JPH02235340A - 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 - Google Patents

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

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JPH02235340A
JPH02235340A JP5684689A JP5684689A JPH02235340A JP H02235340 A JPH02235340 A JP H02235340A JP 5684689 A JP5684689 A JP 5684689A JP 5684689 A JP5684689 A JP 5684689A JP H02235340 A JPH02235340 A JP H02235340A
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JP
Japan
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emitter
mask
base
collector
forming
Prior art date
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JP5684689A
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English (en)
Inventor
Masaki Inada
稲田 雅紀
Akira Tatsuji
龍治 彰
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、超高速・超高周波デバイスとして有望なヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)およびその製
造方.法に関するものである.従来の技術 HBTの高速・高周波特性を向上させるためには、電流
利得遮断周波数ft.l1大発振周波数【I1を大きく
することが重要である. ffflは近似的に、 と表わされる.ここで、R,はベース抵抗、C bcは
ベース・コレクタ間容置である.f1を大きくするため
には、(11式からわかるようにRゎを小さくすること
が課題の一つである. Rhは、エミッタメサの両側にベース電極を設けた構造
では、 抵抗,Leはエミッタの長さ、j21Iはエミッタの中
ioはエミッタとベース電極との距離、PbCはペース
電極のコンタクト抵抗率である.HBTでは、ベースを
高ドーピングにできるためR,は小さくなり、また、高
速・高周波デバイスはl6を十分に小さくするため(2
)式の第1項は分に小さくなるが、通常のフォトリソグ
ラフィを用いる方法では一N。を小さくできないため2
項が大きくなる.これを解決する方法として種の自己整
合技術が開発され、ioをサブミクンのオーダまで小さ
くして第2項を小さくできる技術が開発されてい.例え
ば、第3図はその一例である(例えば、特願昭、61−
193294号)。この方法では、1&仮lの上に、コ
レクタコンタクトを形成するための高ドープの半導体層
2、コレクタを形成するための半導体層3、ベースを形
成するための高ドープの半導体層4、エミッタを形成す
るための半導体層4、エミッタを形成するための半導体
層5、エミッタコンタクトを形成するための高ドーブの
半導体層6からなる多層構造材料(第3図(a))の上
に、エミッタとなる部分にエミッタマスク8を形成し、
これをマスクとして湿式エッチングを行ってエミッタメ
サ7を形成しベース層4を露出すると、湿式エッチング
によるアンダーカットのため、マスク8がエミッタメサ
7をパラソル状に覆った構造が形成される(第3図Φ)
).このあと、試料の表面をフォトレジスト9で覆って
平坦化し(第3図(C))、ドライエッチングによりマ
スク8の頭部を露出し(第3図(d)) 、マスク8を
選択的に除去してエミッタコンタクト層6aの上面の露
出した開孔部10を形成し(第3図(e))、その部分
に蒸着とリフトオフによりエミッタ電極11を形成する
(第3図(f))。ついで、エミッタ電極l1をマスク
として蒸着によりベース電極12をエミッタメサ7に近
接して自己整合で形成する(第3図(自)).この方法
では、エミフタ電極11がエミッタメサ7をパラソル状
に覆つためのベース電極l2がエミシタメサ7にサブミ
クロンのオーダで近接して形成される. この方法では、自己整合でエミッタ電極が形成されるた
め、l6を十分に小さ《でき、かつ、前述したように2
.,をサプミクロンのオーダで小さ《できるので、(2
)式の第1項と第2項を十分に小さくできるメリットを
有する.しかしながら、第3項は、ρ.がベース半導体
材料に依存するため十分に小さくできないという問題点
を有していた.また、コレクタを上方に設けたコレクタ
トップ型のHBTにおいても、上記説明において、エミ
ソタをコレクタに置きかえた構造および製造方法におい
て、同じ!I題を有していた。
発明が解決しようとする課題 前述したように、}fBTのベース抵抗の低減のために
は、(2}式で表わされるベース抵抗の第2項の成分を
十分に小さくし、かつ、第3項の成分を十分に小さくす
ることが!!題である.Saを解決するための手段 上記!II!を解決するために、本発明のHBTの構造
では、エミッタに近接したベース電極とその下部のベー
ス層との間に、ベースと同型の多数キャリアを有し、ベ
ース電極とのコンタクト抵抗率ρロおよびベース電極下
部のベース領域のシート抵抗R3が小さくなる半導体層
を設けたHOTの構造とする.また,本発明のHBTの
製造方法では、エミッタメサをパラソル状に覆ったエミ
ッタマスクをマスクとして上方から直線性の良いエピタ
キシー法、例えば、分子線エピタキシー(MBE)法を
用いて、ベースと同型の多数キャリアを有し、ベース電
極とのコンタクト抵抗率ρ.およびべ一ス電極下部のベ
ース領域のシート抵抗Rsを小さくできる半導体層をエ
ピタキシー形成する方法を通用する.このあと、従来の
自己整合技術を用いて、エミッタマスクをエミッタ電極
に変換し、ベース電極をエミッタメサに近接して形成す
る.また、コレクタを上方に設けるコレクタトップ型の
HBTの場合には、上記説明において、エミッタをコレ
クタにおきかえた構造および方法により課題を解決する
ことができる。
作用 本発明の構造では、ベース電極がエミッタメサ(コレク
タトップ型ではコレクタメサ)にサブミクロンのオーダ
で形成されているため、(2)式の第2項が十分に小さ
くなるとともに、ベース電極とその下部のベース層との
間に、ベース電極のコンタクト抵抗率ρ.が十分に小さ
《なり、かつ、ベース電極下部のベース領域のシート抵
抗R3が小さくなるベースと同型の多数キャリアを有す
るため、(2)弐の第3項が十分に小さくなる.また、
本発明の製造方法では、エミッタ(コレクタトップ型で
はコレクタ)マスクがエミッタ(コレクタトップ型では
コレクタ)メサをパラソル状に覆っているため、上方か
ら直線性の良いエピタキシー法を用いてベースと同型の
多数キャリアを有する半導体層をエピタキシー形成する
と、エミッタ(コレクタトップ型ではコレクタ)マスク
の直下の部分にはエピタキシー形成されずに、エミッタ
(コレクタトソプ型でばコレクタ)メサに近接してエピ
タキシー形成される.つづいて従来の方法により、ベー
ス電掻をエミッタ(コレクタトップ型ではコレクタ)メ
サに近接して形成することにより、本発明の構造が形成
される. 実施例 以下本発明の一実施例を図面を用いて、詳細に説明する
. ?ず、従来法を用いて.AI2GaAs−11;aAs
系材料からなる第3図(a)の多層構造材料の上に、エ
ミッタとなる部分にSiOxからなるエミソタマスク8
を形成し、これをマスクとして、H2SO4−H20■
一H20系エッチャントを用いてエッチングしてエミッ
タメサ7を形成し、ベース層4を露出し、エミッタメサ
7上にSiOxのエミッタマスク7がパラソル状に覆っ
た第3図(b)の構造を形成する。ついで、SiOxエ
ミνタマスク8をマスクとして、上方からべ一ス層のP
” −GaAsよりも高ドープにしたGaAs (P”
−GaAs)を、マスク8の直下の外側のベース領域の
上にMBHによりエピタキシー形成する(第1図(a)
).ついで、第3図(C)ないし(f)の従来法を用い
て、エミッタマスク8をエミッタ電極l1に転換し(第
1図(6))、ついで、第3図(6)の方法を用いて、
ベース電極l2をエミッタメサ7に近接して形成し、第
1図(C)の構造を形成する.また、次のようにする.
第3図伽)の構造を形成したのち、第2図のように、マ
スク8をマスクとしてP”−GaAs−t−MBEによ
り形成し、つづいて、エミッタメサ7をパラソル状に覆
ったマスク8をマスクとして、ベース電極を蒸着により
エミッタメサ7に近接して形成する.このあと、第3図
(C)ないし(『)に示した従来の自己整合プロセスを
用いて、マスク8をエミッタ電illに転換し、第1図
(C)の構造を形成する。
第3図(a)の多層構造の段階では非常に高ドープした
P〜−GaAs層を4層として形成するとHBTの性能
が落ちるため適用できないが、第1図(a)の段階では
、P”−GaAsを用いることができる.これにより、
ベース電極の下部がP”GaA.sであるため、ρ.が
従来104ΩC−台であったものを10’?〜10”Ω
C一台にすることができ、かつ、ベース電極12の下部
のベース領域が高ドーブでかつ厚くなるため、このベー
ス領域のシート抵抗R,が小さくなる.これらのことに
より、(2》式の第3項が十分に小さくなる.実施例で
は、外部ベース領域にMBE形成する半導体層としてP
”−GaAsを用いるが、これ以外に、例えば、ベース
電極とのコンタクト抵抗率phc、およびベース電極下
部のベース領域のシート抵抗R,が小さくなる半導体層
として、P型のGe,InxC;al−xAs,GaS
bなどを用いることも勿論可能である. 実施例では、AIGaAs−GaAs系のHBTを用い
ているが、本発明のHBTの構造および製造方法は他の
材料系のHBTでも適用できることは勿論のことである
. 実施例では、エミッタが上方に形成されるエミッタトッ
プ型のHBTを用いているが、エミッタとコレクタが入
れかわったコレクタトツブ型のHBTでも、上記の実施
例の説明の中でエミッタをコレクタに置き換えることに
より、実施例をそのまま適用できる. また、実施例においてはエミッタマスクとしてS io
xを用いているが、SINxやその他の材料で、エミッ
タコンタクト層6aと反応せず、フォトレジストに対し
て選択的に除去できる材料であれば種々のものを用いる
ことができることば勿論のことである. 発明の効果 本発明のHBTの構造および製造方法では、ベース電極
がエミッタメサ(コレクタトップ型ではコレクタメサ)
にサブミクロンのオーダで近接して形成され、かつ、ベ
ース電極の下部のベース領域がシート抵抗が小さくかつ
コンタクト抵抗率が小さくなる材料で構成されているた
め、エミッタメサ(コレクタトップ型ではコレクタメサ
)とベース電極の距離に依存したベース抵抗の成分と、
コンタクト抵抗が同時に顕著に低減されるため、ベース
抵抗が従来に比べ顕著に小さ《なり、最大発振周波数r
lllを顕著に増大することができる.
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図は、本発明のHBTの製造方法および構
造を示す断面図、第3図は従来の製造方法および構造を
示す断面図である. 1・・・・・・半絶縁性のG a A s −, 2・
・・・・・コレクタコンタクトを形成するためのn”−
GaAs、3・・・・・・コレクタを形成す.るための
rM−GaAs、4・・・・・・ベースを形成するため
のP”−GaAs,5・・・・・・エミッタを形成する
ためのn  Alo.x Gae.tSs5a・・・・
・・5のエミッタ領域、6・・・・・・エミッタコンタ
クトを形成するためのn”−GaAs,6a・・・・・
・6のエミッタコンタクト領域、7・・・・・・エミッ
タメサ、8・・・・・・SIOxエミッタマスク、9・
・・・・・フオドレジスト、10・・・・・・6aの上
面の露出した開孔部、l1・・・・・・エミッタ電極、
l2・・・・・・ベース電極、l3・・・・・・p ′
”  G a A S %  1 4・・・・・・分子
線エビクキシー 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか1名杓さ −202一 法

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)コレクタ、ベース、エミッタをこの順序で基板上
    に有するヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、
    メサ型のエミッタと、前記メサ型のエミッタをパラソル
    状に覆うエミッタ電極と、前記エミッタ電極の直下のベ
    ース領域1に隣接するベース領域2の上において、前記
    ベース領域1に隣接する位置に、前記ベース領域1と2
    の半導体と同型の多数キャリアを有する半導体層を有す
    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
  2. (2)ベース領域2の上において、ベース領域1に隣接
    する位置にベース電極を有することを特徴とする請求項
    (1)記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
  3. (3)コレクタ、ベース、エミッタを形成するための半
    導体層をこの順序で基板上に有するヘテロ接合バイポー
    ラトランジスタを作製するための多層構造材料の上に、
    エミッタとなる部分に形成したエミッタマスクを用いて
    エッチングし、前記エミッタマスクがパラソル状に上面
    を覆ったエミッタメサを形成し、かつ、ベースを形成す
    るための半導体層を露出する工程1と、露出した前記ベ
    ースを形成するための半導体層の上に、前記エミッタマ
    スクをマスクとして用いて、前記エミッタメサの直下の
    ベース領域1の外側のベース領域2に前記ベースと同型
    の多数キャリアを有する半導体層をエピタキシー形成す
    る工程2とを有することを特徴とするヘテロ接合バイポ
    ーラトランジスタの製造方法。
  4. (4)工程2の後、材料の表面をフォトレジストで覆っ
    て平坦化し、ドライエッチングにより前記エミッタマス
    クの頭部を露出した後、前記エミッタマスクを選択的に
    除去して前記エミッタメサの上面の露出した開孔部を形
    成し、エミッタ電極を蒸着とリフトオフにより形成する
    工程3を有することを特徴とする請求項(3)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. (5)エミッタ電極をマスクとしてベース電極金属を蒸
    着し、ベース電極を前記エミッタメサに近接して形成す
    る工程4を有する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。
  6. (6)工程2の後、エミッタマスクをマスクとしてベー
    ス電極金属を蒸着し、ベース電極をエミッタメサに近接
    して形成する工程5を有することを特徴とする請求項(
    3)記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方
    法。
  7. (7)工程4の後、材料の表面をフォトレジストで覆っ
    て平坦化し、ドライエッチングにより前記エミッタマス
    クの頭部を露出した後、前記エミッタマスクを選択的に
    除去して前記エミッタメサの上面の露出した開孔部を形
    成し、エミッタ電極を蒸着とリフトオフにより形成する
    工程3を有することを特徴とする請求項(6)記載のヘ
    テロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
  8. (8)エミッタ、ベース、コレクタをこの順序で基板上
    に有するヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、
    メサ型のコレクタと、前記メサ型のコレクタをパラソル
    状に覆うコレクタ電極と、前記コレクタ電極の直下のベ
    ース領域1に隣接するベース領域2の上において、前記
    ベース領域1に隣接する位置に、前記ベース領域1と2
    の半導体と同型の多数キャリアを有する半導体層を有す
    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
  9. (9)ベース領域2の上において、ベース領域1に隣接
    する位置にベース電極を有することを特徴とする請求項
    (8)記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
  10. (10)エミッタ、ベース、コレクタを形成するための
    半導体層をこの順序に基板上に有するヘテロ接合バイポ
    ーラトランジスタを作製するための多層構造材料の上に
    、コレクタとなる部分に形成したコレクタマスクを用い
    てエッチングし、前記コレクタマスクがパラソル状に上
    面を覆ったコレクタメサを形成し、かつ、ベースを形成
    するための半導体層を露出する工程1と、露出した前記
    ベースを形成するための半導体層の上に、前記コレクタ
    マスクをマスクとして用いて前記コレクタマスクの直下
    のベース領域1の外側のベース領域2に前記ベースと同
    型の多数キャリアを有する半導体層をエピタキシー形成
    する工程2とを有す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の製造方法。
  11. (11)工程2の後、材料の表面をフォトレジストで覆
    って平坦化し、ドライエッチングにより前記コレクタマ
    スクの頭部を露出した後、前記コレクタマスクを選択的
    に除去してコレクタメサの上面の露出した開孔部を形成
    し、コレクタ電極を蒸着とリフトオフにより形成する工
    程3を有することを特徴とする請求項(10)記載のヘ
    テロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
  12. (12)コレクタ電極をマスクとしてベース電極金属を
    蒸着し、ベース電極をコレクタメサに近接して形成する
    工程4を有することを特徴とする請求項(11)記載の
    ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
  13. (13)工程2の後、コレクタマスクをマスクとしてベ
    ース電極金属を蒸着し、ベース電極をコレクタメサに近
    接して形成する工程5を有することを特徴とする請求項
    (8)記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造
    方法。
  14. (14)工程4の後、材料の表面をフォトレジストで覆
    って平坦化し、ドライエッチングにより前記コレクタマ
    スクの頭部を露出した後、前記コレクタマスクを選択的
    に除去して前記コレクタメサの上面の露出した開孔部を
    形成し、コレクタ電極を蒸着とリフトオフにより形成す
    る工程3を有することを特徴とする請求項I記載のヘテ
    ロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
JP5684689A 1989-03-08 1989-03-08 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 Pending JPH02235340A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04286124A (ja) * 1991-03-14 1992-10-12 Nec Corp ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04286124A (ja) * 1991-03-14 1992-10-12 Nec Corp ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法

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