JPH031543A - パイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents

パイポーラトランジスタの製造方法

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JPH031543A
JPH031543A JP13493889A JP13493889A JPH031543A JP H031543 A JPH031543 A JP H031543A JP 13493889 A JP13493889 A JP 13493889A JP 13493889 A JP13493889 A JP 13493889A JP H031543 A JPH031543 A JP H031543A
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JP13493889A
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Toshimichi Ota
順道 太田
Masaki Inada
稲田 雅紀
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Panasonic Holdings Corp
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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、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
 waxがある。f 1Iaxは一般につぎの式で表わ
される。
(f wax ) 2− b / (8tt Rb C
bc) −=il)ここで、r7は最大遮断周波数であ
り、ベース・エミッタ間容量Cbe、ベース・コレクタ
間容量Cbcの増加と共にf、は減少する。また、Rh
はベース抵抗である。従って、RhやCbeおよびCb
c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、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では、エミッタ
トップ型の場合、エミッタはエツチングを用いたメサ形
で形成され、Cbeは構造上最小であったが、一方、C
bcは基板側に位置するため、外部ベース領域とその下
のコレクタ領域との間に不要な接合容量が存在し、トラ
ンジスタの高周波化の妨げになっていた。そこで、外部
ベース頷城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、Rhを低減していた。その例
を第3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
エミック領域5およびn型不純物を高濃度に含有したエ
ミッタコンタク)tJ域6が順に形成され、抵抗を低減
させるためにp型不純物をイオン注入した外部ベース領
域16と、外部ベース領域16直下のコレクタ層にイオ
ン注入によりキャリアを低減された絶縁領域17とが形
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18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16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を
極11、ベース電極12およびエミッタ電極13が形成
されている。1EEEエレクトロン デバイスレターズ
 シo1.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、外部ベース領域下の接合
容量を消すためのイオン注入により、外部ベース領域の
結晶性が悪化してRbが増大した。
さらにこれを防ぐために、上記外部ベース饅域内にイオ
ン注入されたp型不純物が下方に拡散する七、Cbcが
増加するという問題があった。また、Cbcを構造上最
小にするために、コレクタを上側に配置したコレクタト
シプ型でも同様に、RhとCbeの増大が生じ、いずれ
の場合も、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、上記の課題を大きく改良するもので、自己整
合でRhを増加することなく外部ベース領域直下の接合
容量を大幅に解消するパ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、エミッタトップ型の場合、半絶縁性
基板上に、基板側から少なくともコレクタ領域となるコ
レクタ層と、スペーサー層とを結晶成長で形成する工程
と、上記スペーサー層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、トランジスタ動作部と
なる領域上のスペーサー層を除去する工程と、上記第一
のマスクを除去する工程と、上記基板上に基板側から少
なくとも、外部ベース領域および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を結晶成長で
形成する工程と、トランジスタ動作部となる領域上の上
記エミッタ層の凹部に埋込まれた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上記エミッタ層の
周辺を除去し、エミッタ領域を形成する工程と、上記ス
ペーサー層上に外部ベース領域を形成する工程とを有す
ることを特徴とする。また、コレクタトップ型の場合、
上記トランジスタの製造方法における、エミッタ層とコ
レクタ層とを入れ換えることにより形成される。
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
ッタトップ型では、トランジスタ動作部のコレクタ領域
上と周辺のスペーサー層上に、ベース層を結晶成長で形
成し、トランジスタ動作部上にエミッタ領域を自己整合
で結晶成長するので、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、Rbを増大す
ることなく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。これはコレクタトップ
型でも同様の効果が得られ、高周波化に大きく貢献する
実施例 以下、本発明の一実施例のバイポーラトランジスタの製
造方法について、第1図〜第2図を参照しながら説明す
る。
第1図(a)〜(e)は、本発明の第一の実施例におけ
る、エミッタトップ型砒化ガリウム系npn−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砒化ガリ
ウムの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砒化ガリウムのコレクタ層23
、砒化ガリウムのスペーサー層37を結晶成長により結
晶成長し、第一のマスク41を用いてトランジスタ動作
部となる領域上の上記スペーサー層37の一部を除去す
る(第1図(a))、このとき、湿式の等方性エツチン
グを用いても、同図のような順メサ形状は得られるが、
異方性エツチングを用いると、より正確な順メサ形状が
得られる。上記第一・のマスク41を除去した後、外部
ベース領域およびベース領域となる、p型不純物を高濃
度に含有した砒化ガリウムのベース層24、エミッタ領
域となる、n型不純物を含有した砒化ガリウムのエミッ
タ!I25、および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砒化ガリウムのエミッタコ
ンタクト層26を結晶成長により形成する。続いて、表
面にレジストを塗布して平坦化し、乾式エツチングを用
いてトランジスタ動作部上の凹部に、埋め込まれた第二
のマスク42を形成する(第1図(ハ))0次に、上記
エミッタコンタクト層26および上記エミッタ層25の
周辺を除去して、エミッタコンタクト領域およびエミッ
タ領域を形成する。これにより、エミッタコンタクト領
域およびエミッタ領域が自己整合で形成される(第1図
(C))、さらに上記エミッタコンタクト領域と外部ベ
ース領域となる領域上に、レジスト等を用いて第三のマ
スク43を形成し、上記ベース1124、上記スペーサ
ー層37および上記コレクタ層23の周辺を除去して、
外部ベース領域の形成およびコレクタコンタクト層22
の頭出しをする(第1図@)、上記コレクタコンタクト
領域22上にコレクタ電極31、上記外部ベース領域2
4上にベース電極32、上記エミッタコンタクト領域2
6上にエミッタ電極33をそれぞれ形成し、本実施例に
おけるバイポーラトランジスタが完成する(第1図(e
))。
第2図(1)〜(5)は、本発明の第二の実施例におけ
る、エミッタトップ型砒化ガリウム系npn−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。上記第
一の実施例と同様に、まず砒化ガリウムの半t@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砒化ガリウムのコレクタコンタク
ト122、コレクタ領域となる、n型不純物を含有した
砒化ガリウムのコレクタ層23、ゲルマニウムのスペー
サー層37を結晶成長により結晶成長し、第一のマスク
41を用いてトランジスタ動作部となる領域上の上記ス
ペーサー層37の一部を除去する(第2図(a))、上
記第一のマスク41を除去した後、外部ベース領域およ
びベース領域となる、p型不純物を高濃度に含有した砒
化ガリウムのベース層24、エミッタ領域となる、n型
不純物を含有した砒化ガリウムのエミッタ層25、およ
びエミッタコンタクト領域となる、n型不純物を高濃度
に含有した砒化ガリウムのエミッタコンタクト層26を
結晶成長により形成する。続いて、表面にレジストを塗
布して平坦化し、乾式1ンチングを用いてトランジスタ
動作部上の凹部に、埋め込まれた第二のマスク42を形
成する(第2図う))。
次に、上記エミッタコンタクトN26および上記エミッ
タ層25の周辺を除去して、エミッタコンタク)?iJ
t域およびエミッタ領域を形成する。これにより、エミ
ッタコンタクト領域およびエミッタ領域が自己整合で形
成される。さらに、上記第二のマスク42を残したまま
、ベース電極となるベース電極層52を全面に蒸着する
(第2図(C))。
上記第二のマスク42を除去した後、上記エミッタコン
タクト領域と外部ベース領域となる領域上に、レジスト
等を用いて第三のマスク43を形成し、上記ベース電極
層52、上記ベースN24、上記スペーサーJ137お
よび上記コレクタ層23の周辺を除去して、ベース電極
52a、外部ベース領域の形成およびコレクタコンタク
ト層22の頭出しをする。これにより、ベース電極が自
己整合で形成される(第2図(d))。上記コレクタコ
ンタクト領域22上にコレクタ電極31、上記エミッタ
コンタクト領域26上にエミッタ層上33をそれぞれ形
成し、本実施例におけるバイポーラトランジスタが完成
する(第2図(e))。
上記第一および第二の実施例における製造方法は、コレ
クタを上側、エミッタを基板側としたコレクタトップ型
でも同様に用いることができる。
この場合は上記製造方法において、エミッタをコレクタ
、コレクタをエミッタと置き換えればよい。
上記第一から第二の実施例における製造方法を、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、トランジスタ動作部のコ【・フタ
層またはエミッタ層上にベース層を結晶成長で形成し、
トランジスタ動作部上にエミッタ領域またはコレクタ領
域を自己整合で形成するので、従来のイオン注入方式に
比べ、ベース抵抗の増加を伴わずに外部ベース領域下の
浮遊容量を大幅に低減したトランジスタを形成すること
ができ、高周波化に大きく貢献する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一の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図は本発明の第二の実施例
におけるトランジスタの製造方法を示す断面図、第3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
・・・・・・ベース層、25・・・・・・エミッタ層、
26工ミツタコンタクト層、31・・・・・・コレクタ
電極、32・・・・・・ベース電極、33・・・・・・
エミッタ層上、37・・・・・・スペーサーJi、41
・・・・・・第一のマスク、42・・・・・・第二のマ
スク、43・・・・・・第三のマスク、52・・・・・
・ベース電極層。

Claims (12)

    【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
    タ領域となるコレクタ層と、スペーサー層とを結晶成長
    で形成する工程と、上記スペーサー層上に第一のマスク
    を形成する工程と、上記第一のマスクを用いて、トラン
    ジスタ動作部となる領域上のスペーサー層を除去する工
    程と、上記第一のマスクを除去する工程と、上記基板上
    に基板側から少なくとも、外部ベース領域およびベース
    領域となるベース層と、エミッタ領域となるエミッタ層
    とを結晶成長で形成する工程と、トランジスタ動作部と
    なる領域上の上記エミッタ層の凹部に埋込まれた第二の
    マスクを形成する工程と、上記第二のマスクを用いて上
    記エミッタ層の周辺を除去し、エミッタ領域を形成する
    工程と、上記スペーサー層上に外部ベース領域を形成す
    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)トランジスタ動作部上のスペーサー層を除去する
    工程として、外部ベースの引出し方向が順メサとなるよ
    うな異方性エッチングを用いてスペーサー層を除去する
    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)半絶縁性基板上に、基板側から少なくともエミッ
    タ領域となるエミッタ層と、スペーサー層とを結晶成長
    で形成する工程と、上記スペーサー層上に第一のマスク
    を形成する工程と、上記第一のマスクを用いて、トラン
    ジスタ動作部となる領域上のスペーサー層を除去する工
    程と、上記第一のマスクを除去する工程と、上記基板上
    に基板側から少なくとも、外部ベース領域およびベース
    領域となるベース層と、コレクタ領域となるコレクタ層
    とを結晶成長で形成する工程と、トランジスタ動作部と
    なる領域上の上記コレクタ層の凹部に埋込まれた第二の
    マスクを形成する工程と、上記第二のマスクを用いて上
    記コレクタ層の周辺を除去し、コレクタ領域を形成する
    工程と、上記スペーサー層上に外部ベース領域を形成す
    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。
  5. (5)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
    する特許請求の範囲第4項記載のバイポーラトランジス
    タの製造方法。
  6. (6)トランジスタ動作部上のスペーサー層を除去する
    工程として、外部ベースの引出し方向が順メサとなるよ
    うな異方性エッチングを用いてスペーサー層を除去する
    工程を有することを特徴とする請求項(5)記載のバイ
    ポーラトランジスタの製造方法。
  7. (7)半絶縁性基板上に、基板側から少なくともコレク
    タ領域となるコレクタ層と、スペーサー層とを結晶成長
    で形成する工程と、上記スペーサー層上に第一のマスク
    を形成する工程と、上記第一のマスクを用いて、トラン
    ジスタ動作部となる領域上のスペーサー層を除去する工
    程と、上記第一のマスクを除去する工程と、上記基板上
    に基板側から少なくとも、外部ベース領域およびベース
    領域となるベース層と、エミッタ領域となるエミッタ層
    とを結晶成長で形成する工程と、トランジスタ動作部と
    なる領域上の上記エミッタ層の凹部に埋込まれた第二の
    マスクを形成する工程と、上記第二のマスクを用いて上
    記エミッタ層の周辺を除去し、エミッタ領域を形成する
    工程と、上記第二のマスクを残したまま、ベース電極と
    なる電極層を形成する工程と、上記第二のマスクを除去
    する工程と、上記エミッタ領域および外部ベース領域と
    なる領域上に第三のマスクを形成する工程と、上記第三
    のマスクを用いて少なくとも、上記電極層および上記ベ
    ース層の周辺を除去し、上記スペーサー層上にベース電
    極および外部ベース領域を形成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。
  8. (8)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(7)記載のバイポーラトランジスタの製造
    方法。
  9. (9)トランジスタ動作部上のスペーサー層を除去する
    工程として、外部ベースの引出し方向が順メサとなるよ
    うな異方性エッチングを用いてスペーサー層を除去する
    工程を有することを特徴とする請求項(8)記載のバイ
    ポーラトランジスタの製造方法。
  10. (10)半絶縁性基板上に、基板側から少なくともエミ
    ッタ領域となるエミッタ層と、スペーサー層とを結晶成
    長で形成する工程と、上記スペーサー層上に第一のマス
    クを形成する工程と、上記第一のマスクを用いて、トラ
    ンジスタ動作部となる領域上のスペーサー層を除去する
    工程と、上記第一のマスクを除去する工程と、上記基板
    上に基板側から少なくとも、外部ベース領域およびベー
    ス領域となるベース層と、コレクタ領域となるコレクタ
    層とを結晶成長で形成する工程と、トランジスタ動作部
    となる領域上の上記コレクタ層の凹部に埋込まれた第二
    のマスクを形成する工程と、上記第二のマスクを用いて
    上記コレクタ層の周辺を除去し、コレクタ領域を形成す
    る工程と、上記第二のマスクを残したまま、ベース電極
    となる電極層を形成する工程と、上記第二のマスクを除
    去する工程と、上記コレクタ領域および外部ベース領域
    となる領域上に第三のマスクを形成する工程と、上記第
    三のマスクを用いて少なくとも、上記電極層および上記
    ベース層の周辺を除去し、上記スペーサー層上にベース
    電極および外部ベース領域を形成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。
  11. (11)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(10)記載のバイポーラトランジスタの
    製造方法。
  12. (12)トランジスタ動作部上のスペーサー層を除去す
    る工程として、外部ベースの引出し方向が順メサとなる
    ような異方性エッチングを用いてスペーサー層を除去す
    る工程を有することを特徴とする請求項(11)記載の
    バイポーラトランジスタの製造方法。
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