JPH02159036A - バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、バイポーラトランジスタの製造方法に関する
ものである。

従来の技術 半導体装置の動向は、高密度集積化と高速化・高周波化
にある。バイポーラトランジスタにおいて、高周波化を
考える場合の基本的性能因子の一つに最大発振周波数ｆ
…ａｘがある。ｆｍａｘは一般につぎの式で表わされる
。

（ｆｏ＋ａｘ）２＝ｆＴ／（８ｚＲｂ　　Ｃｂｃ）−−
（１）ここで、ｒＴは最大遮断周波数、Ｒｂはベース抵
抗、Ｃｂｃはベース・コレクタ間容量である。

従って、ＲｂおよびＣｂｃの低減はバイポーラトランジ
スタにおける高周波化の必要事項である。

最近高周波デバイスとして、シリコンよりも速い電子移
動度を有する砒化ガリウム系を用いたヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタがン主目されている。ヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタでは、ベースの半導体よりも大きな
禁制帯幅を有する半導体をエミッタに用い、エミッタ・
ベース間でヘテロ接合が形成されている。これにより、
ベース側からエミッタ側へのキャリア注入が低減される
ため、高周波化のためベースを薄（かつ高濃度にしても
充分な電流増幅率が得られるという利点がある。従来の
へテロ接合バイポーラトランジスタは、エミッタ領域直
下の真性ベース領域から引き出された外部ベース領域下
のコレクタ層のキャリアをイオン注入で減少させて絶縁
化し、その領域の接合容量をなくすことで、Ｃｂｃを低
減していた。

また、上記イオン注入により上記外部ベース領域の結晶
性が悪くなり抵抗が増加するため、さらに不純物を上記
外部ベース領域にイオン注入してキャリアを増加させ、
Ｒｂを低減していた。その例を第２図に示す。

半導体基板１上に、ｎ型不純物を高濃度に含有したコレ
クタコンタクト領域２、ｎ型不純物を含有したコレクタ
領域３、ｐ型不純物を高濃度に含有した真性ベース領域
４、ヘテロ接合を形成するためにベース領域よりも大き
い禁制帯幅を有する半導体からなる、ｎ型不純物を含有
したエミッタ領域５およびｎ型不純物を高瀝度に含有し
たエミッタコンタクト領域６が順に形成され、抵抗を低
減させるためのｐ型不純物をイオン注入した外部ベース
領域１２が、外部ベース領域１２直下のコレクタ層には
イオン注入によりキャリアを低減された絶縁領域１１が
形成され、周辺にはイオン注入により絶縁化された素子
間分離領域１３が形成されている。また、コレクタコン
タクト領域２、外部ベース領域１２およびエミッタコン
タクト領域６上にそれぞれオーミック接触するコレクタ
電極７、ベース電橋８およびエミッタ電極９が形成され
ている。例えば、ｌ　ＥＥＥ　　エレクトロンデバイス
　レターズｖｏ１．　ＥＤｌ、−５，３１０（１９８４
）。

発明が解決しようとする課題 しかし上記のような構成では、絶縁領域の下にコレクタ
電極の引出し用であるコレクタコンタクト領域が存在す
るために、外部ベース領域直下に依然として、その外部
ベース領域とコレクタコンタクト領域を電極とする平行
平板コンデンサーのような浮遊容量が存在する。さらに
、Ｒｂを低減するために、上記外部ベース領域内にイオ
ン注入されたｐ型不純物が下方に拡散すると、Ｃｂｃが
増加するという矛盾があった。従って、ＲｂＣｂｃの低
減には構造上の限界があり、トランジスタをより高周波
化する上で問題であった。

本発明は、上記の問題点を大きく改良するもので、外部
ベース領域直下の浮遊容量を大幅に解消することにより
、Ｃｂｃを構造上はとんど最小にするバイポーラトラン
ジスタの製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本発明のバイポーラトランジ
スタの製造方法は、半絶縁性載板上に、基板側から少な
くともコレクタコンタクト領域となるコレクタコンタク
ト層と、コレクタ領域となるコレクタ層と、真性ベース
領域となるベース層と、エミッタ領域となるエミッタ層
との多層１１りを形成する工程と、上記多層膜上に第一
のマスクを形成する工程と、上記第一のマスクを用いて
上記多層■ダの周辺を上記コレクタコンタクト層まで除
去する工程と、上記基板上に基板側から少なくとも絶縁
層と、外部ベース領域となる外部ベース層とを結晶成長
により形成する工程と、上記第一のマスクを除去する工
程と、少なくとも上記第一のマスク下にあった領域の一
部と上記一部に続＜　上記外部ベース層の部分とを覆う
ように第二のマスクを形成する−［程と、上記第二のマ
スクを用いて少なくとも上記外部ベース層の周辺を除去
する工程と、少なくとも一ヒ記絶縁層の一部を選択的に
除去する工程とを有することを特徴とする。

作用 上記構成のバイポーラトランジスタの製造方法は、コレ
クタコンタクト領域上に絶縁領域と外部ベース領域とを
結晶成長で形成し、上記絶縁領域を選択的に除去するの
で、上記外部ベース領域下の接合容槽がなくなり、従来
のイオン注入方式に比べて外部ベース領域とコレクタコ
ンタクト領域間の浮遊容量が大幅に低減できる。従って
Ｃｂｃが構造上はとんど最小になるトランジスタを形成
することができる。また、外部へ一ス領域を厚くできる
ので、Ｒｂを大幅に低減でき高周波化に大きく貢献する
。

実施例 以上、本発明の一実施列を第１図に基づいて説明する。

第１図（ａｌ〜（ｄ）は、本発明の実施例における砒化
ガリウム系ｎｐｎ型バイポーラトランジスタの製造方法
を示す断面図である。まず砒化ガリウムの半絶縁性基板
２１上に、コレクタコンタクト領域となる、ｎ型不純物
を高濃度に含有したコレクタコンタクト層２２、コレク
タ領域となる、ｎ型不純物を含有したコレクタ層２３、
真性ベース領域となる、ｐ型不純物を高濃度に含有した
ベース層２４、エミッタ領域となる、ｎ型不純物を含有
したエミッタ層２５、およびエミ・ンタコンタクト領域
となる、ｎ型不純物を高濃度に含有したエミッタコンタ
クト層２６の多層膜を砒化ガリウムの結晶成長により形
成し、エミッタコンタクトＩ？１２６の−に−，に第一
のマスク４１をシリコンの酸化膜環ヲ用いて形成して、
上記多層膜の周辺を湿式エンチング（例えば、硫酸：過
酸化水素：水−２＋１２）で少なくとも上記コレクタコ
ンタクト層２２まで除去する（第１図（ａ））。次に、
絶縁領域となる、不純物を含有しない絶縁層３１をゲル
マニウムの結晶成長で、外部ベース領域となる、ｐ型不
純物を高濃度に含有した外部ベース層３２を砒化ガリウ
ムの結晶成長で形成する。この時上記第−のマスク４１
ｋに不要な非晶質の半導体が形成されるが、上記第一の
マスク４１を除去することにより同時に除去される（第
１図（ｂ））。第二のマスク４２をレジスト等を用いて
、少なくとも上記エミッタコンタクト層２６の一部と上
記外部ベース層３２の一部を覆うように形成し、上記外
部ベース層３２の周辺を湿式エツチング（例えば、硫酸
：過酸化水素：水−１：ｌ：１２）で除去すする。次に
、上記絶縁層３１を湿式エツチング（例えば、過酸化水
素：水−１；４）で選択的に除去し、上記コレクタコン
タクト層２２の頭出しを行う（第１図（Ｃ））。以上に
より、第一のマスク４１でコレクタ層２３、ベース層２
４、エミッタ層２５およびエミッタコンタクト層２６か
らそれぞれコレクタ領域、真性へ−大領域、エミッタ領
域およびエミッタコンタクト領域が、また第二のマスク
４２で外部ベース層３２から外部ベース領域がそれぞれ
に形成される。最後に、上記コレクタコンタクト領域２
２上にコレクタ電極２７、上記外部ベース領域３２上に
ベース電極２８、上記エミッタコンタクト領域２６上に
エミッタ電極２９をそれぞれ形成し、本実施例における
ｎｐｎ型バイポーラトランジスタが完成する（第１図（
ｄ））。

ト記製造方法における外部ベース層は、砒化インジウム
ガリウムの混晶でインジウムの組成が０から１の半導体
で形成しても良い、また絶縁層は、砒化アルミニウムガ
リウムの混晶でアルミニウムの組成が０．５から１の半
導体で形成しても良い。

この時は砒化アルミニウムガリウムの選択エツチング液
として、例えば、弗酸；水−１：４を用いる。さらに、
上記絶縁層は完全に除去する必要はなく、コレクタ領域
の側面に少し残留しても、元元絶縁性であるため大幅な
浮遊容量の増加にはつながらない。

上記製造方法を、より高周波特性に優れたヘテロ接合バ
イポーラトランジスタに用いることもでき、この場合は
膜成長の時にベース層に用いた半導体よりも大きな禁制
帯幅を有する半導体をエミッタ層に用いればよい。さら
に、ｐｎｐ型トランジスタにおいても適用しうる。

発明の効果 以上に記したように、本発明の構成のバイポーラトラン
ジスタの製造方法は、コレクタコンタクト領域上に絶縁
領域と外部ベース領域とを結晶成長で形成し、上記絶縁
領域を選択的に除去するので、上記外部ベース領域下の
接合容量がなくなり、従来のイオン注入方式に比べて外
部ベース領域とコレクタコンタクト領域間の浮遊容量が
大幅に低減できる。従って、Ｃｂｃが構造上はとんど最
小になるトランジスタを形成することができる。また、
真性ベース領域に比べて外部ベース領域を厚くできるの
で、Ｒｂを大幅に低減でき高周波化に大きく貢献する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるトランジスタの製造
方法を示す断面図、第２図は従来のトランジスタの構成
を示す断面図である。 ２１・・・・・・半絶縁性基板、２２・・・・・・コレ
クタコンタクト層、２３・・・・・・コレクタ層、２４
・・・・・・ベースＩＩ、２５・・・・・・エミッタＩ
Ｌ２６・・・・・・エミッタコンタクト層、２７・・・
・・・コレクタ電極、２８・・・・・・ベース電極、２
９・・・・・・エミッタ電極、３１・・・・・・絶縁層
、３２・・・・・・外部ベースＩｉ、４１・・・・・・
第一のマスク、４２・・・・・・第二のマスク。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名ζｑ 派

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半絶縁性基板上に、基板側から少なくともコレク
   タコンタクト領域となるコレクタコンタクト層と、コレ
   クタ領域となるコレクタ層と、真性ベース領域となるベ
   ース層と、エミッタ領域となるエミッタ層との多層膜を
   形成する工程と、上記多層膜上に第一のマスクを形成す
   る工程と、上記第一のマスクを用いて上記多層膜の周辺
   を上記コレクタコンタクト層まで除去する工程と、上記
   基板上に基板側から少なくとも絶縁層と、外部ベース領
   域となる外部ベース層とを結晶成長により形成する工程
   と、上記第一のマスクを除去する工程と、少なくとも上
   記第一のマスク下にあった領域の一部と上記一部に続く
   上記外部ベース層の部分とを覆うように第二のマスクを
   形成する工程と、上記第二のマスクを用いて少なくとも
   上記外部ベース層の周辺を除去する工程と、少なくとも
   上記絶縁層の一部を選択的に除去する工程とを有するこ
   とを特徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。
2. （２）ベース層に用いる半導体よりも禁制帯幅の大きい
   半導体をエミッタ層に用いる工程を有することを特徴と
   する請求項（１）記載のバイポーラトランジスタの製造
   方法。
3. （３）外部ベースに用いる半導体として砒化インジウム
   ガリウムの混晶でインジウムの組成比が０から１の半導
   体、絶縁層に用いる半導体としてゲルマニウムを用いる
   工程を有することを特徴とする請求項（２）記載のバイ
   ポーラトランジスタの製造方法。
4. （４）外部ベースに用いる半導体とて砒化インジウムガ
   リウムの混晶でインジウムの組成比が０から１の半導体
   、絶縁層に用いる半導体として砒化アルミニウムガリウ
   ムの混晶でアルミニウムの組成比が０．５から１の半導
   体を用いる工程を有することを特徴とする請求項（２）
   記載のバイポーラトランジスタの製造方法。