JPH01233767A - Heterojunction bipolar transistor and manufacture thereof - Google Patents

Heterojunction bipolar transistor and manufacture thereof

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JPH01233767A
JPH01233767A JP6089588A JP6089588A JPH01233767A JP H01233767 A JPH01233767 A JP H01233767A JP 6089588 A JP6089588 A JP 6089588A JP 6089588 A JP6089588 A JP 6089588A JP H01233767 A JPH01233767 A JP H01233767A
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base layer
collector
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external
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Nobuyuki Hayama
信幸 羽山
Madeihian Mohamatsudo
モハマッド・マディヒアン
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Abstract

PURPOSE:To make B-E and B-C junction areas minute by a method wherein a position and a size of an intrinsic base layer or the intrinsic base layer and a collector layer in a transistor are prescribed individually by a wall edge of a taperlike insulating layer formed on a mesa sidewall of an emitter layer. CONSTITUTION:A collector layer 12 is formed on a semiinsulating semiconductor substrate 11; a thick external base layer 17 is laminated on the collector layer; a taperlike insulating layer 15 whose film thickness is increased gradually toward the base layer is provided on mesa sidewalls. In addition, a mesa-shaped emitter layer 14 is formed in such a way that it is filled into the thick external base layer 17; an intrinsic base layer 13 is formed inside the external base layer 17 surrounded by the taperlike insulating layer 15. By this setup, a base- emitter junction capacitance in the intrinsic base region can be reduced without increasing an emitter resistance.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はヘテロ接合バイポーラ・トランジスタおよびそ
の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a heterojunction bipolar transistor and a method of manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、半導体装置は高集積化、高速化に向けて精力的な
研究開発が進められている。特に化合物半導体等のヘテ
ロ接合を利用したバイポーラ・トランジスタ(以下、H
BTという)は、エミッタ注入効率が高く高利得かつ高
速化が期待され、次世代の半導体素子として注目されて
いる。このHBTは、分子線エピタキシャル成長法、有
機金属熱分解気相成長法等による化合物半導体の薄膜多
層結晶成長技術の進展に伴い、その実現が可能となった
In recent years, vigorous research and development has been carried out on semiconductor devices to achieve higher integration and higher speed. In particular, bipolar transistors (hereinafter referred to as H
BT) is expected to have high emitter injection efficiency, high gain, and high speed, and is attracting attention as a next-generation semiconductor device. This HBT has become possible with the advancement of thin film multilayer crystal growth technology for compound semiconductors using molecular beam epitaxial growth, organometallic pyrolysis vapor phase epitaxy, and the like.

このHBTにおいて、高速・高周波特性を表わす一つの
指標は最大発振周波数f maxであるが、これは一般
に次式で示される。
In this HBT, one index representing the high speed/high frequency characteristics is the maximum oscillation frequency f max, which is generally expressed by the following equation.

ftべg m / Cng         ・・・(
2)ここで、fTは電流利得遮断周波数、RBはベース
抵抗、CBCはトランジスタの眞性領域のベース・コレ
クタ接合容量、Cbcはトランジスタの外部ベース領域
のベース・コレクタ寄生容量+CBEはトランジスタの
眞性領域のベース・エミッタ容量+gsaはトランジス
タの相互コンダクタンスである。
ftbeg m/Cng...(
2) Here, fT is the current gain cutoff frequency, RB is the base resistance, CBC is the base-collector junction capacitance in the transistor's true region, Cbc is the base-collector parasitic capacitance in the external base region of the transistor + CBE is the transistor's veracity The base-emitter capacitance of the region +gsa is the transconductance of the transistor.

上式から明らかなように、高速に動作するHBTを実現
する一つの手段は、トランジスタの相互コンダクタンス
g、の値を大きく保ちながら、ベース抵抗RB、ベース
・エミッタ容量CBE、眞性領域のベース・コレクタ接
合容量CBcおよび外部ベース領域のベース・コレクタ
寄生容量Cboのそれぞれを極力小さく設定することで
ある。従って、HBTの開発は従来からこの開発手法に
沿って進められ、トランジスタの眞性領域の微細化を重
点に強力に推進されて来ている。
As is clear from the above equation, one way to realize an HBT that operates at high speed is to maintain a large value of the transconductance g of the transistor while increasing the base resistance RB, base-emitter capacitance CBE, and base-emitter capacitance in the veracity region. The purpose is to set each of the collector junction capacitance CBc and the base-collector parasitic capacitance Cbo of the external base region as small as possible. Therefore, the development of HBTs has conventionally been carried out in accordance with this development method, and has been strongly promoted with emphasis on miniaturization of the true region of transistors.

第6図は従来のnpn型A j’ G a A s /
 G aAsヘテロ接合バイポーラ・トランジスタの構
造を示すチップ断面図である。すなわち、従来のHBT
は、半絶縁性半導体基板1上にn型GaAsから成るコ
レクタ層2と、p型GaAsから成るベース層3と、n
型A!!GaAsから成るメサ形エミッタ層4とをそれ
ぞれ備え、更に、この各トランジスタ活性層の表面にエ
ミッタ電f!6゜ベース電極8およびコレクタ電極9と
がそれぞれ微細構造に形成されたものである。
Figure 6 shows the conventional npn type A j' G a A s /
1 is a chip cross-sectional view showing the structure of a GaAs heterojunction bipolar transistor. FIG. That is, conventional HBT
A collector layer 2 made of n-type GaAs, a base layer 3 made of p-type GaAs, and n
Type A! ! A mesa-shaped emitter layer 4 made of GaAs is provided, and an emitter electric current f! is provided on the surface of each transistor active layer. A 6° base electrode 8 and a collector electrode 9 are each formed into a fine structure.

〔発明が解決しようとす木課題〕[The problem that the invention attempts to solve]

従来HBTのこのような構造では、エミッタ層4とベー
ス層3の接合面積を極力小さくすることによって、眞性
領域のベース・エミッタ接合容量CBEを低減すること
ができる。しかし、ドライ・エツチングあるいはウェッ
トエツチング法によってエミッタ層4を加工し、ベース
・エミッタ接合面積を微細化すると、これに伴ってエミ
ッタ層4とエミッタ電極3の接触面積の方も小さくなる
ので、ベース・エミッタ接合容量CBEは低減されるけ
れども、他方でエミッタ層4とエミッタ電極6の接触抵
抗が増加する。すなわち、エミッタ抵抗の増大をもたら
し、トランジスタの相互コンダクタンスg、を低下させ
る。従って、ベース・エミッタ接合容量CBIの低減効
果は相互コンダクタンスg11の低下によって相殺され
るので、電流利得遮断周波数f↑および最大発振周波数
f maxの改善を図ることが難しい。また、このHB
Tの構造では、眞性ベース層の深さが定まるとベース層
3の膜厚も一意的に規定されベース抵抗RBの大きさも
定まるので、ベース抵抗Raの低減化を図ることが難し
い、また、眞性領域のベース・コレクタ接合容量CSC
および外部ベース領域のベース・コレクタ寄生容量Cb
cを低減することも弁構造上きわめて困難であるので、
従来のHBT構造では、より優れた高速、高周波特性を
得ることができない。
In such a conventional HBT structure, the base-emitter junction capacitance CBE in the true region can be reduced by minimizing the junction area between the emitter layer 4 and the base layer 3. However, if the emitter layer 4 is processed by dry etching or wet etching to make the base-emitter junction area finer, the contact area between the emitter layer 4 and the emitter electrode 3 will also become smaller. Although the emitter junction capacitance CBE is reduced, on the other hand the contact resistance between the emitter layer 4 and the emitter electrode 6 increases. That is, the emitter resistance increases and the transconductance g of the transistor decreases. Therefore, since the effect of reducing the base-emitter junction capacitance CBI is offset by the reduction in mutual conductance g11, it is difficult to improve the current gain cutoff frequency f↑ and the maximum oscillation frequency f max. Also, this HB
In the structure of T, when the depth of the true base layer is determined, the thickness of the base layer 3 is also uniquely determined, and the size of the base resistance RB is also determined, so it is difficult to reduce the base resistance Ra. Base-collector junction capacitance CSC in the veracity region
and the base-collector parasitic capacitance Cb of the external base region
Since it is extremely difficult to reduce c due to the valve structure,
With the conventional HBT structure, better high speed and high frequency characteristics cannot be obtained.

本発明の目的は、上記の状況に鑑み、エミッタ抵抗の増
大を伴うことなく眞性ベース領域のベース・エミッタ接
合容量を低減させることができ、且つ、ベース抵抗、眞
性領域のベース・コレクタ接合容量および外部ベース領
域のベース・コレクタ寄生容量の全ての低減を図り得る
構造のヘテロ接合バイポーラ・トランジスタおよびその
製造方法を提供することである。
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to reduce the base-emitter junction capacitance of the true base region without increasing the emitter resistance, and to reduce the base resistance and the base-collector junction of the true region. It is an object of the present invention to provide a heterojunction bipolar transistor having a structure capable of reducing both capacitance and base-collector parasitic capacitance in an external base region, and a method for manufacturing the same.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明によれば、ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ
の一つは、半絶縁性半導体基板と、前記基板上に形成さ
れるコレクタ層と、前記コレクタ層上に積層される厚膜
の外部ベース層と、メサ側壁に前記ベース層に向かって
膜厚を順次増大させるテーパー状絶縁層を備えると共に
前記厚膜の外部ベース層内に埋込まれるように形成され
るメサ形エミッタ層と、前記メサ形エミッタ層のテーパ
ー状絶縁層の縁端が取囲む外部ベース層の面内に形成さ
れる眞性ベース層と、前記メサ形エミッタ層、外部ベー
ス層およびコレクタ層の上面にそれぞれ設けられるエミ
ッタ電極、ベース電極およびコレクタ電極とを含んで構
成され、 また他の一つは、半絶縁性半導体基板と、前記基板上に
形成される外部コレクタ層と、前記外部コレクタ層上に
順次積層形成される半絶縁性半導体材から成るスペーサ
層および厚膜の外部ベース層と、メサ側壁に前記ベース
層に向かって膜厚を順次増大させるテーパー状絶縁層を
備えると共に前記厚膜の外部ベース層内に埋込まれるよ
うに形成されるメサ形エミッタ層と、前記メサ形エミッ
タ層のテーパー状絶縁層の縁端が取囲む外部ベース層お
よびスペーサ層の面内にそれぞれ形成される眞性ベース
層および眞性コレクタ層と、前記メサ形エミッタ層、外
部ベース層および外部コレクタ層の上面にそれぞれ設け
られるエミッタ電極。
According to the present invention, one of the heterojunction bipolar transistors includes a semi-insulating semiconductor substrate, a collector layer formed on the substrate, a thick external base layer laminated on the collector layer, a mesa-shaped emitter layer provided with a tapered insulating layer whose film thickness increases sequentially toward the base layer on a mesa side wall and formed to be embedded in the thick external base layer; and the mesa-shaped emitter layer. a solid base layer formed in the plane of the external base layer surrounded by the edge of the tapered insulating layer, and an emitter electrode and a base electrode provided on the upper surfaces of the mesa-shaped emitter layer, the external base layer, and the collector layer, respectively. and a collector electrode, and the other one includes a semi-insulating semiconductor substrate, an external collector layer formed on the substrate, and a semi-insulating semiconductor substrate formed sequentially on the external collector layer. A spacer layer made of a semiconductor material and a thick outer base layer; and a tapered insulating layer on a mesa sidewall that gradually increases in thickness toward the base layer, and is embedded in the thick outer base layer. a mesa-shaped emitter layer formed in the mesa-shaped emitter layer, and a true base layer and a true collector layer respectively formed in the plane of the outer base layer and the spacer layer surrounded by the edge of the tapered insulating layer of the mesa-shaped emitter layer. , an emitter electrode provided on the upper surface of the mesa-shaped emitter layer, the external base layer, and the external collector layer, respectively.

ベース電極およびコレクタ電極とを含んで構成される。It is configured to include a base electrode and a collector electrode.

また、本発明の製造方法の一つは、半絶縁性半導体基板
上にコレクタ層および厚膜の外部ベースを順次エピタキ
シャル成長する工程と、前記厚膜の外部ベース層上に所
定の深さの溝部を形成する選択的エツチング工程と、前
記外部ベース層の溝部内の側壁面にベース層に向かって
順次膜厚を増大するテーパー状絶縁層を選択形成する工
程と、。
Further, one of the manufacturing methods of the present invention includes a step of sequentially epitaxially growing a collector layer and a thick-film external base on a semi-insulating semiconductor substrate, and forming a groove portion of a predetermined depth on the thick-film external base layer. and a step of selectively forming a tapered insulating layer whose thickness increases sequentially toward the base layer on the sidewall surface of the groove of the external base layer.

前記テーパー絶縁層のパターンをマスクとして前記溝部
底面の外部ベース層を下部のコレクタ層が露出するまで
除去する外部ベース層の選択的エツチング工程と、前記
溝部内のコレクタ層の露出面上に眞性ベース層を形成す
る選択的エピタキシャル成長工程と、前記テーパー状絶
縁層の側壁面に沿ってエミッタ層を選択的にエピタキシ
ャル成長する前記眞性ベース層上へのメサ形エミッタ層
の形成工程と、前記メサ形エミッタ層、外部ベース層お
よびコレクタ層の上表面にそれぞれエミッタ電極、ベー
ス電極およびコレクタ電極を形成する引出電極形成工程
とを含み、 他の一つは、半絶縁性半導体基板上に外部コレクタ層、
半絶縁性半導体材料または絶縁材料からなるスペーサ層
および厚膜の外部ベース層を順次エピタキシャル成長す
る工程と、前記外部ベース層上に所定の深さの溝部を形
成する選択的エツチング工程と、前記外部ベース層の溝
部内の側壁面にベース層に向かって順次膜厚を増大する
テーパー絶縁層を選択形成する工程と、前記テーパー状
絶縁層パターンをマスクとして前記溝部底面の外部ベー
ス層およびスペーサ層を下部のコレクタ層が露出するま
で除去する外部ベース層およびスペーサ層の選択的エツ
チング工程と、前記溝部内の外部コレクタ層の露出面上
に眞性コレクタ層および眞性ベース層を順次形成する選
択的エピタキシャル成長工程と、前記テーパー状の絶縁
層の側壁面に沿ってエミッタ層を選択的にエピタキシャ
ル成長する前記眞性ベース層上へのメサ形エミッタ層の
形成工程と、前記メサ形エミッタ層、外部ベース層およ
び外部コレクタ層の上表面にそれぞれエミッタ電極、ベ
ース電極およびコレクタ電極を形成する引出電極形成工
程とを含む。
selectively etching the external base layer using the pattern of the tapered insulating layer as a mask to remove the external base layer at the bottom of the groove until the lower collector layer is exposed; and etching the exposed surface of the collector layer in the groove. a selective epitaxial growth step of forming a base layer; a step of forming a mesa-shaped emitter layer on the solid base layer by selectively epitaxially growing an emitter layer along the sidewall surface of the tapered insulating layer; The other step includes forming an emitter electrode, a base electrode, and a collector electrode on the upper surfaces of the emitter layer, the external base layer, and the collector layer, respectively.
a step of epitaxially growing a spacer layer made of a semi-insulating semiconductor material or an insulating material and a thick external base layer; a selective etching step of forming a groove of a predetermined depth on the external base layer; and a step of selectively etching the external base layer. A step of selectively forming a tapered insulating layer whose thickness increases sequentially toward the base layer on the side wall surface in the groove of the layer, and forming an external base layer and a spacer layer at the bottom of the groove by using the tapered insulating layer pattern as a mask. a selective etching step of the outer base layer and the spacer layer to remove the outer collector layer until the collector layer is exposed; and selective epitaxial growth to sequentially form a true collector layer and a true base layer on the exposed surface of the outer collector layer in the trench. forming a mesa-shaped emitter layer on the solid base layer, selectively epitaxially growing an emitter layer along the sidewall surface of the tapered insulating layer; the mesa-shaped emitter layer, the external base layer and and an extraction electrode forming step of forming an emitter electrode, a base electrode, and a collector electrode on the upper surface of the external collector layer, respectively.

この際、前記テーパー状絶縁層のパターンをマスクとし
て前記溝部底面の外部ベース層を下部のスペーサ層が露
出するまで除去する外部ベース層の選択的エツチング工
程と、前記溝部内のスペーサー層の露出面上に前記テー
パー状絶縁層のパターンをマスクとして不純物をイオン
注入する眞性コレクタ層のイオン注入による形成工程と
、前記眞性コレクタ層上に眞性ベース層を形成する選択
的エピタキシャル成長工程とを含んでもよい。
At this time, a selective etching process of the external base layer is performed, using the pattern of the tapered insulating layer as a mask to remove the external base layer at the bottom of the groove until the spacer layer below is exposed, and an exposed surface of the spacer layer in the groove. a step of forming a true collector layer by ion implantation, in which impurities are ion-implanted using the pattern of the tapered insulating layer as a mask, and a selective epitaxial growth step of forming a true base layer on the true collector layer. But that's fine.

〔作用〕[Effect]

本発明によれば、トランジスタの眞性領域のベース・エ
ミッタ接合面積、またはこれと眞性領域におけるベース
・コレクタ接合面積の双方が、エミッタ層のメサ壁に設
けられたテーパー状絶縁層のベース層近傍の厚みはよっ
て規定される。すなわち、これら2つの接合面積はエミ
ッタ層のメサ。
According to the present invention, the base-emitter junction area of the true region of the transistor, or both this and the base-collector junction area of the true region, is the base layer of the tapered insulating layer provided on the mesa wall of the emitter layer. The thickness of the neighborhood is defined accordingly. In other words, the junction area between these two is the mesa of the emitter layer.

壁に設けられなテーパー状絶縁層の存在によりエミッタ
層とエミッタ電極との接触面積よりも小さな値に規定さ
れる。その結果、眞性領域のベース・エミッタ接合容量
CBCはエミッタ層とエミッタ電極との接触面積を狭め
ることなく充分広く設定されたまま、すなわち、エミッ
タ抵抗の増加を伴うことなく低減される。
Due to the presence of the tapered insulating layer provided on the wall, the contact area between the emitter layer and the emitter electrode is defined to be smaller than the contact area between the emitter layer and the emitter electrode. As a result, the base-emitter junction capacitance CBC in the true region remains set sufficiently wide without narrowing the contact area between the emitter layer and the emitter electrode, that is, it is reduced without increasing the emitter resistance.

このように眞性のベース層およびコレクタ層が規定され
ることに伴い外部ベース層および外部コレクタ層の膜厚
設定は何れも自由となる。すなわち、外部ベース層の膜
厚を充分大きくとってベース抵抗Raを大きく低減させ
、また、外部ベース層と外部コレクタ層との間にスペー
サ層を介在させることにより、眞性領域のベース・コレ
クタ接金容量CBcと共に外部、ベース領域のベース・
コレクタ寄生容量Cbcの低減化を同時に図ることがで
きる。
With the true base layer and collector layer defined in this way, the thicknesses of the external base layer and the external collector layer can be freely set. That is, by making the external base layer sufficiently thick to greatly reduce the base resistance Ra, and by interposing a spacer layer between the external base layer and the external collector layer, the base-collector contact in the true region can be improved. The base area of the external and base area along with the gold capacitance CBc
Collector parasitic capacitance Cbc can be reduced at the same time.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

4第1図は本発明の一実施例を示すnpn型AIG a
 A s / G a A sヘテロ接合バイポーラ・
トランジスタのチップ断面図である。本実施例によれば
、本発明のHBTは、GaAsから成る半絶縁性半導体
基板11と、この基板11上に形成されたn型GaAs
から成るコレクタ層12と、このコレクタ層12上に積
層されたn型GaAsから成る厚膜の外部ベース層17
と、メサ側壁にベース層に向かって膜厚を順次増大させ
るテーパー状絶縁層15を備えると共に厚膜のベース層
17内に埋込まれるように形成されたn型のAj7Ga
Asから成るメサ形エミッタ層14と、テーパ状絶縁層
15の縁端が取囲む外部ベース層17の面内に形成され
たn型GaAsから成る眞性ベース層13と、メサ形エ
ミッタ層14.外部ベース層17およびコレクタ層12
の上面にそれぞれ設けられたエミッタ電極16.ベース
電極18およびコレクタ電極19とを含む。
4 Fig. 1 shows an npn type AIG a showing an embodiment of the present invention.
As / Ga As heterojunction bipolar
FIG. 2 is a cross-sectional view of a transistor chip. According to this embodiment, the HBT of the present invention includes a semi-insulating semiconductor substrate 11 made of GaAs, and an n-type GaAs semiconductor substrate 11 formed on this substrate 11.
and a thick external base layer 17 made of n-type GaAs laminated on the collector layer 12.
A tapered insulating layer 15 whose film thickness gradually increases toward the base layer is provided on the side wall of the mesa, and an n-type Aj7Ga is formed so as to be embedded in the thick base layer 17.
A mesa-shaped emitter layer 14 made of As, a true base layer 13 made of n-type GaAs formed within the plane of the external base layer 17 surrounded by the edge of the tapered insulating layer 15, and a mesa-shaped emitter layer 14. External base layer 17 and collector layer 12
Emitter electrodes 16. It includes a base electrode 18 and a collector electrode 19.

本実施例によれば、エミッタ層14と眞性ベース層13
との接合面積は、エミッタ層14とエミッタ電極16の
間に設定される接触面積の大きさとは関係なく縮小され
、また、外部ベース層17は任意の厚膜に形成されるの
で、エミッタ抵抗の増加、すなわち、g、の低下を伴う
ことなく、眞性領域のベース・エミッタ接合容量CBE
およびベース抵抗RBの大きさをそれぞれ低減すること
ができる。従って、最大発振周波数f maxおよび電
流利得遮断周波数ftの上限値は大幅に伸長され、その
高速・高周波特性が著しく改善される。
According to this embodiment, the emitter layer 14 and the true base layer 13
The contact area between the emitter layer 14 and the emitter electrode 16 is reduced regardless of the size of the contact area established between the emitter layer 14 and the emitter electrode 16, and since the external base layer 17 is formed to have an arbitrary thickness, the emitter resistance can be reduced. The base-emitter junction capacitance CBE in the veracity region without increasing, i.e. decreasing g,
and the size of the base resistance RB can be reduced. Therefore, the upper limits of the maximum oscillation frequency f max and the current gain cutoff frequency ft are significantly extended, and the high speed/high frequency characteristics are significantly improved.

第2図は本発明の他の実施例を示すnpn型A I G
 a A s / G a A sヘテロ接合バイポー
ラ・トランジスタのチップ断面図である。本実施例によ
れば、本発明のHBTは、GaAsがら成る半絶縁性半
導体基板21と、この基板21上に形成されたn型Ga
Asから成る外部コレクタ層20と、この外部コレクタ
層20上に順次積層形成された半絶縁性G a A s
から成るスペーサ層30およびn型GaAsから成る厚
膜の外部ベース層27と、メサ側壁にベース層に向かっ
て膜厚を順次増大させるテーパー状絶縁層25を備える
と共に厚膜の外部ベース層27内に埋込まれるように形
成されたn型のA/GaAsから成るメサ形エミッタ層
24と、テーパー状絶縁層25の縁端が取囲む外部ベー
ス層27およびスペーサ層30の面内にそれぞれ形成さ
れたn型GaAsから成る眞性ベース層23およびn型
GaAsから成る眞性コレクタ層22と、メサ形エミッ
タ層24.外部ベース層27および外部コレクタ層20
の上面にそれぞれ設けられたエミッタ電極26.ベース
電極28およびコレクタ電極29とを含む。本実施例に
よれば、前実施例同様、相互コンダクタンスgヨの低下
を招くことなく眞性領域のエミッタ・ベース接合容量C
Bt、ベース抵抗Raをそれぞれ低減し得る他、外部ベ
ース領域のベース・コレクタ寄生容JICbcおよび眞
性領域のベース・コレクタ接合容M、Cncの低減が図
れるので、その高速・高周波特性をより顕著に改善する
ことが可能である。
FIG. 2 shows another embodiment of the present invention.
1 is a chip cross-sectional view of an aAs/GaAs heterojunction bipolar transistor; FIG. According to this embodiment, the HBT of the present invention includes a semi-insulating semiconductor substrate 21 made of GaAs, and an n-type Ga
An external collector layer 20 made of As, and a semi-insulating Ga As layer formed in order on this external collector layer 20.
A spacer layer 30 consisting of a spacer layer 30 and a thick external base layer 27 consisting of n-type GaAs, and a tapered insulating layer 25 whose thickness increases sequentially toward the base layer on the mesa side wall. A mesa-shaped emitter layer 24 made of n-type A/GaAs is formed to be embedded in the outer base layer 27 and a spacer layer 30 surrounded by the edge of the tapered insulating layer 25. A true base layer 23 made of n-type GaAs, a true collector layer 22 made of n-type GaAs, and a mesa-shaped emitter layer 24 . External base layer 27 and external collector layer 20
Emitter electrodes 26 . It includes a base electrode 28 and a collector electrode 29. According to this embodiment, as in the previous embodiment, the emitter-base junction capacitance C in the veracity region can be reduced without causing a decrease in the mutual conductance g.
In addition to reducing Bt and base resistance Ra, it is also possible to reduce the base-collector parasitic capacitance JICbc in the external base region and the base-collector junction capacitance M and Cnc in the veracity region, making its high-speed and high-frequency characteristics more noticeable. It is possible to improve.

第3図(a)〜(e)は本発明ヘテロ接合バイポーラ・
トランジスタの製造方法の一実施例を示す工程順序図で
ある0本実施例によれば第1図の構造のHBTを得るこ
とができる。まず第3図(a)に示すように、GaAs
から成る半絶縁性半導体基板11上にドナー(例えばS
i)をドープしなn型GaAsから成るコレクタ層12
およびアクセプタ(例えばBe)をドープしなn型Ga
Asから成る外部ベース層17を、厚さ0.5乃至1.
0)tmおよび0,1乃至0.5μmにそれぞれ分子線
エピタキシャル成長法、あるいは有機金属熱分解気相成
長法等を用いて順次成長させた後、シリコン酸化膜(S
iOz)またはシリコン窒化膜(Si3N4)等の絶縁
体がら成るマスク・パターン31を開口部が基板に対し
てほぼ垂直になるように形成する。つぎに第3図(b)
に示すように、マスク・パターン31を介して外部ベー
ス17を選択的にエツチングし底部の厚みが0.03乃
至0.2μm程度残存するように開口する。このエツチ
ング手段には、はぼ垂直なエツチング断面が得られる塩
化ボロン(BCl、)ガス、塩素(C12)ガス等の雰
囲気ガスによる反応性イオン・エツチング法あるいは反
応性イオンビーム・エツチング法が好適である。
Figures 3(a) to (e) show the heterojunction bipolar structure of the present invention.
1 is a process sequence diagram showing one embodiment of a method for manufacturing a transistor. According to this embodiment, an HBT having the structure shown in FIG. 1 can be obtained. First, as shown in FIG. 3(a), GaAs
A donor (for example, S
i) Collector layer 12 made of n-type GaAs not doped with
and n-type Ga without doping with acceptor (e.g. Be)
The outer base layer 17 made of As has a thickness of 0.5 to 1.
0) tm and 0.1 to 0.5 μm using molecular beam epitaxial growth or organometallic pyrolysis vapor phase growth, respectively, and then a silicon oxide film (S
A mask pattern 31 made of an insulator such as iOz) or a silicon nitride film (Si3N4) is formed so that its opening is substantially perpendicular to the substrate. Next, Figure 3(b)
As shown in FIG. 3, the external base 17 is selectively etched through the mask pattern 31 to form an opening so that a bottom thickness of about 0.03 to 0.2 μm remains. A suitable etching method is a reactive ion etching method using an atmospheric gas such as boron chloride (BCl) gas or chlorine (C12) gas, or a reactive ion beam etching method, which provides a nearly vertical etched cross section. be.

ここで、外部ベース層17の開口部の側壁面を覆うよう
にテーパー状の絶縁層15を形成する。
Here, a tapered insulating layer 15 is formed so as to cover the side wall surface of the opening of the external base layer 17.

この絶縁性層15はつぎの手順で容易に形成することが
できる。すなわち、まず、化学気相成長法等の良好な段
差被覆性を有する成膜法を用いて、例えばシリコン酸化
膜(Si02)を基板全面に成膜し、ついで、例えば、
四弗化炭素(CF、)ガス雰囲気中における反応性イオ
ン・エツチング等の異方性エツチング法を用いて、基板
の平坦部に堆積された不要のシリコン酸化膜(Si02
)を選択的にエツチング除去すればよい。ついで第3図
(C)に示すように、マスク・パターン31およびテー
パー状の絶縁層15をマスクとして外部ベース17の開
口部の底部を選択エツチング除去し下部のコレクタ層1
2の表面を露出させる。
This insulating layer 15 can be easily formed by the following procedure. That is, first, for example, a silicon oxide film (Si02) is formed on the entire surface of the substrate using a film forming method having good step coverage such as chemical vapor deposition, and then, for example,
Using an anisotropic etching method such as reactive ion etching in a carbon tetrafluoride (CF) gas atmosphere, an unnecessary silicon oxide film (Si02
) can be selectively removed by etching. Next, as shown in FIG. 3(C), the bottom of the opening of the external base 17 is selectively etched away using the mask pattern 31 and the tapered insulating layer 15 as a mask to remove the lower collector layer 1.
Expose the surface of 2.

つぎに、第3図(d)に示すように、コレクタ層12の
露出面上にp型GaAsから成る眞性ベース層13を、
ついでn型AffGaAsから成るメサ形エミッタ層1
4を少くともテーパー状の絶縁層15の側壁が隠れるま
でそれぞれエピタキシャル成長せしめる。この眞性ベー
ス層13およびメサ形エミッタ層14のエピタキシャル
成長には、有機金属熱分解気相成長法に代表される選択
性の高い成長法が適している。
Next, as shown in FIG. 3(d), a solid base layer 13 made of p-type GaAs is formed on the exposed surface of the collector layer 12.
Next, a mesa-shaped emitter layer 1 made of n-type AffGaAs is formed.
4 are epitaxially grown until at least the side walls of the tapered insulating layer 15 are covered. For the epitaxial growth of the solid base layer 13 and mesa-shaped emitter layer 14, a highly selective growth method typified by metal organic pyrolysis vapor phase epitaxy is suitable.

最後に、第3図(e)に示すように、n型GaAsに対
してオーミック接触性を示す金属、例えば、A u G
 e / N iから成るエミッタ電極16をエミッタ
層14の露出部を覆うように形成し、更に周知の方法で
マスク層パターン31および外部ベース層17を部分的
にエツチングして、外部ベース層17およびコレクタ層
12上の所定領域をそれぞれ露出させ、n型GaAsに
対してオーミック接触性を示す金属、例えば、A u 
G e / N iから成るコレクタ電極19およびp
型GaAsに対してオーミック接触性を示す金属、例え
ば、AuZn、AuCr、AuMn等から成るベース電
極18をそれぞれ形成することによって第1図に示した
構造の本発明HBTが完成する。
Finally, as shown in FIG. 3(e), a metal that exhibits ohmic contact with n-type GaAs, such as A u G
An emitter electrode 16 made of e/Ni is formed to cover the exposed portion of the emitter layer 14, and the mask layer pattern 31 and the external base layer 17 are partially etched using well-known methods to form the external base layer 17 and the external base layer 17. Each predetermined region on the collector layer 12 is exposed, and a metal, for example, Au, which exhibits ohmic contact with n-type GaAs is
Collector electrode 19 and p made of Ge/Ni
The HBT of the present invention having the structure shown in FIG. 1 is completed by forming base electrodes 18 made of a metal exhibiting ohmic contact with the GaAs type, such as AuZn, AuCr, AuMn, etc.

第4図(a)〜(e)は、本発明ヘテロ接合バイポーラ
・トランジスタの他の製造方法の一実施例を示す工程順
序図である。本実施例によれば第2図の構造のHBTを
得ることができる。
FIGS. 4(a) to 4(e) are process flow diagrams showing an embodiment of another method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor of the present invention. According to this embodiment, an HBT having the structure shown in FIG. 2 can be obtained.

まず第4図(a)に示すように、GaAsから成る半絶
縁性半導体基板21上にドナー(例えばSt)をドープ
したn型GaAsから成る外部コレクタ層20.半絶縁
性GaAsから成るスペーサ層30およびアクセプタ(
例えばBe)をドープしたp型GaAsから成る外部ベ
ース層27を、それぞれ、0.5乃至1.0μm、0.
3乃至1.0μmおよび0.1乃至0.5μmの厚さに
分子線エピタキシャル成長法、あるいは有機金属熱分解
気相成長法等を用いて順次成長させた後、シリコン酸化
膜(Si02)、シリコン窒化膜(Si3N4)等の絶
縁体から成るマスク・パターン31を開口部が基板に対
してほぼ垂直になるように形成する。つぎに第4図(b
)に示すように、マスク・パターン31を介して外部ベ
ース層27を選択的にエツチングし底部の厚みが0.0
3乃至0.2μm程度残存するように開口する。ここで
、外部ベース層27の開口部の側壁面を覆うようにテー
パー状の絶縁層25を形成する。この外部ベース27の
エツチング法およびテーパー状絶縁層25の形成方法は
前実施例第2図(b)で説明しなと同様な方法で行なわ
れる。ついで第4図(C)に示すように、マスク・パタ
ーン31およびテーパー状絶縁層25をマスクとして外
部ベース27の開口部の底部およびスペーサ層30をそ
れぞれエツチング除去し下部の外部コレクタ層20の表
面を露出させる。
First, as shown in FIG. 4(a), an external collector layer 20 made of n-type GaAs doped with a donor (for example, St) is placed on a semi-insulating semiconductor substrate 21 made of GaAs. A spacer layer 30 made of semi-insulating GaAs and an acceptor (
For example, the external base layer 27 made of p-type GaAs doped with Be) is coated with a thickness of 0.5 to 1.0 .mu.m and a thickness of 0.5 to 1.0 .mu.m, respectively.
Silicon oxide film (Si02) and silicon nitride are grown sequentially to thicknesses of 3 to 1.0 μm and 0.1 to 0.5 μm using molecular beam epitaxial growth or metal-organic pyrolysis vapor phase growth, etc. A mask pattern 31 made of an insulator such as a film (Si3N4) is formed so that the opening is substantially perpendicular to the substrate. Next, Figure 4 (b
), the external base layer 27 is selectively etched through the mask pattern 31 until the bottom thickness is 0.0.
The opening is made so that about 3 to 0.2 μm remains. Here, a tapered insulating layer 25 is formed so as to cover the side wall surface of the opening of the external base layer 27. The method of etching the external base 27 and the method of forming the tapered insulating layer 25 are carried out in the same manner as described in FIG. 2(b) of the previous embodiment. Next, as shown in FIG. 4C, the bottom of the opening of the external base 27 and the spacer layer 30 are etched away using the mask pattern 31 and the tapered insulating layer 25 as masks, and the surface of the lower external collector layer 20 is removed. expose.

つぎに第4図(d)に示すように、外部コレクタ層20
の露出面上にn型GaAsから成る眞性コレクタ層22
をスペーサ層30の上面に達するまで、また、p型Ga
Asから成る眞性ベース層23を、更にn型AfGaA
sから成るメサエミッタ層2−4を少くとも絶縁層25
の側壁が隠れるまでそれぞれエピタキシャル成長せしめ
る。これら眞性コレクタ層22.眞性ベース層23およ
びメサエミッタ層24のエピタキシャル成長には、有機
金属熱分解気相成長法に代表される選択性の高い成長法
が適している。
Next, as shown in FIG. 4(d), the outer collector layer 20
A true collector layer 22 made of n-type GaAs is formed on the exposed surface of the
until it reaches the upper surface of the spacer layer 30, and the p-type Ga
The solid base layer 23 made of As is further made of n-type AfGaA.
The mesa emitter layer 2-4 consisting of S is at least an insulating layer 25.
Epitaxial growth is performed until the side walls of each are covered. These true collector layers 22. For the epitaxial growth of the solid base layer 23 and the mesa emitter layer 24, a highly selective growth method typified by metal organic pyrolysis vapor phase epitaxy is suitable.

最後に第4図(e)に示すようにn型GaAsに対して
オーミック接触性を示す金属、例えば、A u G e
 / N iから成るエミッタ電極26をメサ形エミッ
タ層24の露出部を覆うように形成し、更に周知の方法
で、マスク・パターン31および外部ベース層27を部
分的にエツチングして、外部ベース層27および外部コ
レクタ層20上の所定領域をそれぞれ露出させ、n型G
aAsに対してオーミック接触性を示す金属、例えば、
A u G e / N iから成るコレクタ電極29
およびn型GaAsに対してオーミック接触性を示す金
属、例えば、AuZn、AuCr、AuMn等から成る
ベース電極28をそれぞれ形成することによって、第2
図に示した構造の本発明HBTが完成する。尚、スペー
サ層30には、深いエネルギー順位を形成するドナーも
しくはアクセプタ不純物を含んだ半絶縁性GaAsが用
いられるが、この他に不純物をドープしてない眞性半導
体から成るGaAsを用いても良い。この材料は室温に
おいて108 〔Ω■〕程度の固有抵抗を呈する半絶縁
材として機能する。また、フッ化カルシウム等のように
GaAsと格子整合し、エピタキシャル成長もできる絶
縁材料を用いることも可能である。
Finally, as shown in FIG. 4(e), a metal that exhibits ohmic contact with n-type GaAs, such as A u G e
An emitter electrode 26 of /Ni is formed over the exposed portion of the mesa emitter layer 24, and the mask pattern 31 and the extrinsic base layer 27 are partially etched using well-known methods to form the extrinsic base layer. 27 and the external collector layer 20 are exposed, and the n-type G
Metals that exhibit ohmic contact with aAs, for example,
Collector electrode 29 made of AuGe/Ni
By forming base electrodes 28 made of a metal exhibiting ohmic contact with n-type GaAs and n-type GaAs, for example, AuZn, AuCr, AuMn, etc., the second
The HBT of the present invention having the structure shown in the figure is completed. Note that semi-insulating GaAs containing donor or acceptor impurities forming a deep energy level is used for the spacer layer 30, but it is also possible to use GaAs made of a true semiconductor not doped with impurities. . This material functions as a semi-insulating material exhibiting a resistivity of about 108 Ω■ at room temperature. Furthermore, it is also possible to use an insulating material such as calcium fluoride that has lattice matching with GaAs and can be epitaxially grown.

第5図(a)〜(e)は本発明ヘテロ接合バイポーラ・
トランジスタのその他の製造方法の一実施例を示す工程
順序図である。本実施例によれば、前実施例同様に第2
図の構造のHBTを得ることができる。まず第5図(a
)に示すように、GaAsから成る半絶縁性半導体基板
21上にドナー(例えばSt)をドープしたn型GaA
sから成る外部コレクタ層20.半絶縁性GaAsから
成るス然−サ層30.およびアクセプタ(例えばBe)
をドープしたn型GaAsから成る外部ベース層27を
、それぞれ0.5乃至り、08m、0.3乃至1.0μ
mおよび0.1乃至0.5μmの厚さに分子線エピタキ
シャル成長法、あるいは有機金属熱分解気相成長法等を
用いて順次成長させた後、シリコン酸化膜(SiO2)
またはシリコン窒化膜(Si3N4 )等の絶縁体から
成るマスク・パターン31を開口部が基板に対してほぼ
垂直になるように形成する。つぎに第5図(b)に示す
ように、マスク・パターン31を介して外部ベース層2
7を選択的にエツチングし底部の厚みが0.03乃至0
.2μm程度残存するように開口する。ここで、外部ベ
ース層27の開口部の側壁面を覆うようにテーパー状の
絶縁層25を形成する。この外部ベース層27のエツチ
ング方法およびテーパー状絶縁層25の形成方法は、既
に説明したと同様な方法で行なう。ついで第5図(C)
に示すように、マスク・パターン31およびテーパー状
絶縁層25をマスクとして基板21の表面側から、例え
ば、Siイオンを注入し、熱処理により活性化してスペ
ーサ層30内にn型導電性を有する眞性コレクタ層22
を形成する。このときのイオン注入条件は、例えば、ス
ペーサ層30の厚みが0.5μmであれば、Siイオン
をドーズ量2 X 1012cm−2、加速エネルギ2
80 Keyで注入し、800℃5秒間の熱処理を施こ
すことで充分である。これによって約5 X 1016
cm−’のキャリア濃度を有するn型の眞性コレクタ層
22を形成することができる。ついで、マスク・パター
ン31およびテーパー状の絶縁層25をマスクとして外
部ベース層27の開口部の底面を選択エツチング除去し
下部のコレクタ層22の表面を露出させる。
Figures 5(a) to (e) show the heterojunction bipolar structure of the present invention.
FIG. 7 is a process sequence diagram showing an example of another method for manufacturing a transistor. According to this embodiment, the second
An HBT having the structure shown in the figure can be obtained. First, Figure 5 (a
), n-type GaA doped with a donor (for example, St) is placed on a semi-insulating semiconductor substrate 21 made of GaAs.
an external collector layer 20. Suspension layer 30 made of semi-insulating GaAs. and an acceptor (e.g. Be)
The external base layer 27 made of n-type GaAs doped with
A silicon oxide film (SiO2) is grown sequentially to a thickness of m and 0.1 to 0.5 μm using molecular beam epitaxial growth or metal-organic pyrolysis vapor phase growth.
Alternatively, a mask pattern 31 made of an insulator such as silicon nitride film (Si3N4) is formed so that the opening is substantially perpendicular to the substrate. Next, as shown in FIG. 5(b), the external base layer 2 is coated through the mask pattern 31.
7 is selectively etched so that the bottom thickness is 0.03 to 0.
.. The opening is made so that about 2 μm remains. Here, a tapered insulating layer 25 is formed so as to cover the side wall surface of the opening of the external base layer 27. The method of etching the external base layer 27 and the method of forming the tapered insulating layer 25 are carried out in the same manner as described above. Next, Figure 5 (C)
As shown in FIG. 3, Si ions, for example, are implanted from the surface side of the substrate 21 using the mask pattern 31 and the tapered insulating layer 25 as masks, and are activated by heat treatment to form a true material having n-type conductivity in the spacer layer 30. sex collector layer 22
form. The ion implantation conditions at this time are, for example, if the thickness of the spacer layer 30 is 0.5 μm, the Si ions are implanted at a dose of 2×1012 cm−2 and an acceleration energy of 2
It is sufficient to inject at 80 Key and heat treat at 800° C. for 5 seconds. This results in approximately 5 x 1016
An n-type true collector layer 22 having a carrier concentration of cm-' can be formed. Then, using the mask pattern 31 and the tapered insulating layer 25 as a mask, the bottom surface of the opening in the external base layer 27 is selectively etched away to expose the surface of the collector layer 22 below.

つぎに第5図(d)に示すように、コレクタ層22の露
出面上にn型GaAsから成る眞性ベース層23を、つ
いでn型AJGaAsから成るメサ形エミッタ層24を
少くなくとも絶縁層25の側壁が隠れるまでそれぞれエ
ピタキシャル成長せしめる。この眞性ベース層23およ
びメサ形エミッタ層24のエピタキシャル成長には、有
機金属熱分解気相成長法に代表される選択性の高い成長
法が適している。
Next, as shown in FIG. 5(d), a true base layer 23 made of n-type GaAs is formed on the exposed surface of the collector layer 22, and then a mesa-shaped emitter layer 24 made of n-type AJGaAs is formed as at least an insulating layer. Epitaxial growth is performed until the side walls of 25 are covered. For the epitaxial growth of the solid base layer 23 and mesa-shaped emitter layer 24, a highly selective growth method typified by metal organic pyrolysis vapor phase epitaxy is suitable.

最後に第5図(e)に示すように、前実施例で説明しな
と同様な方法でエミッタ電[!26.べ−スミ極28お
よびコレクタ電極29をそれぞれ形成することによって
、第2図に示した構造の本発明HBTが完成する。
Finally, as shown in FIG. 5(e), the emitter voltage [! 26. By forming the base electrode 28 and the collector electrode 29, the HBT of the present invention having the structure shown in FIG. 2 is completed.

以上の説明では、外部ベース層17(または27)を全
てn型GaAsの単一層で形成したが、マスク・パター
ン31を用いてエツチング除去される領域をp型GaA
s、残存させる領域をp型Aj’GaAsから成る2層
構造としても良い。このように2層構造にすると、CC
e2F2及びHeの混合ガス雰囲気の反応性イ、オンエ
ツチングにより、選択的にp型GaAs領域のみをエツ
チング除去することができる。従って、テーパー状絶縁
層15(または25)を形成すべき領域および眞性ベー
ス層13(または23)と外部ベース層17(または2
7)との接触領域を正確に制御することが可能となる。
In the above explanation, the external base layer 17 (or 27) is entirely formed of a single layer of n-type GaAs, but using the mask pattern 31, the region to be etched away is formed of p-type GaAs.
s, the region to remain may have a two-layer structure made of p-type Aj'GaAs. With this two-layer structure, CC
Only the p-type GaAs region can be selectively etched away by reactive etching in a mixed gas atmosphere of e2F2 and He. Therefore, the region where the tapered insulating layer 15 (or 25) is to be formed, the integrity base layer 13 (or 23) and the outer base layer 17 (or 2
7) It becomes possible to accurately control the contact area with

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、トランジ
スタにおける眞性ベース層または眞性のベース層とコレ
クタ層がエミッタ層のメサ側壁に設けたテーパ状絶縁層
の壁縁でその位置および大きさがそれぞれ規定されるの
で、ベース・エミッタ接合面積およびベース・コレクタ
接合面積がそれぞれ微細化される。従って、エミッタ層
とエミッタ電極の接触面積はベース・エミッタ接合面積
よりも広く形成することができ、エミッタ抵抗の増大を
呈することなく、すなわち、相互コンダクタンスg、を
低下させることなくベース・エミッタ容量CBEを大幅
に低減することができるので、電流利得遮断周波数ft
を格段に向上させることができる。また、ベース・コレ
クタ接合容量CBEも低減され、更に外部ベース層の厚
膜化および外部ベース層と外部コレクタ層間へのスペー
サ層の挿入によってベース抵抗RB、外部ベース領域の
ベース・コレクタ寄生容量cboも著しく低減すること
ができ、最大発振周波数f waxの上限値を大幅に伸
長せしめ得るので、HBTの高速・高周波特性の向上に
極めて顕著な効果をあげることが可能である。
As described in detail above, according to the present invention, the true base layer or the true base layer and the collector layer in a transistor are located at the wall edge of the tapered insulating layer provided on the mesa side wall of the emitter layer. Since the respective sizes are defined, the base-emitter junction area and the base-collector junction area are each miniaturized. Therefore, the contact area between the emitter layer and the emitter electrode can be formed larger than the base-emitter junction area, and the base-emitter capacitance CBE can be increased without increasing the emitter resistance, that is, without reducing the mutual conductance g. can be significantly reduced, so the current gain cutoff frequency ft
can be significantly improved. In addition, the base-collector junction capacitance CBE is also reduced, and the base resistance RB and base-collector parasitic capacitance cbo of the external base region are also reduced by thickening the external base layer and inserting a spacer layer between the external base layer and the external collector layer. Since the upper limit value of the maximum oscillation frequency f wax can be significantly increased, it is possible to have an extremely significant effect on improving the high-speed and high-frequency characteristics of the HBT.

また、本発明の製造方法によれば、通常のプロセス技術
により本発明のHBTを製造し提供し得るので、その信
頼性の向上に大きな効果を奏し得る。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, the HBT of the present invention can be manufactured and provided using ordinary process technology, and therefore, the reliability can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示すnpn型AI!G a
 A s / G a A sヘテロ接合パイ、ポーラ
・トランジスタのチップ断面図、第2図は本発明の他の
実施例を示すnpn型A I G a A s / G
 a A sヘテロ接合バイポーラ・トランジスタのチ
ップ断面図、第3図(a)〜(e)は発明ヘテロ接合バ
イポーラ・トランジスタの製造方法の一実施例を示す工
程順序図、第4図(a)〜(e)は本発明ヘテロ接合バ
イポーラ・トランジスタの他の製造方法の一実施例を示
す工程順序図、第5図(a)〜(e)は本発明ヘテロ接
合バイポーラ・トランジスタのその他の製造方法の一実
施例を示す工程順序図、第6図は従来のnpn型AI!
GaAs/GaAsヘテロ接合バイポーラ・トランジス
タの構造を示すチップ断面図である。 11.21・・・GaAs半絶縁性半導体基板、12−
・・コレクタ層(n−GaAs)、13.23・・・眞
性べ、−ス層、14.24・・・メサ形エミッタ層(n
−AffGaAs) 、15.25−テーパー状絶縁層
、16.26・・・エミッタ電極、17゜27・・・外
部ベース層、18.28・・・ベース電極、19.29
・・・コレクタ電極、30・・・スペーサ層(半絶縁性
GaAs)、31・・・マスク・パターン(Si02)
FIG. 1 shows an npn-type AI! Ga
Chip cross-sectional view of A s / Ga As heterojunction pi, polar transistor, FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, npn type AI Ga As / G
aA sChip cross-sectional view of a heterojunction bipolar transistor, FIGS. 3(a) to (e) are process flow diagrams showing an embodiment of the method for manufacturing the inventive heterojunction bipolar transistor, FIGS. 4(a) to 4(e). (e) is a process sequence diagram showing an embodiment of another method for manufacturing the heterojunction bipolar transistor of the present invention, and FIGS. 5(a) to (e) show another method for manufacturing the heterojunction bipolar transistor of the present invention. A process sequence diagram showing one embodiment, FIG. 6, is a conventional npn type AI!
1 is a chip cross-sectional view showing the structure of a GaAs/GaAs heterojunction bipolar transistor. FIG. 11.21...GaAs semi-insulating semiconductor substrate, 12-
...Collector layer (n-GaAs), 13.23... Verity base layer, 14.24... Mesa-shaped emitter layer (n-GaAs)
-AffGaAs), 15.25-Tapered insulating layer, 16.26... Emitter electrode, 17°27... External base layer, 18.28... Base electrode, 19.29
... Collector electrode, 30 ... Spacer layer (semi-insulating GaAs), 31 ... Mask pattern (Si02)
.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半絶縁性半導体基板と、前記基板上に形成される
コレクタ層と、前記コレクタ層上に積層される厚膜の外
部ベース層と、メサ側壁に前記ベース層に向かって膜厚
を順次増大させるテーパー状絶縁層を備えると共に前記
厚膜の外部ベース層内に埋込まれるように形成されるメ
サ形エミッタ層と、前記メサ形エミッタ層のテーパー状
絶縁層の縁端が取囲む外部ベース層の面内に形成される
眞性ベース層と、前記メサ形エミッタ層、外部ベース層
およびコレクタ層の上面にそれぞれ設けられるエミッタ
電極、ベース電極およびコレクタ電極とを含むことを特
徴とするヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ。
(1) A semi-insulating semiconductor substrate, a collector layer formed on the substrate, a thick external base layer laminated on the collector layer, and a film thickness sequentially formed on the mesa sidewall toward the base layer. a mesa-shaped emitter layer comprising an increasing tapered insulating layer and formed embedded within the thick-film external base layer; and an external base surrounded by an edge of the tapered insulating layer of the mesa-shaped emitter layer. A heterojunction comprising: a true base layer formed in the plane of the layer; and an emitter electrode, a base electrode, and a collector electrode provided on the upper surfaces of the mesa-shaped emitter layer, the external base layer, and the collector layer, respectively. Bipolar transistor.
(2)半絶縁性半導体基板上にコレクタ層および厚膜の
外部ベース層を順次エピタキシャル成長する工程と、前
記厚膜の外部ベース層上に所定の深さの溝部を形成する
選択的エッチング工程と、前記外部ベース層の溝部内の
側壁面にベース層に向かって順次膜厚を増大するテーパ
ー状絶縁層を選択形成する工程と、前記テーパー状絶縁
層のパターンをマスクとして前記溝部底面の外部ベース
層を下部のコレクタ層が露出するまで除去する外部ベー
ス層の選択的エッチング工程と、前記溝部内のコレクタ
層の露出面上に眞性ベース層を形成する選択的エピタキ
シャル成長工程と、前記テーパー状の絶縁層の側壁面に
沿ってエミッタ層を選択的にエピタキシャル成長する前
記眞性ベース層上へのメサ形エミッタ層の形成工程と、
前記メサ形エミッタ層、外部ベース層およびコレクタ層
の上表面上にそれぞれエミッタ電極、ベース電極および
コレクタ電極を形成する引出電極形成工程とを含むこと
を特徴とするヘテロ接合バイポーラ・トランジスタの製
造方法。
(2) a step of sequentially epitaxially growing a collector layer and a thick external base layer on a semi-insulating semiconductor substrate, and a selective etching step of forming a groove of a predetermined depth on the thick external base layer; selectively forming a tapered insulating layer on the side wall surface in the groove of the external base layer, the thickness of which increases sequentially toward the base layer; and forming the external base layer on the bottom of the groove using the pattern of the tapered insulating layer as a mask. a selective epitaxial growth step of forming a solid base layer on the exposed surface of the collector layer in the trench; forming a mesa-shaped emitter layer on the solid base layer, selectively epitaxially growing an emitter layer along sidewall surfaces of the layer;
A method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor, comprising the step of forming an emitter electrode, a base electrode, and a collector electrode on the upper surfaces of the mesa-shaped emitter layer, external base layer, and collector layer, respectively.
(3)半絶縁性半導体基板と、前記基板上に形成される
外部コレクタ層と、前記外部コレクタ層上に順次積層形
成される半絶縁性材料または絶縁材料から成るスペーサ
層および厚膜の外部ベース層と、メサ側壁に前記ベース
層に向かって膜厚を順次増大させるテーパー状絶縁層を
備えると共に前記厚膜の外部ベース層内に埋込まれるよ
うに形成されるメサ形エミッタ層と、前記メサ形エミッ
タ層のテーパー状絶縁層の縁端が取囲む外部ベース層お
よびスペーサ層の面内にそれぞれ形成される眞性ベース
層および眞性コレクタ層と、前記メサ形エミッタ層、外
部ベース層および外部コレクタ層の上面にそれぞれ設け
られるエミッタ電極、ベース電極およびコレクタ電極と
を含むことを特徴とするヘテロ接合バイポーラ・トラン
ジスタ。
(3) A semi-insulating semiconductor substrate, an external collector layer formed on the substrate, a spacer layer made of a semi-insulating material or an insulating material, and a thick film external base formed on the external collector layer in sequence. a mesa-shaped emitter layer, the mesa-shaped emitter layer having a tapered insulating layer on a sidewall of the mesa, the thickness of which increases sequentially toward the base layer, and being embedded in the thick external base layer; a true base layer and a true collector layer respectively formed in the plane of an outer base layer and a spacer layer surrounded by the edge of the tapered insulating layer of the mesa-shaped emitter layer, the outer base layer and the outer A heterojunction bipolar transistor comprising an emitter electrode, a base electrode, and a collector electrode, each provided on an upper surface of a collector layer.
(4)半絶縁性半導体基板上に外部コレクタ層、半絶縁
性半導体材料または絶縁材料からなるスペーサ層および
厚膜の外部ベース層を順次エピタキシャル成長する工程
と、前記外部ベース層上に所定の深さの溝部を形成する
選択的エッチング工程と、前記外部ベース層の溝部内の
側壁面にベース層に向かって順次膜厚を増大するテーパ
状絶縁層を選択形成する工程と、前記テーパー状絶縁層
パターンをマスクとして前記溝部底面の外部ベース層お
よびスペーサ層を下部のコレクタ層が露出するまで除去
する外部ベース層およびスペーサ層の選択的エッチング
工程と、前記溝部内の外部コレクタ層の露出面上に眞性
コレクタ層および眞性ベース層を順次形成する選択的エ
ピタキシャル成長工程と、前記テーパー状の絶縁層の側
壁面に沿ってエミッタ層を選択的にエピタキシャル成長
する前記眞性ベース層上へのメサ形エミッタ層の形成工
程と、前記メサ形エミッタ層、外部ベース層および外部
コレクタ層の上表面にそれぞれエミッタ電極、ベース電
極およびコレクタ電極を形成する引出電極形成工程とを
含むことを特徴とするヘテロ接合バイポーラ・トランジ
スタの製造方法。
(4) A step of sequentially epitaxially growing an external collector layer, a spacer layer made of a semi-insulating semiconductor material or an insulating material, and a thick external base layer on a semi-insulating semiconductor substrate, and forming a predetermined depth on the external base layer. a selective etching step for forming a groove portion; a step for selectively forming a tapered insulating layer whose thickness increases sequentially toward the base layer on a side wall surface within the groove portion of the external base layer; and the tapered insulating layer pattern. a selective etching step of the external base layer and spacer layer of removing the external base layer and spacer layer on the bottom surface of the trench until the lower collector layer is exposed using the mask as a mask; a selective epitaxial growth step of sequentially forming a solid collector layer and a solid base layer; and a mesa-shaped emitter layer on the solid base layer, selectively epitaxially growing an emitter layer along the sidewall surface of the tapered insulating layer. and a lead electrode forming step of forming an emitter electrode, a base electrode, and a collector electrode on the upper surfaces of the mesa-shaped emitter layer, the external base layer, and the external collector layer, respectively. Method of manufacturing transistors.
(5)前記テーパー状絶縁層のパターンをマスクとして
前記溝部底面の外部ベース層を下部のスペーサ層が露出
するまで除去する外部ベース層の選択的エッチング工程
と、前記溝部内のスペーサー層の露出面上に前記テーパ
ー状絶縁層のパターンをマスクとして不純物をイオン注
入する眞性コレクタ層のイオン注入による形成工程と、
前記眞性コレクタ層上に眞性ベース層を形成する選択的
エピタキシャル成長工程とを含むことを特徴とする請求
項(4)記載のヘテロ接合バイポーラ・トランジスタの
製造方法。
(5) selectively etching the external base layer using the pattern of the tapered insulating layer as a mask to remove the external base layer at the bottom of the groove until the spacer layer below is exposed; and the exposed surface of the spacer layer in the groove. forming a true collector layer by ion implantation, ion-implanting impurities using the tapered insulating layer pattern as a mask;
5. The method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to claim 4, further comprising a selective epitaxial growth step of forming a transparent base layer on the transparent collector layer.
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US5194403A (en) * 1990-10-09 1993-03-16 Thomson-Csf Method for the making of the electrode metallizations of a transistor
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KR20040038511A (en) * 2002-11-01 2004-05-08 한국전자통신연구원 A self-aligned heterojunction bipolar transistor and Method of manufacturing the same

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