JPH03291942A - ヘテロ接合半導体装置の製造方法 - Google Patents

ヘテロ接合半導体装置の製造方法

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JPH03291942A
JPH03291942A JP9353390A JP9353390A JPH03291942A JP H03291942 A JPH03291942 A JP H03291942A JP 9353390 A JP9353390 A JP 9353390A JP 9353390 A JP9353390 A JP 9353390A JP H03291942 A JPH03291942 A JP H03291942A
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JP
Japan
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layer
base
collector
emitter
base layer
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JP9353390A
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Yoshihiro Tateiwa
義弘 立岩
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu 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】 〔概要〕 ヘテロ接合半導体装置、例えばヘテロ接合バイポーラト
ランジスタの製造方法に関し、接合容量の低減が容易で
あるヘテロ接合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し、 基板上に下層よりコレクタ層、ベース層、エミッタ層を
順次形成する工程と、該コレクタ層及びエミッタ層を選
択的にサイドエツチングし、核層の側面に窪みを設ける
ことにより該ベース層の側面を突出させる工程と、該ベ
ース層の側面が露出するように、絶縁膜を該基板上及び
該窪み内に形成する工程と、該ベース層の側面に接する
ように、ベース電極を形成する工程とを含むように構成
する。
〔産業上の利用分野〕
本発明はへテロ接合半導体装置、例えばヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタの製造方法に関する。
近年、異種半導体同士を接続したヘテロ接合半導体装置
が数多く開発されてきている。その中でもヘテロ接合バ
イポーラトランジスタ(以後HBTと表記)は、ベース
層の薄膜化、高濃度化等が可能であることから、高効率
、高速動作が可能である素子である。
しかしその能力を充分に引き出すためには、素子各部の
コンタクト抵抗や、接合容量の低減を図らなければなら
ない。
〔従来の技術〕
第3図は、従来のHBTの自己整合による製造方法を製
造工程順に示す断面図である。
図中1は基板、2はサブコレクタ層、3はコレクタ層、
3aはコレクタ電極、4はベース層、4aはベース電極
、5はエミッタ層、5aはエミッタ電極である。6はエ
ミッタ層5とエミッタ電極5aとのコンタクトを向上さ
せるためのキャップ層であり、7はベース電極4aをエ
ミッタ層5、キャップ層6、エミッタ電極5a等から分
離するためのサイドウオールである。また8は、イオン
注入によって形成されるイオン注入領域であり、絶縁部
である。
以下に従来のHBTの製造方法を製造工程順に詳しく説
明する。
第3図(a)参照 基板1上にサブコレクタ層2、コレクタ層3、ベース1
w4、エミッタ層5、キャップ層6を順に形成する。
キャップ層6上において選択的に蒸着を行い、エミッタ
電極5aを形成する。
次いで該エミッタ電極5aをマスクとして、ベース層4
が露出するまでエツチングを行う。
第3図(b)参照 全面に絶縁膜を形成した後、ミリングによりサイドウオ
ール7を形成する。
次いで半導体装置表面よりコレクタ層3にイオン注入を
行い(矢印)、選択的にイオン注入領域8を形成する。
この際エミッタ電極5aがマスクとなるため、エミッタ
電極5a下のコレクタ層3にはイオンは注入されない。
またこの結果イオン注入領域8は高抵抗化し、実質的に
絶縁部となる。
第3図(C)参照 ベース層4より選択的なエツチングを行い、サブコレク
タ層2を露出させる。
次いで露出したサブコレクタ層2上において選択的に蒸
着を行い、コレクタ電極3aを形成する。
第3図(d)参照 選択的に蒸着を行うことにより、ベース層4上にベース
電極4aを形成する。この時エミッタ電極5aをマスク
として自己整合的にベース電極4aを形成しているため
、同時にエミッタ電極5aも厚膜化されている。ただし
他の領域は他のマスクにて遮蔽しているため、コレクタ
電極3aは厚膜化されることはない。
以上の工程により、HBTが製造される。
ここで一般論として、半導体素子の高速性を高めるため
には接合容量を極力抑える必要があり、HBTにおいて
もこれは同様である。
従来の製造方法を適用したHBTは、ベース電極4aを
ベース層4上に配置する都合上、エミッタ層5に比べて
ベース層4、コレクタ層3の面積が広くなっている。こ
のためベース・コレクタ間の接合面積が、ベース・エミ
ッタ間の接合面積よりも大きくなっていた。
従ってこのような)IBTにおいては、ベース・コレク
タ間の接合容量が増加しないように、前述の如(コレク
タ層3に選択的にイオンを注入している。これにより該
コレクタN3を選択的に絶縁化して、ベース・コレクタ
間の実質的な接合面積を抑えているのである。
〔発明が解決しようとする課題〕
この際にコレクタ層3に注入するイオンとしては、H”
、B″″、0″″、Cr″といったイオンが用いられて
いる。
しかしながらH”、B”といったイオンを注入した場合
、絶縁化したイオン注入領域8は、各種熱処理工程を経
るにつれて次第に低抵抗化してしまうという問題が存在
した。
また0“、Cr4といったイオンを注入する場合は、同
イオンの注入工程において、注入する深さの制御が困難
であるという問題が存在した。
従ってイオン注入によるコレクタ層3の絶縁化は非常に
難しく、ベース・コレクタ間の接合容量低減は困難であ
った。
本発明は、接合容量の低減が容易であるHBT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〕
本発明は上記課題を解決するために、基板上に下層より
コレクタ層、ベース層、エミッタ層を順次形成する工程
と、該コレクタ層及びエミッタ層を選択的にサイドエツ
チングし、核層の側面に窪みを設けることにより該ベー
ス層の側面を突出させる工程と、該ベース層の側面が露
出するように、絶縁膜を該基板上及び該窪み内に形成す
る工程と、該ベース層の側面に接するように、ベース電
極を形成する工程とを含むようにヘテロ接合半導体装置
を製造する。
或いは前記へテロ接合半導体装置の製造方法において、
エミッタ層とコレクタ層とを入れ換えて製造する。
〔作用〕
本発明のHBTの製造方法では、ベース電極をベース層
の側面に接続しているために、ベース層、コレクタ層を
エミッタ層程度の面積に抑えることが可能となっている
従ってベース・コレクタ間の接合面積”も必然的に狭く
なり、ベース・コレクタ間の接合容量を抑えることがで
きるのである。
〔実施例] (a)第一の実施例の説明 第1図は本発明の第一の実施例を製造工程順に示す断面
図であり、ダブルへテロ構造のHBTの自己整合による
製造方法を示している。
図中第3図と同一のものは同一の符号で示しており、8
は絶縁膜で、第一の絶縁膜8a、第二の絶縁膜8bから
なっている。
以下に本実施例を製造工程順に詳しく説明する。
第1図(a)参照 例えばGaAs基板1上においてMOCVD法を適用し
、例えばn” −GaAsサブコレクタ層2を5000
人程度形成−Aj!GaAsコレクタ層3を5000人
程度形成−CaAsベース層4を1000人程度形成−
AjIC;aAsエミッタ層5を1500人程度形成”
 −GaAsキ’ryブ層6を1000人程度続けて形
成する。
キャップ層6上に例えばWStからなるエミッタ電極5
aを、選択的に3000〜4000λ程度蒸着形成する
次いでエミッタ電極5aをマスクとして選択的にエツチ
ングを行い、コレクタ層3を露出させる。
第1図(b)参照 例えばAj2GaAsとGaAsとでエツチングレート
が異なるエツチング液を適用し、半導体装置全面をウェ
ットエツチングする。同工程によりサブコレクタ層2を
露出させると共に、コレクタ層3及びエミッタ層5の側
面をサイドエツチングし、ベース層4の側面を突出させ
る程度の窪みを両層3.5側面に形成する。
第1図(c)参照 例えばプラズマCVD法を適用し、半導体装置全面にS
iO□からなる第一の絶縁膜8aを5000人程度形成
する。
次いで、サブコレクタ層2上以外に形成された第一の絶
縁膜8aを、ウェットエツチングにより選択的に除去す
る。
第1図(d)参照 例えば再度プラズマCVD法を適用し、半導体装置全面
に再度SiO□からなる第二の絶縁膜8bを2000λ
程度形成する。
第1図(e)参照 例えばミリングにより、サブコレクタ層2上及び前記窪
み内以外に形成されている絶縁lI!!8を選択的に除
去する。絶縁膜8の形成を2度に分けて行うのは、サブ
コレクタ層2上の絶縁膜8を厚膜化するためである。
第1図(f)参照 サブコレクタ層2上に露出している絶縁膜8を選択的に
エツチングし、サブコレクタ層2を露出させる。
次いで露出したサブコレクタ層2上に、選択的にコレク
タ電極3aを蒸着形成する。このコレクタ電極3aは、
例えばAuCe/Ti/Auの3層構造であり、それぞ
れの厚さは例えば500/300/3500λ程度であ
る。
次いで300〜400°Cにて熱処理を行い、エミッタ
電極5a及びコレクタ電極3aより該電極下層に対して
不純物拡散を行う。この際エミッタ電極5aからはSt
が、コレクタ電極3aからはGeが拡散され、画電極下
にはコンタクト層(図示せず)が形成される。
第1図(g)参照 絶縁膜8上において、ベースJi4の側面に接するよう
に選択的にベース電極4aを蒸着形成する。
この際ベース電極4aは厚膜化された絶縁膜8によって
底上げされ、ベース層4の側面に接続される。またこの
ベース電極4aは、−例えばT i / Pt / A
 uの3層構造であり、それぞれの厚さは例えば100
/900/1000λ程度である。
この時エミッタ電極5aをマスクとして自己整合的にベ
ース電fi14aを形成しているため、同時にエミッタ
電極5aも厚膜化されている。ただし他の領域は他のマ
スクにて遮蔽しているため、コレクタ電極3aは厚膜化
されることはない。
以上の工程により、ダブルへテロ構造のHBTを製造す
る。
ら)第二の実施例の説明 第2図は本発明の第二の実施例を製造工程順に示す断面
図であり、シングルへテロ構造のHBTの自己整合によ
る製造方法を示している。また図中第1図と同一のもの
は同一の符号で示している。
以下に本実施例を製造工程順に詳しく説明する。
第2図<a>参照 例えばGaAs基板1上においてMOCVD法を適用し
、例えばn” −GaAsサブコレクタ層2を5000
λ程度、n−GaAsコレクタ層3を5000λ程度、
p−GaAsベース層4を1000λ程度、n−AlG
aAs:Lミッタ層5を1500λ程度、n″″−Ga
Asキャ7ブ層6を1000λ程度続けて形成する。
次いでキャップ層6上に、例えばWSiからなるエミッ
タ電極5aを選択的に3000〜4000λ程度蒸着形
成する。
次いでエミッタ電極5aをマスクとして選択的にエツチ
ングを行い、エミッタ層5を露出させる。
ここで選択的なウェットエツチングを行い、ベース層4
を露出させると共に、エミッタ層5の側面をキャップ層
6の側端よりも多少深くサイドエツチングする。
第2図(b)参照 露出しているベース層4を選択的にドライエツチングし
、コレクタ層3を露出させる。
例えばプラズマCVD法を適用し、半導体装置全面にS
in、からなる絶縁膜2000λ程度形成する。
次いでミリングにより、エミッタ電極5a及びコレクタ
層3上の絶縁膜を除去することで、サイドウオール7を
形成する。
第2図(c)参照 ここで選択的なウェットエツチングを行い、サブコレク
タ層2を露出させると共に、ベース層4下部のコレクタ
層3においてもエミッタ層5と同程度までサイドエツチ
ングする。この結果、エミッタ層5、コレクタ層3に挟
まれる形でベース層4の側面が突出する形になる。
第2図(b)工程においてサイドウオール7を形成した
理由は、本工程によりコレクタ層3より上に形成されて
いる層がエツチングされることを防止するためである。
次いでサイドウオール7を除去した後、第一の実施例に
おける第1図(C)工程以後と同一の工程にて、シング
ルへテロ構造のHBTを製造することができる。
(C)他の実施例の説明 上述してきた実施例では、下層よりコレクタ層、ベース
層、エミッタ層を形成していた。しかしながらこれは逆
の構成でもよく、即ち下層よりエミッタ層、ベース層、
コレクタ層を形成してもよい。
また上述の実施例では、化合物半導体としてGaAs、
Aj!GaAsを用いている。しかしこれは使用する化
合物半導体を限定するものではなく、例えばInGaA
s、、InA/!GaAs等を用いてもよい。
以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発明
の趣旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、ベース・コレクタ
間の接合面積を確実に縮小することができるという効果
を奏する。
従ってベース・コレクタ間の接合容量を低減させること
ができることから、係わるヘテロ接合半導体装置の性能
向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一の実施例を製造工程順に示す説明
図、 第2図は本発明の第二の実施例を製造工程順に示す説明
図、 第3図は従来の)(BTの製造方法を製造工程順に示す
断面図である。 図中、1.、、、基板、 2、。 3、。 3a。 4、。 4a。 5、。 5a。 6、。 7、。 8、。 サブコレクタ層、 コレクタ層、 コレクタ電極、 ベース層、 ベース電極、 エミッタ層、 エミッタ電極、 キャップ層、 サイドウオール、 イオン注入領域。 (cL) 、ζn (1)) 本発明の第一の黄施イデlt%¥造工4呈1項12示寸
断面図 第 1図(イの1) (C) (d) 本発明の第一の東旋A列に梨盛工程用勇l;元寸吋面日 第1図(イハ2) (e) (f) (8) 第1図(イの3) (α) (b) (C) 第 ? 図 ((1) (b) イ芙来のHB’T /)へ4賢演ムビ緊造エネv1・1
勇に示す!I′I面図 第3図瘉の1)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板(1)上に、下層よりコレクタ層(3)ベース
    層(4)、エミッタ層(5)を順次形成する工程と、 該コレクタ層(3)及びエミッタ層(5)を選択的にサ
    イドエッチングし、該層(3)、(5)の側面に窪みを
    設けることにより該ベース層(4)の側面を突出させる
    工程と、 該ベース層(4)の側面が露出するように、絶縁膜(8
    )を該基板(1)上及び該窪み内に形成する工程と、 該ベース層(4)の側面に接するように、ベース電極(
    4a)を形成する工程を含むことを特徴とするヘテロ接
    合半導体装置の製造方法。 2、基板(1)上に、下層よりエミッタ層(5)、ベー
    ス層(4)、コレクタ層(3)を順次形成する工程と、 該コレクタ層(3)及びエミッタ層(5)を選択的にサ
    イドエッチングし、該層(3)、(5)の側面に窪みを
    設けることにより該ベース層(4)の側面を突出させる
    工程と、 該ベース層(4)の側面が露出するように、絶縁膜(8
    )を該基板(1)上及び該窪み内に形成する工程と、 該ベース層(4)の側面に接するように、ベース電極(
    4a)を形成する工程を含むことを特徴とするヘテロ接
    合半導体装置の製造方法。
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