaAsベース層109、InGaPエミッタ層110、GaAsエミッタキャップ層111及びInGaAsエミッタコンタクト層112から構成される。コレクタ部830は、コレクタ電極203と1.5μm以下の距離をおいて離間した状態でサブコレクタ層107(GaAs外部サブコレクタ領域107a)上に形成される。コレクタ部830に接するコレクタ外部840は、GaAs/AlGaAs超格子層102、AlGaAs障壁層103、InGaAsチャネル層104、電子供給層506及びGaAs外部サブコレクタ領域107aから構成される。
次に、上記構造を有するBi−HFETにおけるHBTの特性について説明する。図2(a)は、HBTのコレクタ抵抗の各成分について説明するための図である。図2(b)は、本実施の形態のBi−HFET、従来のBi−HFET、及び特許文献1記載のBi−HFETについてデバイスシミュレーションによりHBTのコレクタ抵抗の計算を行った結果を示す図である。
図2(a)は、コレクタ抵抗がコレクタ内部抵抗RC1、内部サブコレクタ抵抗RC2、外部サブコレクタ抵抗RC3及びコレクタコンタクト抵抗RC4の各成分に分割できることを示している。
図2(b)より、コレクタ抵抗に支配的なのは内部サブコレクタ抵抗RC2であることがわかる。従って、HBTの内部サブコレクタ抵抗RC2を低くすることが、すなわちGaAs内部サブコレクタ領域107bを厚くすることが、コレクタ抵抗低減(オン抵抗低減)に最も効果的であることがわかる。
以上のように本実施の形態のBi−HFETによれば、サブコレクタ層107はGaAs外部サブコレクタ領域107a及びGaAs内部サブコレクタ領域107bの2つの領域を有する。そして、GaAs外部サブコレクタ領域107aによりHFETのGaAsキャップ層105が構成され、GaAs内部サブコレクタ領域107bによりコレクタ部830が構成される。従って、HBTのサブコレクタ層及びHFETのキャップ層を同じn−GaAs層で共通化し、半導体装置の製造におけるマスク数を削減することができる。また、コレクタ部830のサブコレクタ層107を薄くすることなく、GaAs外部サブコレクタ領域107aを薄くしてGaAsキャップ層105を薄くし、HFETのリセス長を低減することができるので、HFETのオン抵抗を低減することができる。さらに、GaAsキャップ層105を厚くすることなく、GaAs内部サブコレクタ領域107bを厚くし、HBTのコレクタ抵抗を低減することができるので、HBTのオン抵抗を低減することができる。計算上は、HBTのオン抵抗を14Ω、HFETのオン抵抗を1.5Ωに低減することができる。
次に、本実施の形態におけるBi−HFETの製造方法について図3を用いて説明する。図3は、Bi−HFETの製造方法を示す断面図である。
まず、図3(a)に示すように、半絶縁性のGaAs基板101上に、エピタキシャル成長により、GaAs/AlGaAs超格子層102、AlGaAs障壁層103、InGaAsチャネル層104、電子供給層506、サブコレクタ層107、GaAsコレクタ層108、GaAsベース層109、InGaPエミッタ層110、GaAsエミッタキャップ層111及びInGaAsエミッタコンタクト層112が順次積層する。
次いで、図3(b)に示すように、InGaAsエミッタコンタクト層112及びGaAsエミッタキャップ層111に対してエッチングを施し、InGaAsエミッタコンタクト層112及びGaAsエミッタキャップ層111をメサ形状に加工する。
次いで、図3(c)に示すように、InGaPエミッタ層110、GaAsベース層109、GaAsコレクタ層108、及びサブコレクタ層107の一部(GaAs内部サブコレクタ領域107b及びInGaPエッチングストッパ領域106)に対してエッチングを施し、メサ形状のコレクタ部830を形成する。
このとき、InGaPエミッタ層110、GaAsベース層109、GaAsコレクタ層108、GaAs内部サブコレクタ領域107b及びInGaPエッチングストッパ領域106のエッチングには、Cl2などのCl系(塩素系)のエッチングガスを使用したドライエッチが用いられる。これにより、InGaPエッチングストッパ領域106が表面に露出するまでエッチングが行われ、InGaPエッチングストッパ領域106で加工精度の高い選択エッチングを行うことが可能である。
次いで、図3(d)に示すように、サブコレクタ層107のエッチングされた部分、つまりエッチングにより表面に露出したコレクタ部830を構成しないサブコレクタ層107の部分(GaAs外部サブコレクタ領域107a)上に、HBTのコレクタ電極203と、HFETのソース電極304及びドレイン電極305とを同時に形成する。
以降は詳細な説明は省略するが、エミッタ電極201及びベース電極202を形成する工程と、HBTとHFETとを電気的に分離する注入素子分離領域820を形成してGaAs外部サブコレクタ領域107aの一部をGaAsキャップ層105とする工程と、GaAsキャップ層105にゲートリセス構造を形成する工程と、ゲート電極306を形成する工程と、を通すことにより図3(e)に示すBi−HFETが形成される。
以上のように、本実施の形態のBi−HFETの製造方法によれば、Cl系ガスを使用したドライエッチングを行うことにより、コレクタ部830のメサ形状をほぼ垂直に加工することが可能であり、これによりコレクタ電極203をコレクタ部830から1.5μm以下の距離に近づけることが可能である。その結果、図2に示す外部サブコレクタ抵抗RC3をより低減することが可能となり、Bi−HFETのHBTのオン抵抗をより低減することが可能である。
以上、本発明の半導体装置及びその製造方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。
例えば、GaAs内部サブコレクタ領域107bの厚さは400nmであるとしたが、300nm以上であれば内部サブコレクタ抵抗RC2を低減することが可能であるため、300nm以上であればこれに限られない。同様に、GaAs外部サブコレクタ領域107aの厚さは200nmであるとしたが、50nm以上300nm以下であれば、HFETのリセス長を短縮することによるオン抵抗の低減効果を十分享受することができるため、50nm以上300nm以下であればこれに限られない。
また、サブコレクタ層107において、GaAs外部サブコレクタ領域107aとGaAs内部サブコレクタ領域107bとの間にはInGaPエッチングストッパ領域106が挿入されるとした。しかし、エッチングストッパ領域は、GaAs外部サブコレクタ領域107aとGaAs内部サブコレクタ領域107bと異なる半導体材料から構成される領域であればInGaPから構成される領域に限られない。
本発明は、半導体装置及びその製造方法に利用でき、特にBi−HFET及びその製造方法等に利用することができる。
(a)本発明の実施の形態に係るBi−HFETの構造を示す上面図である。(b)同Bi−HFETの構造を示す断面図(図1(a)のA−A’線における断面図)である。 (a)HBTのコレクタ抵抗の各成分について説明するための図である。(b)HBTのコレクタ抵抗のシミュレーション結果を示す図である。 同Bi−HFETの製造方法を説明するための断面図である。 特許文献1記載の半導体装置の構造を示す断面図である。
符号の説明
101、401 GaAs基板
102、402 GaAs/AlGaAs超格子層
103、403 AlGaAs障壁層
104、404 InGaAsチャネル層
105、405 GaAsキャップ層
106 InGaPエッチングストッパ領域
107 サブコレクタ層
107a GaAs外部サブコレクタ領域
107b GaAs内部サブコレクタ領域
108、408 GaAsコレクタ層
109、409 GaAsベース層
110、410 InGaPエミッタ層
111、411 GaAsエミッタキャップ層
112、412 InGaAsエミッタコンタクト層
201 エミッタ電極
202 ベース電極
203 コレクタ電極
304 ソース電極
305 ドレイン電極
306 ゲート電極
406、506 電子供給層
407 GaAsサブコレクタ層
720、820 注入素子分離領域
800 HBT領域
810 HFET領域
830 コレクタ部
840 コレクタ外部

Claims (4)

  1. 同一の半導体基板上に形成されたヘテロ接合バイポーラトランジスタとヘテロ接合電界効果トランジスタとを備える半導体装置であって、
    前記ヘテロ接合バイポーラトランジスタは、順次積層されたサブコレクタ層、コレクタ層、ベース層及びエミッタ層を有し、
    前記サブコレクタ層は、外部サブコレクタ領域と、前記外部サブコレクタ領域上に位置する内部サブコレクタ領域とを有し、
    前記外部サブコレクタ領域上には、前記ベース層、前記エミッタ層、前記コレクタ層及び前記内部サブコレクタ領域から構成されるメサ状のコレクタ部と、コレクタ電極とが離間して形成され、
    前記ヘテロ接合電界効果トランジスタは、前記外部サブコレクタ領域の一部により構成されたキャップ層と、前記キャップ層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを有し、
    前記内部サブコレクタ領域の厚さは、300nm以上であることを特徴とする半導体装置。
  2. 同一の半導体基板上に形成されたヘテロ接合バイポーラトランジスタとヘテロ接合電界効果トランジスタとを備える半導体装置であって、
    前記ヘテロ接合バイポーラトランジスタは、順次積層されたサブコレクタ層、コレクタ層、ベース層及びエミッタ層を有し、
    前記サブコレクタ層は、外部サブコレクタ領域と、前記外部サブコレクタ領域上に位置する内部サブコレクタ領域とを有し、
    前記外部サブコレクタ領域上には、前記ベース層、前記エミッタ層、前記コレクタ層及び前記内部サブコレクタ領域から構成されるメサ状のコレクタ部と、コレクタ電極とが離間して形成され、
    前記ヘテロ接合電界効果トランジスタは、前記外部サブコレクタ領域の一部により構成されたキャップ層と、前記キャップ層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを有し、
    前記外部サブコレクタ領域の厚さは、50nm以上300nm以下であることを特徴とする半導体装置。
  3. 前記コレクタ電極は、前記コレクタ部から1.5μm以下の距離をおいて離間している
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
  4. 前記サブコレクタ層は、さらに、前記内部サブコレクタ領域と前記外部サブコレクタ領域との間に挿入され、前記内部サブコレクタ領域及び前記外部サブコレクタ領域と異なる材料から構成されるエッチングストッパ領域を有する
    ことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の半導体装置。
JP2008064806A 2008-03-13 2008-03-13 半導体装置 Active JP5295593B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008064806A JP5295593B2 (ja) 2008-03-13 2008-03-13 半導体装置
US12/400,376 US8017975B2 (en) 2008-03-13 2009-03-09 Semiconductor device
CN200910126300A CN101533841A (zh) 2008-03-13 2009-03-11 半导体器件及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008064806A JP5295593B2 (ja) 2008-03-13 2008-03-13 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009224407A JP2009224407A (ja) 2009-10-01
JP5295593B2 true JP5295593B2 (ja) 2013-09-18

Family

ID=41062056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008064806A Active JP5295593B2 (ja) 2008-03-13 2008-03-13 半導体装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8017975B2 (ja)
JP (1) JP5295593B2 (ja)
CN (1) CN101533841A (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010199558A (ja) * 2009-01-27 2010-09-09 Panasonic Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2010192833A (ja) * 2009-02-20 2010-09-02 Panasonic Corp 半導体装置
JP2010206020A (ja) * 2009-03-04 2010-09-16 Panasonic Corp 半導体装置
JP2010251522A (ja) * 2009-04-15 2010-11-04 Panasonic Corp 半導体装置及びその製造方法
JP5613474B2 (ja) * 2010-06-24 2014-10-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
CN102842578A (zh) * 2011-06-23 2012-12-26 寇平公司 双极高电子迁移率晶体管及其形成方法
CN103489859B (zh) * 2012-06-13 2016-03-30 稳懋半导体股份有限公司 化合物半导体组件晶圆整合结构
TWI512905B (zh) * 2012-06-13 2015-12-11 Win Semiconductors Corp 化合物半導體元件晶圓整合結構
TWI536508B (zh) * 2012-08-24 2016-06-01 Ngk Spark Plug Co Wiring board
WO2018121369A1 (zh) * 2016-12-26 2018-07-05 厦门市三安集成电路有限公司 一种化合物半导体晶体管及具有该晶体管的功率放大器
CN110610991A (zh) * 2019-09-27 2019-12-24 厦门市三安集成电路有限公司 外延结构和低导通电压晶体管
CN113130478A (zh) * 2021-04-13 2021-07-16 厦门市三安集成电路有限公司 一种射频芯片及制备方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5012318A (en) * 1988-09-05 1991-04-30 Nec Corporation Hybrid semiconductor device implemented by combination of heterojunction bipolar transistor and field effect transistor
JPH0812910B2 (ja) * 1988-09-05 1996-02-07 日本電気株式会社 化合物半導体装置およびその製造方法
JP3323544B2 (ja) * 1992-08-21 2002-09-09 株式会社日立製作所 半導体装置
US5250826A (en) * 1992-09-23 1993-10-05 Rockwell International Corporation Planar HBT-FET Device
JP2000058663A (ja) * 1998-08-11 2000-02-25 Mitsubishi Electric Corp 集積型バイアス回路素子
JP2001177060A (ja) * 1999-12-14 2001-06-29 Nec Corp モノリシック集積回路装置及びその製造方法
JP2002261271A (ja) * 2001-03-01 2002-09-13 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2005032897A (ja) * 2003-07-10 2005-02-03 Hitachi Cable Ltd ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
US6919590B2 (en) * 2003-08-29 2005-07-19 Motorola, Inc. Heterojunction bipolar transistor with monolithically integrated junction field effect transistor and method of manufacturing same
US7015519B2 (en) * 2004-02-20 2006-03-21 Anadigics, Inc. Structures and methods for fabricating vertically integrated HBT/FET device
JP2006237388A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路及び半導体集積回路の制御方法及び信号伝送回路
JP4769535B2 (ja) * 2005-10-06 2011-09-07 富士フイルム株式会社 固体撮像素子
JP2007173624A (ja) * 2005-12-22 2007-07-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヘテロ接合バイポーラトランジスタ及びその製造方法
US7923318B2 (en) * 2007-02-07 2011-04-12 Microlink Devices, Inc. HBT and field effect transistor integration
JP5313457B2 (ja) * 2007-03-09 2013-10-09 パナソニック株式会社 窒化物半導体装置及びその製造方法
JP2008263146A (ja) * 2007-04-13 2008-10-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP4524298B2 (ja) * 2007-06-04 2010-08-11 パナソニック株式会社 半導体装置の製造方法
JP2009076694A (ja) * 2007-09-20 2009-04-09 Panasonic Corp 窒化物半導体装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101533841A (zh) 2009-09-16
US20090230431A1 (en) 2009-09-17
JP2009224407A (ja) 2009-10-01
US8017975B2 (en) 2011-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5295593B2 (ja) 半導体装置
JP4524298B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP2007173624A (ja) ヘテロ接合バイポーラトランジスタ及びその製造方法
CN105283958A (zh) GaN HEMT的共源共栅结构
JP2008263146A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2007335586A (ja) 半導体集積回路装置および半導体集積回路装置の製造方法
JP5613474B2 (ja) 半導体装置
CN107004600B (zh) 异质结双极晶体管
US20160049473A1 (en) All around contact device and method of making the same
CN103872107A (zh) 异质结双极晶体管、使用其的功率放大器及其制造方法
JP5749918B2 (ja) 半導体装置、及び半導体装置の製造方法
JPH03292744A (ja) 化合物半導体装置およびその製造方法
US10374071B2 (en) Heterojunction bipolar transistor
JP6242678B2 (ja) 窒化物半導体素子及びその製造方法
JP3262056B2 (ja) バイポーラトランジスタとその製造方法
JP2007005406A (ja) ヘテロ接合バイポーラトランジスタ及び製造方法
WO2009040509A1 (en) A multilayer semiconductor structure, a bifet includin such a structure, and a multilayer semiconductor substrate
JP2008182036A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH05299433A (ja) ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
JP2006278544A (ja) 能動素子およびその製造方法
JP2009021313A (ja) 半導体装置
JP2010183054A (ja) ヘテロ接合バイポーラトランジスタ及びその製造方法
JP5415715B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US8076188B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
JP2009239115A (ja) 半導体装置およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100802

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130312

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130508

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130528

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130612

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5295593

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250