JPH01251660A - Hetero junction bipolar transistor and its manufacture - Google Patents

Hetero junction bipolar transistor and its manufacture

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JPH01251660A
JPH01251660A JP7945688A JP7945688A JPH01251660A JP H01251660 A JPH01251660 A JP H01251660A JP 7945688 A JP7945688 A JP 7945688A JP 7945688 A JP7945688 A JP 7945688A JP H01251660 A JPH01251660 A JP H01251660A
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JP
Japan
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layer
collector
emitter
forming
opening
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JP7945688A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Tanaka
愼一 田中
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To obtain a hetero junction bipolar transistor wherein the miniaturization of an intrinsic transistor region and the reduction of a parasitic capacitance are easily enabled, by forming an emitter layer composed of a first conductor layer and a second semiconductor Iayer whose impurity concentration is higher than the first semiconductor layer, and forming a collector layer so as to include the second semiconductor layer. CONSTITUTION:On a semiinsulative GaAs substrate 2, the following are grown in order by MBE method; a high concentration collector layer 3 composed of an N<+> GaAs layer, an undoped collector layer 4u composed of an I-GaAs layer, and a first base layer 51 composed of P<+> GaAs layer. After that, in a part 12 to be turned into the intrinsic part of a transistor, the first base layer 51 is etched and eliminated, and silicon being N-type dopant is ion- implanted in the part where the collector layer 4u is exposed, thereby forming an active ion implanted region 4i. Then a second base layer 52, an emitter layer 6 and a high concentration emitter layer 7 are selectively grown in a specified pattern. Thereby the intrinsic transistor region 12 can be made fine, without using annealing art which is difficult to be controlled.

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及びその製
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 for manufacturing the same.

(f米の技術) −・テロ接合バイポーラトランジスタ(以7−HBTと
記す)は次世代の超高速・超高周波デバイスとしての応
用が期待されている。HBTの性能は少数キャリアがベ
ース層及びコレクタ窒乏層全通過する時間及びデバイス
構造によって訣まる寄生容量の充電時間をてよって制限
される之め、晶性能化のためKはデバイス全体の大きさ
を縮少するとともに、無駄な構造全泳去し、寄生容量や
寄生抵抗を低減することが必要である。
(US technology) - Terojunction bipolar transistors (hereinafter referred to as 7-HBT) are expected to be applied as next-generation ultra-high speed and ultra-high frequency devices. The performance of HBT is limited by the time taken for minority carriers to pass through the base layer and the collector nitride layer, and the charging time of parasitic capacitance that is increased by the device structure. Therefore, in order to improve the crystal performance, K is determined by the size of the entire device. It is necessary to reduce the parasitic capacitance and parasitic resistance by eliminating all unnecessary structures.

従来のよテロ接合バイポーラトランジスタは、エミッタ
、ベース、コレクタの主要な層から成る多層エピタキシ
ャル層全加工したメサ型トランジスタ構造がとられてい
るが、各エピタキシャル層内においては不純物がドーピ
ングされているために、デバイス構造に依存する寄生容
量が不可避的に生じる。
Conventional Yoterojunction bipolar transistors have a mesa-type transistor structure in which the main layers of emitter, base, and collector are all multilayered epitaxial layers, but each epitaxial layer is doped with impurities. However, parasitic capacitance depending on the device structure inevitably occurs.

第6図は従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタの構
造を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional heterojunction bipolar transistor.

この従来例においては半絶縁性のGa A、 s基板2
の上に厚さ5000 j:のn+−CfaAs層から成
る高濃度コレクタm3.500OAのn−C1aAs層
カラ成るベース層5.300OAのn −kl 63G
a O,7Asから0  + 成るエミッタ層6.100OAのn−UaAs層から成
る高濃度エミッタ層7を順次成長し、久いて高濃度のプ
ロトンのイオン注入により形成された絶縁領域1によっ
て所定のパターンに仕切られた領域の高−度エミッメ層
7.及びエツチングによって露出されたベース層5と高
震度コレクタ層3にそれぞれ電極ge 、 8b 、g
cを設けた構造になっている。この従来例においては特
に外部トランジスタ領域13におけるコレクタ層4へ低
濃度のプロトンをイオン注入し、プロトン注入領域11
hを形成することによって外部トランジスタ領域13に
寄生するコレクタ容量を低減している。
In this conventional example, a semi-insulating Ga A, s substrate 2 is used.
A highly concentrated collector consisting of an n+-CfaAs layer with a thickness of 5000 J: m3.A base layer consisting of an n-C1aAs layer of 500 OA and a base layer of 5.300 OA n-kl 63G
A high concentration emitter layer 7 consisting of an n-UaAs layer of 100 OA is successively grown, and then a predetermined pattern is formed by the insulating region 1 formed by ion implantation of high concentration protons. Highly emitter layer in the area partitioned into 7. Electrodes ge, 8b, and g are formed on the base layer 5 and high-intensity collector layer 3 exposed by etching, respectively.
It has a structure with c. In this conventional example, low concentration protons are ion-implanted particularly into the collector layer 4 in the external transistor region 13.
By forming h, the parasitic collector capacitance in the external transistor region 13 is reduced.

第7図は他の従来例の断面図であり、エミッタ層構造が
コレクタ層構造よりも先に成長されている、コレクタ・
トップ型ヘテロ接合バイポーラトランジスタの構造を示
している。この従来例のヘテロ接合バイポーラトランジ
スタは、外部トランジスタ領域13にプロトンの代わり
に酸素イオン及びマグネシウムイオンが注入されている
ことを線いて、第6図と同様にして製造される。コレク
タ・トップ構造の利点はその構造上、寄生コレクタ容量
が生じないという利点があるが、外部トランジスタ領域
13においてトランジスタ動作に寄与しないエミッタか
らの電子注入が生じるため、環流利得が洛ちるという難
点がある。
FIG. 7 is a cross-sectional view of another conventional example, in which the emitter layer structure is grown before the collector layer structure.
The structure of a top heterojunction bipolar transistor is shown. This conventional heterojunction bipolar transistor is manufactured in the same manner as shown in FIG. 6, except that oxygen ions and magnesium ions are implanted into the external transistor region 13 instead of protons. The advantage of the collector-top structure is that no parasitic collector capacitance occurs due to its structure, but electron injection from the emitter that does not contribute to transistor operation occurs in the external transistor region 13, so it has the disadvantage that the circulation gain is reduced. be.

酸素イオン住人領域110はエミッタ層6會非活性化さ
せるものであり、マグネシウムイオン領域11mは酸素
イオン注入によって損傷を受けたベース層5を回復させ
るためのものである。これによシ、外部トランジスタ領
域13においてはエミッタからの電子注入が抑えられ、
前記コレクタ・トップ型ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタの欠点が克服されている。
The oxygen ion resident region 110 is for inactivating the emitter layer 6, and the magnesium ion region 11m is for restoring the base layer 5 damaged by oxygen ion implantation. This suppresses electron injection from the emitter in the external transistor region 13,
The drawbacks of the collector-top type heterojunction bipolar transistor have been overcome.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、従来のメサエッチングによって製造され
るHBTのa造では、トランジスタの真性領域の大きざ
はメサのサイズで決まるために、実質的なトランジスタ
の微細化の之めには微細lメサ加工技術が必要となるが
、牛導体ドライエツチングの高度な技術が要求される上
に、メサの微細化が実現できたとしても電極微細化に伴
う電極の接触抵抗増大という問題点が生じる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional a-structure HBT manufactured by mesa etching, the size of the intrinsic region of the transistor is determined by the mesa size, so it is difficult to effectively miniaturize the transistor. To achieve this, a fine mesa processing technology is required, but in addition to this, advanced conductor dry etching technology is required, and even if the mesa can be made finer, the contact resistance of the electrode will increase due to the finer electrode size. A problem arises.

まt1コレクタ・トップ型HBTについてはイオン注入
に関連して特有の問題かめる。丁なわち外部トランジス
タ領域13のベース層にマグネシウム等の不純物音イオ
ン注入した後は注入不純物全活性化するために高温でア
ニール丁ゐが、ぺ一ス不純物(1きわめて拡散性が強い
ため、真性トランジスタ領域12のベース不純物が拡散
する恐れがある。さらに外部エミッタ領域全高抵挑化す
るために、注入された酸素イオン等の不純物は外部ベー
ス層の活性化アニールの際、同時に活性化され、高抵抗
化の効果が失われやすいという問題点があり、アニール
条件の!ff1J御が難しい。
Regarding the t1 collector top type HBT, there are specific problems related to ion implantation. In other words, after implanting impurity ions such as magnesium into the base layer of the external transistor region 13, annealing is performed at a high temperature to fully activate the implanted impurity. There is a risk that the base impurity in the transistor region 12 will diffuse.Furthermore, in order to increase the total height resistance of the external emitter region, the implanted impurities such as oxygen ions are activated at the same time during activation annealing of the external base layer, resulting in high resistance. There is a problem that the effect of resistivity is easily lost, and it is difficult to control the annealing conditions!ff1J.

本発明の目的は高度な半導体ドライエツチング技術やア
ニール技術に依らずに、実質的に真性トランジスタ領域
の微細化及び寄生容量の低減が容易に実現できるー\テ
ロ接合バ・1ポーラトランジスタ及びその製造方法を提
供することにある。
The purpose of the present invention is to easily realize miniaturization of the intrinsic transistor region and reduction of parasitic capacitance without relying on advanced semiconductor dry etching technology or annealing technology - Terojunction single polar transistor and its manufacture The purpose is to provide a method.

(課題を旌決する定めの手段) 本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタは。(Defined means for deciding issues) The heterojunction bipolar transistor of the present invention is:

半導体基板にエミッタN(コレクタ層)とベース層とコ
レクタ層(エミッタ1〜)とが順次形成されてなる層構
造のヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、前記
エミッタ層(コレクタ層)は第1の半導体層と該第1の
半纏体層にはさまれ第1の半纏体層より不純物濃度の高
い第2の半導体層からなり、かつ該第2の半纏体層の上
部に位置するコレクタ層(エミッタ層)は該第2の半導
体層全包含するように形成これているものである。
In a heterojunction bipolar transistor having a layered structure in which an emitter N (collector layer), a base layer, and a collector layer (emitter 1~) are sequentially formed on a semiconductor substrate, the emitter layer (collector layer) is a first semiconductor layer. A collector layer (emitter layer) which is sandwiched between the first semi-integrated layer, is composed of a second semiconductor layer having a higher impurity concentration than the first semi-integrated layer, and is located above the second semi-integrated layer. The second semiconductor layer is formed to entirely encompass the second semiconductor layer.

本発明の第1のヘテロ接合バイポーラトランジスタの製
造方法は、エミッタ層(コレクタ層)と第1のベース層
とが順次形成され九牛導体基板上に第1の絶F$膜を形
成する工程と、前記第1の絶縁膜にコレクタ層(エミッ
タ層ン形成用の開口部を形成する工程と、前記開口部の
1H11面に第2の絶縁膜からなる側壁を形成する工程
と、 1FJil壁が形成された前記開口部直下のエミ
ッタl1lj(コレクタ層)を不純物濃度の高いエミッ
タNI(コレクタ層)にする工程と、前記開口部内のI
11壁を除去したのち不純物濃度の高いエミッタ層(コ
レクタ層)上面上官む開口部内に第2のベース層及びコ
レクタ層(エミッタ層)を選択的に形成する工程とを含
んで構成される。
The first method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor of the present invention includes the steps of sequentially forming an emitter layer (collector layer) and a first base layer and forming a first isolated F$ film on a conductive substrate. , a step of forming an opening for forming a collector layer (emitter layer) in the first insulating film, a step of forming a side wall made of a second insulating film on the 1H11 surface of the opening, and forming a 1FJil wall. a step of converting the emitter l1lj (collector layer) immediately below the opening into an emitter NI (collector layer) with a high impurity concentration;
After removing the No. 11 wall, the second base layer and the collector layer (emitter layer) are selectively formed in the opening above the upper surface of the emitter layer (collector layer) having a high impurity concentration.

不発明の第2のヘテロ接合バイポーラトランジスタの製
造方法は、エミッタ層(コレクタ増ンと第1のベース層
が順次形成され之牛導体基伐上ンこ絶縁膜を形成しtの
ち該絶縁膜に開口部を形成する工程と、開口部が形成さ
れ定前記絶縁膜全マスクとして前記再10ベース層ヲエ
ッチング除去し7?:後に不純物をイオン注入し前記エ
ミッタ層(コレクタ層)にイオン注入領域を形成するか
またはイオン注入領域全形成した後に第1のベース層を
エツチング除去する工程と、エツチングされた前記第1
のベース層上の前記絶縁膜の開口部をサイドエツチング
により広げたのち、該開口部内に第2のベース層及びコ
レクタ層(エミッタ層)全選択的に形成する工程とを含
んで構成される。
The second uninvented method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor includes sequentially forming an emitter layer (collector layer) and a first base layer, forming an insulating film on top of a conductor, and then forming an insulating film on the insulating film. Step 7: forming an opening, and once the opening is formed, the entire insulating film is used as a mask to remove the 10 base layer by etching, and then ion implantation of impurities is performed to form an ion-implanted region in the emitter layer (collector layer). forming or etching away the first base layer after forming the entire ion-implanted region;
The method includes the steps of widening the opening of the insulating film on the base layer by side etching, and then selectively forming a second base layer and a collector layer (emitter layer) entirely within the opening.

(作用) 本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタの構造によ
り、真性トランジスタ領域12のサイズは、コレクタ層
(コレクタ・トップ型の場合はエミッタ層)の甲で比較
的篩#度にドーピングきれている領域のサイズで決まる
が、この高α度ドーピング領域の微細化は本発明の製造
方法等によって容易に行えるため、エミッタメサ(コレ
クタ・トップ型の場合はコレクタメサ)のサイズ14に
依らず実質的な真性トランジスタ領域12の微細化が可
能になる。
(Function) Due to the structure of the heterojunction bipolar transistor of the present invention, the size of the intrinsic transistor region 12 is the same as that of the region that is doped with a relatively high degree of sieving in the instep of the collector layer (emitter layer in the case of collector-top type). Although it is determined by the size, this high α degree doped region can be easily miniaturized by the manufacturing method of the present invention, so it can be used as a substantial intrinsic transistor region regardless of the size 14 of the emitter mesa (collector mesa in the case of collector top type). 12 miniaturization becomes possible.

さらにエミッタ(コレクタ層の電極接触面積全犠牲にす
ることなく、真性トランジスタ領域12を微細化できる
之めに、エミッタ(コレクタ)のメサのサイズ14を光
分大きく取ることによって電極形成が容易になシブバイ
スの微細化に伴う電極接触抵抗の増大全防ぐことがOT
能になる。
Furthermore, in order to miniaturize the intrinsic transistor region 12 without sacrificing the entire electrode contact area of the emitter (collector) layer, electrode formation is facilitated by making the emitter (collector) mesa size 14 optically larger. It is OT to completely prevent the increase in electrode contact resistance due to miniaturization of the sib vise.
become capable.

(実施例) 次に、不発明の実施例について図面全参照して説明する
(Embodiment) Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to all the drawings.

第1図は不発明の第1の実施例のヘテロ接合バイポーラ
トランジスタの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a heterojunction bipolar transistor according to a first embodiment of the invention.

第1図における第1の実施例は、半絶縁性の(Jao 
 + As基板2の上に厚さ5000Aのn−GaAs層から
なる高濃度コレクタ層3,5000Aの1−GaAs層
からなるアンドープコレクタ層4u、及びioo。
The first embodiment in FIG.
+ A high concentration collector layer 3 made of an n-GaAs layer with a thickness of 5000 A on the As substrate 2, an undoped collector layer 4u made of a 1-GaAs layer with a thickness of 5000 A, and ioo.

0   + Aのp−GaAs層からなる第1のベース層51全順次
MBE法によって成長した後、トランジスタの真性領域
となるべき部分12において前記第1のベース、層51
 ’rエツチング除去し、コレクタ層4uが4出した部
分へn型のドーパントであるシリコンをイオン注入する
ことにより、活性イオン注入領域41を形成し、その後
、第2のp −GaAsからなる500Aの第2のベー
スM 52 、 h、−41,3Ga o、7Asから
なる2500Aのエミッタ層6.10000  + Aのn−GaAsからなる高a度エミッタ#7を所定の
パターンに選択的に成長して得られ九ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタである。
After the first base layer 51 made of a p-GaAs layer of 0 + A is grown by the sequential MBE method, the first base layer 51 is grown in a portion 12 which is to become the intrinsic region of the transistor.
'r etching is removed and silicon, which is an n-type dopant, is ion-implanted into the exposed portion of the collector layer 4u to form an active ion-implanted region 41. Second base M 52 , h, 2500A emitter layer made of -41.3GaO, 7As; 6. High a degree emitter #7 made of n-GaAs of 10000+A is selectively grown in a predetermined pattern. The result is nine heterojunction bipolar transistors.

各トランジスタ1は所望のパターンの絶線領域1によっ
て仕切られてお、す、コレクタ層全露出した部分、第1
のベース層51及び高濃度エミッタ層7に各々のN、極
8c、8b、8eが設けられている。なお、コレクタ・
トップ型のヘテロ接合バイポーラトランジスタも全く同
様にして製造することができる。
Each transistor 1 is partitioned by a disconnection region 1 of a desired pattern, and includes a fully exposed portion of the collector layer and a first
N poles 8c, 8b, and 8e are provided in the base layer 51 and high concentration emitter layer 7, respectively. In addition, the collector
A top type heterojunction bipolar transistor can be manufactured in exactly the same manner.

第2図は本発明の第2の実施例のヘテロ接合バイポーラ
トランジスタの!ar面図である。
FIG. 2 shows a heterojunction bipolar transistor according to a second embodiment of the present invention! It is an ar view.

この第2の実施例のヘテロ接合バイポーラトランジスタ
においては、ベースを極8bと直接接触する第1のベー
ス層51aがp  U a 5bxA s l−x カ
ら成っている。一般にp型のGarbは電極との接触抵
抗が小さい特徴金持っており、不実施例においては第1
のベース層51aは成長に従いSb組成が増える組成傾
斜層になっている。
In the heterojunction bipolar transistor of this second embodiment, the first base layer 51a, whose base is in direct contact with the pole 8b, consists of p U a 5bxA s l-x. In general, p-type Garb has a characteristic of low contact resistance with the electrode, and in non-examples, the first
The base layer 51a is a compositionally graded layer in which the Sb composition increases with growth.

第3図は不発明の第3の実施例のコレクタ・トップ型の
ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a semiconductor chip shown in the order of steps for explaining a method of manufacturing a collector-top type heterojunction bipolar transistor according to a third embodiment of the present invention.

まず第3図ta+に示すように、半絶縁性のOa A 
s基板2の上に高濃度エミッタ層7、アンドープエミッ
タ層6u、及び第1のベース層51を順次成長したのち
、Si3N4から成る第1の絶縁膜91を形成する。次
でこの第1の絶縁a91にドライエツチング法によって
コレクタメサとなるべき開口部20を形成する。仄で5
i02から成る第2の絶縁膜92全開口s20を含む全
面に形成する。
First, as shown in Figure 3 ta+, semi-insulating Oa A
After a high concentration emitter layer 7, an undoped emitter layer 6u, and a first base layer 51 are sequentially grown on the s-substrate 2, a first insulating film 91 made of Si3N4 is formed. Next, an opening 20 to become a collector mesa is formed in the first insulator a91 by dry etching. 5 in the dark
A second insulating film 92 made of i02 is formed over the entire surface including the entire opening s20.

次に第3図tb+に示すように、異方性エツチング法に
よジ第2の絶縁膜92をエツチングし、前記開Q部2C
1)側面に側壁92A勿形成する。久に第1の絶縁膜9
1と側壁92A’にマスクとして。
Next, as shown in FIG. 3 tb+, the second insulating film 92 is etched by an anisotropic etching method to form the open Q portion 2C.
1) A side wall 92A is formed on the side surface. First insulating film 9
1 and side wall 92A' as a mask.

+ p−GaAsから成る第1のベース層51のみ全エツチ
ング除去しt後、n型のドーパントであるSiをイオン
注入することにより、アンドープエミッタ層6uにイオ
ン注入領域61を形成する。
After only the first base layer 51 made of p-GaAs is completely etched away, an ion-implanted region 61 is formed in the undoped emitter layer 6u by ion-implanting Si, which is an n-type dopant.

次に第3図telに示すように、バッフアートフッ酸を
用いて第1の絶縁膜91を残しながらS i O2から
なる側壁92Aをエツチング除去する。続いて開口部2
0内に分子線エピタキシアル(MBE)法により9選択
的にp−GaAsから成る第2のベース層52、n−一
(J a A sから成るコレクタ層4、+ n−GaAsから成る?aOJ濃度コレクタ層3を順次
結晶成長させることによって、エミッタ層のうち真性ト
ランジスタ領域12のみに不純物がドーピングされ、エ
ミッタからベースへの寄生注入のほとんどないコレクタ
・トップ型ヘテロ接合バイポーラトランジスタが完成す
る。
Next, as shown in FIG. 3, the side wall 92A made of SiO2 is etched away using buffered hydrofluoric acid while leaving the first insulating film 91. Next, opening 2
A second base layer 52 made of p-GaAs, collector layer 4 made of n-GaAs, + collector layer 4 made of n-GaAs, selectively made by the molecular beam epitaxial (MBE) method in By sequentially crystal-growing the concentrated collector layer 3, only the intrinsic transistor region 12 of the emitter layer is doped with impurities, completing a collector-top type heterojunction bipolar transistor with almost no parasitic injection from the emitter to the base.

第4図は不発明の第4の実施例を説明するための工程順
に示した半導体チップの断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor chip shown in order of steps for explaining a fourth embodiment of the invention.

まず第4図(alに示すように、第3の実施例と同様に
して、(jaAs基板2上に高礫度エミッタ!@ 7 
+アンドープエミッタ層5u、第1のベース層51゜第
1の絶縁膜91及び開口部20内のII;I+壁92を
形成する。
First, as shown in FIG.
+ undoped emitter layer 5u, first base layer 51°, first insulating film 91 and II;I+ wall 92 in opening 20 are formed.

次に第4図+DIに示すように、ドライエツチング法に
より第1のベース層51の表面から7ンド一ブエミッタ
層6u全貫通する溝を形成したのち、この溝中のエミッ
タ領域にドーバンtf含むfiJ o、3(jaO,7
Asによる埋め込み成長領域6g全形成する。
Next, as shown in FIG. 4+DI, after forming a trench that completely penetrates the seven-band single-band emitter layer 6u from the surface of the first base layer 51 by dry etching, the emitter region in this trench is filled with fiJ containing dopant TF. o, 3 (jaO, 7
A buried growth region 6g of As is entirely formed.

溝の形成!′iI溝の深ざが深い之めにドライエツチン
グ法を用いることによってサイド・エツチングを抑えて
いるが、ウェットエツチングとドライエツチング全組み
合わせてエツチングしてもよい。
Formation of grooves! Although side etching is suppressed by using a dry etching method since the depth of the 'iI groove is deep, etching may be performed by combining wet etching and dry etching.

次に第4図(C1に示すよりに、開口部20甲VCMB
E法によジ選択的に、第2のベース鳩52.コレクタJ
fk4.高諷度コレクタ層3七戚長させヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタ勿完成苫せる。
Next, as shown in Figure 4 (C1), the opening 20A VCMB
Selectively by method E, the second base pigeon 52. Collector J
fk4. The high collector layer 3 is lengthened to allow the completion of a heterojunction bipolar transistor.

第5図は不発明の第5の夷m例のコレクタ・トップ型ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタの製倉方法ゲ胱明する
ための半纏体チップの断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a semi-integrated chip for explaining the manufacturing method of a collector-top type heterojunction bipolar transistor according to a fifth example of the invention.

まず舅5図ta+に示すように、GaAs基板2の上に
高濃度エミッタへ″47.アンド−プエミッタ層5u。
First, as shown in Figure 5, a high concentration emitter layer 5u is formed on the GaAs substrate 2.

第1のベース層51′?を順?:に成長し念のち、全面
に厚さ200OAの5i02からなる絶縁M’l形成す
る。続いて7寸トレジスト膜10t−形成したのちパタ
ーニングし開口部21を形成しt後、このフォトレジス
ト膜10’(i−マスクとして絶縁膜9全ドライエツチ
ングによって開口し、フォトレジスト膜10を残したま
まアンドープエミッj1F*6uへnfjlのドーパン
トであるSiをイオン注入し、イオン注入領域61を形
成する。
First base layer 51'? In order? : is grown, and then an insulating layer M'l made of 5i02 with a thickness of 200 OA is formed on the entire surface. Subsequently, a 7-inch photoresist film 10t was formed and patterned to form an opening 21. After that, this photoresist film 10' (as an i-mask, the entire insulating film 9 was opened by dry etching, leaving only the photoresist film 10. Si, which is a dopant for nfjl, is ion-implanted into the undoped emitter j1F*6u to form an ion-implanted region 61.

次に第5図tblに示すように、フォトレジスト膜10
をマスクとしてバヅファード・フッ酸によって絶縁膜9
をサイドエツチングしてe線膜9の開口部面積を広げて
からフォトレジス1JI110’t−除去する。
Next, as shown in FIG.
An insulating film 9 is formed using Budsfurd hydrofluoric acid as a mask.
After side etching is performed to widen the opening area of the e-ray film 9, the photoresist 1JI110't- is removed.

以下第5図(CIに示すよりに、?、縁膜9の開口部内
に、 M B E法により選択的に第2のベース層52
゜コレクタ層4、高濃度コレクタ層3金順次成長させペ
テロ接合バイポーラトランジスタ全完成させる。
Below, as shown in FIG.
゜Collector layer 4 and high concentration collector layer 3 are sequentially grown with gold to complete the Peter junction bipolar transistor.

なお、第3図、第4図に示した第3及び第4の実施例に
おいては、コレクタ・トップ型ヘテロ接合バイポーラト
ランジスタを例にして説明したが、通常構造のヘテロ接
合バイポーラトランジスタも同様にして製造することが
でき、この場合外部コレクタ領域が不純物を含′!ない
ため、寄生ベース・コレクタ容量が非常に小さな構造に
することが可能である。
In the third and fourth embodiments shown in FIGS. 3 and 4, collector-top type heterojunction bipolar transistors have been explained as examples, but heterojunction bipolar transistors with a normal structure can be similarly applied. In this case, the external collector region contains impurities! Therefore, it is possible to create a structure with extremely small parasitic base-collector capacitance.

(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、高度な半導体ドラ
イエツチング技術や制御の難しいアニール技術を用いる
ことなく、実質的な真性トランジスタ領域12を微細化
でき、なおもメサの面積全真性トランジスタ領域よりも
大きくできるため、メサの上部と電極との電気的接触を
容易にすることができる。従ってデバイスの微細化に伴
って、寄生容量は低減されるが、電極接触抵抗が増大す
るという矛盾が鱗決でき、ペテロ接合バイポーラトラン
ジスタの高速・高周波特性を大幅に改善できる効果があ
る。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, it is possible to miniaturize the substantial intrinsic transistor region 12 without using advanced semiconductor dry etching technology or difficult-to-control annealing technology, and still reduce the mesa area. Since it can be made larger than the all-intrinsic transistor region, electrical contact between the upper part of the mesa and the electrode can be facilitated. Therefore, as devices are miniaturized, the parasitic capacitance is reduced, but the electrode contact resistance increases. This has the effect of significantly improving the high-speed and high-frequency characteristics of Peter junction bipolar transistors.

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

第1図及び第2図は本発明の第1及び第2の実施例の断
面図、第3図〜第5図は、本発明の第3〜第5の実施例
を説明するための半導体チップの断面図、WJ6図及び
第7図は従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタの一
例の断面図である。 1・・・絶縁領域、2・・・G a A s基板、3・
・・高濃度コレクタ層、4・・・コレクタ層、41・・
・活性イオン注入領域、4u・・・アンドープコレクタ
層、5・・・ベース層、6・・・エミッタ層、61・・
・イオン注入領域、6g・・・埋め込み成長領域、7・
・・高濃度エミッタ層、8b・・・ベースt1M、8c
・・・コレクタ電極、8e・・・エミッタ電極、9・・
・絶縁膜、10・・・フォトレジスト膓、llh・・・
プロトン注入領域、l1m・・・マグネシウムイオン注
入領域、110・・・酸素イオン注入領域、12・・・
真性トランジスタ領域、13・・・外部トランジスタ頌
域、20.21・・・開口部、51151a・・・第1
のベース層、52・・・第2のベース層、91・・・第
1の絶縁膜、92・・・第2の絶縁膜、92A・・・側
壁。 代理人 弁理士  内 原   晋 l 玲珠領域     7 暮屓度エニック漕2 : 
QαA5コ古qデ乏             βb:
 へ゛−又%3巧淳3 :、拓濃度コし79層    
   8C:コしクク1」オづン鞍:アンF−ブコし2
夕眉      8e:エミック!極4L、活゛1生イ
オン主久々貝戚   51ミ朽11−兄肩(p=θaA
sシロ  1379層              K
2:5”2の’I”−;l)k  71ン”CtaAS
ノ/2°X’l’iドフン〉“ス9・オフエ或13:外
鼾!−刀ソスタ傾戚 6/a:Mツノ1゛=又層(P’ Go−5bzAsl
−x )月 3 図 月 二 図 蕩 5 図 1 :太乙到匁イ四域       7 、イ万り蔓度
エニツ7層Z  :  (3aA5)5才反、    
  δb、4・Lズ電不墜j ′ 高駁コしツク層  
 βC゛コしフタ4社壱秒4: コしグワ屑     
   βe、:工三1,57電杓5 : へ゛Lスフ層
          //h゛フ’Qi−ン庄又偵万晩
6 : 丁二・ツク4雪 JP 亮 6 図
1 and 2 are cross-sectional views of the first and second embodiments of the present invention, and FIGS. 3 to 5 are semiconductor chips for explaining the third to fifth embodiments of the present invention. , WJ6, and FIG. 7 are cross-sectional views of an example of a conventional heterojunction bipolar transistor. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Insulating region, 2... Ga As substrate, 3...
...High concentration collector layer, 4...Collector layer, 41...
- Active ion implantation region, 4u... Undoped collector layer, 5... Base layer, 6... Emitter layer, 61...
・Ion implantation region, 6g... Buried growth region, 7.
...High concentration emitter layer, 8b...Base t1M, 8c
...Collector electrode, 8e...Emitter electrode, 9...
・Insulating film, 10... Photoresist layer, llh...
Proton implantation region, l1m... Magnesium ion implantation region, 110... Oxygen ion implantation region, 12...
Intrinsic transistor region, 13... External transistor region, 20.21... Opening, 51151a... First
base layer, 52... second base layer, 91... first insulating film, 92... second insulating film, 92A... side wall. Agent Patent attorney Shin Uchihara Reiju area 7 Life Enic Co. 2:
QαA5ko old q de poor βb:
Hey-mata % 3 skillful Jun 3:, 79 layers of Taku concentration
8C: Koshikuku 1” Ozun Saddle: Anne F-Bukoshi 2
Yubyou 8e: Emic! Extreme 4L, active 1st life ion main Kugugai relative 51 year old 11-brother shoulder (p=θaA
s Shiro 1379 layer K
2:5"2'I"-;l)k71n"CtaAS
ノ / 2°
-x) Moon 3 Zutsuki 2 Zuban 5 Diagram 1: Taoitsu to Momai 4 areas 7, Imari vines 7th layer Z: (3aA5) 5 year old anti,
δb, 4・L's electric fall j ′ Takashikoshitsuk layer
βC゛Cop lid 4 company 1 second 4: Koshiguwa waste
βe, :Kouzo 1,57 electric scoop 5: He゛Lsufu layer //h゛F'Qi-n Shomata detective 6: Choji Tsuku 4 Yuki JP Ryo 6 Figure

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板にエミッタ層(コレクタ層)とベース
層とコレクタ層(エミッタ層)とが順次形成されてなる
層構造のヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、
前記エミッタ層(コレクタ層)は第1の半導体層と該第
1の半導体層にはさまれ第1の半導体層より不純物濃度
の高い第2の半導体層からなり、かつ該第2の半導体層
の上部に位置するコレクタ層(エミッタ層)は該第2の
半導体層を包含するように形成されていることを特徴と
するヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
(1) In a heterojunction bipolar transistor having a layer structure in which an emitter layer (collector layer), a base layer, and a collector layer (emitter layer) are sequentially formed on a semiconductor substrate,
The emitter layer (collector layer) is composed of a first semiconductor layer and a second semiconductor layer sandwiched between the first semiconductor layer and having a higher impurity concentration than the first semiconductor layer; A heterojunction bipolar transistor characterized in that an upper collector layer (emitter layer) is formed to include the second semiconductor layer.
(2)エミッタ層(コレクタ層)と第1のベース層とが
順次形成された半導体基板上に第1の絶縁膜を形成する
工程と、前記第1の絶縁膜にコレクタ層(エミッタ層)
形成用の開口部を形成する工程と、前記開口部の側面に
第2の絶縁膜からなる側壁を形成する工程と、側壁が形
成された前記開口部直下のエミッタ層(コレクタ層)を
不純物濃度の高いエミッタ層(コレクタ層)にする工程
と、前記開口部内の側壁を除去したのち不純物濃度の高
いエミッタ層(コレクタ層)上面を含む開口部内に第2
のベース層及びコレクタ層(エミッタ層)を選択的に形
成する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) forming a first insulating film on a semiconductor substrate on which an emitter layer (collector layer) and a first base layer are sequentially formed, and forming a collector layer (emitter layer) on the first insulating film;
a step of forming an opening for formation, a step of forming a sidewall made of a second insulating film on the side surface of the opening, and a step of forming an emitter layer (collector layer) directly under the opening where the sidewall is formed with an impurity concentration. After removing the sidewall in the opening, forming a second emitter layer (collector layer) in the opening including the upper surface of the emitter layer (collector layer) with a high impurity concentration.
1. A method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor, comprising the step of selectively forming a base layer and a collector layer (emitter layer).
(3)エミッタ層(コレクタ層)と第1のベース層が順
次形成された半導体基板上に絶縁膜を形成したのち該絶
縁膜に開口部を形成する工程と、開口部が形成された前
記絶縁膜をマスクとして前記第1のベース層をエッチン
グ除去した後に不純物をイオン注入し前記エミッタ層(
コレクタ層)にイオン注入領域を形成するか、またはイ
オン注入領域を形成した後に第1のベース層をエッチン
グ除去する工程と、エッチングされた前記第1のベース
層上の前記絶縁膜の開口部をサイドエッチングにより広
げたのち、該開口部内に第2のベース層及びコレクタ層
(エミッタ層)を選択的に形成する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。
(3) forming an insulating film on the semiconductor substrate on which the emitter layer (collector layer) and the first base layer are sequentially formed, and then forming an opening in the insulating film; and the step of forming an opening in the insulating film, and After removing the first base layer by etching using the film as a mask, impurity ions are implanted to form the emitter layer (
collector layer) or etching away the first base layer after forming the ion implantation region, and forming an opening in the insulating film on the etched first base layer. A method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor, comprising the step of widening the opening by side etching, and then selectively forming a second base layer and a collector layer (emitter layer) within the opening.
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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5270223A (en) * 1991-06-28 1993-12-14 Texas Instruments Incorporated Multiple layer wide bandgap collector structure for bipolar transistors
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