JPH02159723A - 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　
ｍａｘがある。ｆ　ｍａｘは一般につぎの式で表される
。

（ｆｍａｘ）２　＝ｆＴ／（８πＲｂ　　Ｃｂｃ）・・
・・・・（１） ここで、ｆ羊は最大遮断周波数であり、ベース。

エミッタ間容量Ｃｂｅが関与した項が含まれ、Ｃｂｅが
大きくなるとｆＴは減少する。また、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。コレクタが上側にあるコレ
クタトンブ型トランジスタでは、Ｃｂｃは構造上最小と
なりｆ　ｍａｘは増加するが、逆にＣｂｅが浮遊容量の
ため増加し、結果としてｆＴが減少する。

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注目されている。ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタでは、ヘ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く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。従来のコレ
クタトップ型へテロ接合ハイボラトランジスタは、コレ
クタ領域直下の真性ベース領域から引き出された外部ベ
ース領域下のエミッ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、
Ｃｂｅを低減していた。また、」−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回に示す。

半導体基板１上に、ｎ型不純物を高濃度に含有したエミ
ッタコンタクト領域２．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３．Ｐ型不純物を
高濃度に含有した真性ベース領域４．ｎ型不純物を含有
したコレクタ領域５および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６が順に形成され、抵抗を低
減させるためのｎ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直下のエミッタ層には
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、エミッタコン
タクト領域２゜外部ベース領域１２およびコレクタコン
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．ベース電極８およびコレクタ電極９が形成され
ている。例えばＩＥＥＥエレクトロン　デバイス　レタ
ーズ　νｏ１．ＥＤＬ−７，３２（１９８６）。

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、絶縁領域の下にエミッタ
電極の引出し用であるエミッ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
ベース領域とエミッ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ｎ型不純物が下方に拡散すると、Ｃｂｅが
増加するという矛盾があった。従って、ＲｂおよびＣｂ
ｅ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
、Ｃｂｅ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、本発明のバイボーラトランジ
スタの製造方法は、半絶縁性基板上に、基板側から少な
くともエミッタコンタクト領域となるエミッタコンタク
ト層と、エミッタ領域となるエミッタ層と、真性ベース
領域となるベース層と、コレクタ領域となるコレクタ層
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Ｊ莫の周辺を」二記エミツクコンタクト層まで除去
する工程と、上記基板」二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。

作用 上記構成のバイポーラトランジスタの製造方法は、エミ
ッ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エミッタコ
ンタクト領域間の浮遊容量が大幅に低減できる。従って
、Ｃｂｅ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。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

第１図（ａ）〜（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２
１上に、エミッ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２２．エミッタ
領域となる、ｎ型不純物を含有したエミッタ層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、コレクタ領域となる、ｎ型不純物を含有し
たコレクタ層２５．および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２６の多層膜を砒化ガリウムの結晶成長により形成し
、コレクタコンタクト層２６の上に第一のマスク４１を
シリコンの酸化膜等を用いて形成して、上記多層膜の周
辺を湿式エツチング（例えば、硫酸：過酸化水素：水−
１：１：１２）で少なくとも上記エミッタコンタクト層
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、ｎ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上に不要な
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
も上記コレクタコンタクト層２６の一部と上記外部へス
層３２の一部を覆うように形成し、上記外部ベース層３
２の周辺を湿式エツチング（例えば、硫酸二過酸化水素
：水−１：ｌ：１２）で除去する。次に、上記絶縁層３
１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、上記エミッタコンタクト層２２の
頭出しを行う（第１図（Ｃ））。以上により、第一のマ
スク４１でエミッタ層２３．ベース層２４．コレクタ層
２５およびコレクタコンタクト層２６からそれぞれエミ
ッタ領域、真性ベース頒域、コレクク領域およびコレク
タコンタクｌ−ｗ４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、上記エミッタコンタクト領域２２上にエミ
ッタ領域２７、上記外部ベース領域３２上にベース電極
２８、上記コレクタコンタクト領域２６上にコレクタ領
域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））。

上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Ｏからｌ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、
」１記絶縁層は完全に除去する必要はなく、エミッタ領
域の側面に少し残留しても、九九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ベテロ接合バ
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ろる。

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、エミッタコンタクト領域間に絶縁
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
部ベース領域とエミッ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、Ｃｂｅ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・・・・・・エミ
ッタコンタクト層、２３・・・・・・エミッタ層、２４
・旧・・ベースＪｕｌ、２５・・・・・・コレクタ層、
２６・旧・・コレクタコンタクト層、２７・・・・・・
エミッタ電極、２８・・団・ベース電極、２９・・・・
・・コレクタ電極、３Ｉ・・・・・・絶縁層、３２・・
・・・・外部ベース層、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〕コ 、ノ 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エミッ
   タコンタクト領域となるエミッタコンタクト層と、エミ
   ッタ領域となるエミッタ層と、真性ベース領域となるベ
   ース層と、コレクタ領域となるコレクタ層との多層膜を
   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
   を上記エミッ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。