JPH0472632A - ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents
ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法Info
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- JPH0472632A JPH0472632A JP2204530A JP20453090A JPH0472632A JP H0472632 A JPH0472632 A JP H0472632A JP 2204530 A JP2204530 A JP 2204530A JP 20453090 A JP20453090 A JP 20453090A JP H0472632 A JPH0472632 A JP H0472632A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
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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。
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、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方
法に関し、より詳しくはエミ・ツタ・べ一接合部外周ま
たはコレクタ・ベース接合部外周の表面パッシベーショ
ン技術に関スル。
法に関し、より詳しくはエミ・ツタ・べ一接合部外周ま
たはコレクタ・ベース接合部外周の表面パッシベーショ
ン技術に関スル。
ヘテロ接合パイポーラシランジスタ（ＨＢ Ｔ）は電界
効果トランジスタに比べて超高速であり、また電流駆動
能力が大きく、次世代のデバイスとて注目されている。
効果トランジスタに比べて超高速であり、また電流駆動
能力が大きく、次世代のデバイスとて注目されている。
ＨＢＴはその特徴を発揮させるため、ＭＢＥ、ＭＯＣＶ
Ｄなどにより成長させたエビ結晶をそのまま用いる。従
って、例えばエミッタアップＨＢＴでは、ベース電極を
取り出すためにエツチングを行ない、エミッタ・ベース
接合部外周か表面にさらされる。ＨＢＴの微細化に伴い
、エミッタアップＨＢＴではエミッタサイズか、コレク
タアップＨ−ＢＴではコレクタサイズが微細化されるが
、露出された接合の表面再結合により、利得の低下の問
題が大きくなる。すなわち、周辺長／面積が大きい程、
表面から受ける影響の比率が増加する。
Ｄなどにより成長させたエビ結晶をそのまま用いる。従
って、例えばエミッタアップＨＢＴでは、ベース電極を
取り出すためにエツチングを行ない、エミッタ・ベース
接合部外周か表面にさらされる。ＨＢＴの微細化に伴い
、エミッタアップＨＢＴではエミッタサイズか、コレク
タアップＨ−ＢＴではコレクタサイズが微細化されるが
、露出された接合の表面再結合により、利得の低下の問
題が大きくなる。すなわち、周辺長／面積が大きい程、
表面から受ける影響の比率が増加する。
その解決方法の一つとして、ベース層を傾斜構造にする
などの方法も提案されているが、エミッタあるいはコレ
クタのサイズが十分小さくなると（例えば１μｍ２）効
果は少ない。また、傾斜構造のベースに接触を取る必要
が生じるなど問題が多い。
などの方法も提案されているが、エミッタあるいはコレ
クタのサイズが十分小さくなると（例えば１μｍ２）効
果は少ない。また、傾斜構造のベースに接触を取る必要
が生じるなど問題が多い。
従来、上記構造のＨＢＴは、表面露出部に未結合手（ダ
ングリングボンド）が残るため、表面の再配列がうまく
ゆかず、表面準位が形成され、これがキャリアの捕獲中
心となる。そこで、この問題を本質的に解決するには、
未結合手を減らすパッシベーションか重要になる。
ングリングボンド）が残るため、表面の再配列がうまく
ゆかず、表面準位が形成され、これがキャリアの捕獲中
心となる。そこで、この問題を本質的に解決するには、
未結合手を減らすパッシベーションか重要になる。
そこで本発明は、本質的に未結合手を減らし、再結合中
心を減らす事により、微細サイズのＨＢＴを作製する方
法を提供するものである。
心を減らす事により、微細サイズのＨＢＴを作製する方
法を提供するものである。
本発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造
方法は、構成元素として少くともガリウムまたは砒素を
含む第１の半導体からなるベース層上に、構成元素とし
て少くともガリウムまたは砒素を含みバンドギャップが
第１の半導体より大きい第２の半導体からなるエミッタ
（またはコレクタ）層を形成し、エミッタ（またはコレ
クタ）層とベース層の上側部分を所定領域で除去してメ
サ構造とする方法において、メサ構造の形成後に硫黄に
よる表面処理をしてエミッタ（またはコレクタ）層とベ
ース層の接合部の露出部分に硫黄パッシベーションを施
し、しかる後に絶縁膜を被覆する工程を含むことを特徴
とする。また、望ましくは硫黄で表面処理するに先立っ
てリン酸系エッチャントで処理し、更に望ましくは、絶
縁膜はＥＣＲ−ＣＶＤによるＳｉＮ膜としてアニールを
施してもよい。
方法は、構成元素として少くともガリウムまたは砒素を
含む第１の半導体からなるベース層上に、構成元素とし
て少くともガリウムまたは砒素を含みバンドギャップが
第１の半導体より大きい第２の半導体からなるエミッタ
（またはコレクタ）層を形成し、エミッタ（またはコレ
クタ）層とベース層の上側部分を所定領域で除去してメ
サ構造とする方法において、メサ構造の形成後に硫黄に
よる表面処理をしてエミッタ（またはコレクタ）層とベ
ース層の接合部の露出部分に硫黄パッシベーションを施
し、しかる後に絶縁膜を被覆する工程を含むことを特徴
とする。また、望ましくは硫黄で表面処理するに先立っ
てリン酸系エッチャントで処理し、更に望ましくは、絶
縁膜はＥＣＲ−ＣＶＤによるＳｉＮ膜としてアニールを
施してもよい。
本発明によれば、未結合手の生じやすい第１、第２の半
導体の接合部の露出部分は、露出後に硫黄パッシベーシ
ョンが施されるので、上記未結合手を減少させることが
可能になる。また、リン酸系エッチャントで処理してお
けば硫黄パッシベーションの効果が更に大きくなり、Ｅ
ＣＲ−ＣＶＤによるＳｉＮ膜で被覆してアニールすれば
、硫黄パッシベーションの効果が減殺されない。
導体の接合部の露出部分は、露出後に硫黄パッシベーシ
ョンが施されるので、上記未結合手を減少させることが
可能になる。また、リン酸系エッチャントで処理してお
けば硫黄パッシベーションの効果が更に大きくなり、Ｅ
ＣＲ−ＣＶＤによるＳｉＮ膜で被覆してアニールすれば
、硫黄パッシベーションの効果が減殺されない。
以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は第１実施例の方法が適用されるエミッタアップ
ＨＢＴの断面図である。図示の通り、Ｇａ Ａｓからな
る基板１０上には、ｎ 型ＧａＡｓからなるコレクタコ
ンタクト層１１、ｎ型Ｇａ Ａｓからなるコレクタ層１
２、ｐ型Ｇａ Ａｓ（第１の半導体）からなるベース層
１３、ｎ型Ａｌ） Ｇａ Ａｓ （第２の半
導体）からなる０、３ ０．７ エミッタ層１４およびｎ＋型Ｇａ Ａｓからなるエミッ
タコンタクト層１５が順次に積層され、ベース層１３の
上側部分とエミッタ層１４およびエミッタコンタクト層
１５との所定の周辺領域がメサエッチングされて、ＨＢ
Ｔのメサ構造が形成される。さらに、コレクタコンタク
ト層１１の上側部分とコレクタ層１２とのさらに周辺領
域が、同様にメサエッチングで除去されている。コレク
タコンタクト層１１上にはＡｕＧｅ／Ｎｉからなるコレ
クタ電極１６が形成され、ベース層１３上にはＡｕＺｎ
／Ａｕからなるベース電極１７が形成され、エミッタコ
ンタクト層１５上にはＡｕ Ｇｅ ／Ｎ１からなるエミ
ッタ電極１８が形成される。そして、その他のＨＢＴ表
面には、５１０２やＳＩＮ などの絶縁膜１９が堆積さ
れている。
ＨＢＴの断面図である。図示の通り、Ｇａ Ａｓからな
る基板１０上には、ｎ 型ＧａＡｓからなるコレクタコ
ンタクト層１１、ｎ型Ｇａ Ａｓからなるコレクタ層１
２、ｐ型Ｇａ Ａｓ（第１の半導体）からなるベース層
１３、ｎ型Ａｌ） Ｇａ Ａｓ （第２の半
導体）からなる０、３ ０．７ エミッタ層１４およびｎ＋型Ｇａ Ａｓからなるエミッ
タコンタクト層１５が順次に積層され、ベース層１３の
上側部分とエミッタ層１４およびエミッタコンタクト層
１５との所定の周辺領域がメサエッチングされて、ＨＢ
Ｔのメサ構造が形成される。さらに、コレクタコンタク
ト層１１の上側部分とコレクタ層１２とのさらに周辺領
域が、同様にメサエッチングで除去されている。コレク
タコンタクト層１１上にはＡｕＧｅ／Ｎｉからなるコレ
クタ電極１６が形成され、ベース層１３上にはＡｕＺｎ
／Ａｕからなるベース電極１７が形成され、エミッタコ
ンタクト層１５上にはＡｕ Ｇｅ ／Ｎ１からなるエミ
ッタ電極１８が形成される。そして、その他のＨＢＴ表
面には、５１０２やＳＩＮ などの絶縁膜１９が堆積さ
れている。
上記のようなヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造
工程において、本実施例ではエツチングによりＨＢＴの
メサ構造を形成した直後に、（ＮＨ４）２Ｓ８処理を行
ない、表面にＳ（硫黄）を付着させる。このＳパッシベ
ーションのメカニズムは、例えば下記の文献 「Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ、２ｇ、 Ｎｏ、３
．１９１１９年３月、ＰＰ、Ｌ３４０〜Ｌ３４２”」に
示されており、Ｓ原子は半導体を構成するＧａ。
工程において、本実施例ではエツチングによりＨＢＴの
メサ構造を形成した直後に、（ＮＨ４）２Ｓ８処理を行
ない、表面にＳ（硫黄）を付着させる。このＳパッシベ
ーションのメカニズムは、例えば下記の文献 「Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ、２ｇ、 Ｎｏ、３
．１９１１９年３月、ＰＰ、Ｌ３４０〜Ｌ３４２”」に
示されており、Ｓ原子は半導体を構成するＧａ。
ＡＮ、Ａｓと各々結合し、前述の未結合手を飽和させる
。このため、ベース・エミッタ界面でのキャリアの再結
合が抑えられ、素子のサイズを微小にしても利得を低下
させられることがない。Ｓ処理の後には、５ＩＯ２やＳ
ｉＮｘなどの絶縁膜１９が堆積され、その後に電極形成
等が行なわれる。
。このため、ベース・エミッタ界面でのキャリアの再結
合が抑えられ、素子のサイズを微小にしても利得を低下
させられることがない。Ｓ処理の後には、５ＩＯ２やＳ
ｉＮｘなどの絶縁膜１９が堆積され、その後に電極形成
等が行なわれる。
上記の製造工程において、まず硫黄（Ｓ）パッシベーシ
ョンはＳとＧａ、Ａｌ、Ａｓ等が結合を作るものであれ
ば、いかなる手法によってもよいが、本実施例では特に
（ＮＨ４）２８ｘに類似の化合物として（ＮＨ４） ２
ＳＸ （ｘ＞１）で行なうのが望ましい。すなわち、（
ＮＨ４）２８ｘに類似の化合物として（ＮＨ４） ２Ｓ
を用いると、含有硫黄の量が少ないので、未結合手の飽
和が不足する。また、Ｎ ａ ２ Ｓ・９Ｈ２０などを
用いると、処理後にデバイス表面か不安定になる欠点が
ある。
ョンはＳとＧａ、Ａｌ、Ａｓ等が結合を作るものであれ
ば、いかなる手法によってもよいが、本実施例では特に
（ＮＨ４）２８ｘに類似の化合物として（ＮＨ４） ２
ＳＸ （ｘ＞１）で行なうのが望ましい。すなわち、（
ＮＨ４）２８ｘに類似の化合物として（ＮＨ４） ２Ｓ
を用いると、含有硫黄の量が少ないので、未結合手の飽
和が不足する。また、Ｎ ａ ２ Ｓ・９Ｈ２０などを
用いると、処理後にデバイス表面か不安定になる欠点が
ある。
一方、例えば（１００）面にＨＢＴを形成するときには
、ＨＢＴのエミッタからベースに向かう方向を、＜０１
１＞方向とすることが望ましい。
、ＨＢＴのエミッタからベースに向かう方向を、＜０１
１＞方向とすることが望ましい。
このようにすると、エツチング面が（１１１）および（
１１１）面またはそれに近い面となり、これは■族のＧ
ａ、Ａｌの面であるので、Ａｓ Ｓより結合の強いＧａ
Ｓ、Ａｐ Ｓによってパッシベーションの効果は大き
くなる。自己整合プロセスの場合には、ベース電極出し
のためのエツチングはＲＩＥ等で行なうが、表面ダメー
ジを緩和するために最後にウェットエツチングをすると
、微視的には上記の結晶面が現れる。
１１１）面またはそれに近い面となり、これは■族のＧ
ａ、Ａｌの面であるので、Ａｓ Ｓより結合の強いＧａ
Ｓ、Ａｐ Ｓによってパッシベーションの効果は大き
くなる。自己整合プロセスの場合には、ベース電極出し
のためのエツチングはＲＩＥ等で行なうが、表面ダメー
ジを緩和するために最後にウェットエツチングをすると
、微視的には上記の結晶面が現れる。
他方、硫黄パッシベーションとして形成されたデバイス
表面の硫黄は非晶質となっている。これは、真空中では
昇華するが、あらかじめ熱を与えると昇華せずに残留す
る。そこで、硫黄パッシベ−ジョン後の絶縁膜１９の形
成は、スパッタリング法やＥＣＲ−ＣＶＤ等の低温プロ
セスで行なうのが望ましい。特に、ＥＣＲ−ＣＶＤはプ
ラズマによるダメージがなく、Ｓ処理の効果が失なわれ
る程度が、プラズマプロセスに比べて小さい。絶縁膜と
しては他に有機のポリイミドや無機のＳＯＧなどウェッ
トプロセスによるものを用いてもよい。
表面の硫黄は非晶質となっている。これは、真空中では
昇華するが、あらかじめ熱を与えると昇華せずに残留す
る。そこで、硫黄パッシベ−ジョン後の絶縁膜１９の形
成は、スパッタリング法やＥＣＲ−ＣＶＤ等の低温プロ
セスで行なうのが望ましい。特に、ＥＣＲ−ＣＶＤはプ
ラズマによるダメージがなく、Ｓ処理の効果が失なわれ
る程度が、プラズマプロセスに比べて小さい。絶縁膜と
しては他に有機のポリイミドや無機のＳＯＧなどウェッ
トプロセスによるものを用いてもよい。
次に、本発明者は実施例の有効性を確認するために、次
のような実験を行なった。
のような実験を行なった。
まず、第１図と同様に、Ｇａ Ａｓ基板上にｎ型ＧａＡ
ｓ（コレクタコンタクト［１１）、ｎ型ＧａＡｓ（コレ
クタ層１２）、ｌ）型ＧａＡｓ（ベース層１３）、ｎ型
ＡＩ Ｇａ Ａｓ （エミ０．３ ０．７ ツタ層１４）およびｎ 型ＧａＡｓ（エミッタコンタク
ト層１５）を堆積した。そして、ｎ 型Ｇａ Ａｓから
なるエミッタコンタクト層にバターニングして、Ｈ３Ｐ
Ｏ４系のエッチャントでベース層までエツチングする。
ｓ（コレクタコンタクト［１１）、ｎ型ＧａＡｓ（コレ
クタ層１２）、ｌ）型ＧａＡｓ（ベース層１３）、ｎ型
ＡＩ Ｇａ Ａｓ （エミ０．３ ０．７ ツタ層１４）およびｎ 型ＧａＡｓ（エミッタコンタク
ト層１５）を堆積した。そして、ｎ 型Ｇａ Ａｓから
なるエミッタコンタクト層にバターニングして、Ｈ３Ｐ
Ｏ４系のエッチャントでベース層までエツチングする。
次に、ベース層にパタニングしてコレクタコンタクト層
までエツチングする。同じく、コレクタコンタクト層に
パターニングして基板までエツチングする。その後、全
層をスライドエツチングし、ただちに （ＮＨ４） ２Ｓ、処理を１０分間行なった。その後、
絶縁膜としてＳｉＮ膜をＥＣＲ−ＣＶＤによって２００
０Ａの厚さで形成し、スペーサリフトオフを用いてエミ
ッタ・コレクタ及びベース電極を形成した。一方、比較
例として、同一工程で（ＮＨ４）２Ｓｘ処理を行なわな
いＨＢＴを作製した。種々のサイズのＨＢＴについて、
電流利得β（−ΔＩ ／ΔＩＢ）を測定した。その結果
、（ＮＨ４）２Ｓｘ処理していない通常のＨＢＴは、周
辺長／面積が１．５Ｘ１０３ｃｍ−’から４０Ｘ１０３
ｃｍ−１に上がるとＪｃ ＝ＩＸ１０’ ｃｍ−２にお
ける利得βが１００から１０に低下したが、（ＮＨ４）
２Ｓｘ処理した＜０１１＞方向のＨＢＴは利得βが１０
５から６０に低下するに留まって、良好な特性を示した
。＜０１１＞方向以外のＨＢＴも利得βが１０５から５
０に低下するに留まって良好な特性を示した。
までエツチングする。同じく、コレクタコンタクト層に
パターニングして基板までエツチングする。その後、全
層をスライドエツチングし、ただちに （ＮＨ４） ２Ｓ、処理を１０分間行なった。その後、
絶縁膜としてＳｉＮ膜をＥＣＲ−ＣＶＤによって２００
０Ａの厚さで形成し、スペーサリフトオフを用いてエミ
ッタ・コレクタ及びベース電極を形成した。一方、比較
例として、同一工程で（ＮＨ４）２Ｓｘ処理を行なわな
いＨＢＴを作製した。種々のサイズのＨＢＴについて、
電流利得β（−ΔＩ ／ΔＩＢ）を測定した。その結果
、（ＮＨ４）２Ｓｘ処理していない通常のＨＢＴは、周
辺長／面積が１．５Ｘ１０３ｃｍ−’から４０Ｘ１０３
ｃｍ−１に上がるとＪｃ ＝ＩＸ１０’ ｃｍ−２にお
ける利得βが１００から１０に低下したが、（ＮＨ４）
２Ｓｘ処理した＜０１１＞方向のＨＢＴは利得βが１０
５から６０に低下するに留まって、良好な特性を示した
。＜０１１＞方向以外のＨＢＴも利得βが１０５から５
０に低下するに留まって良好な特性を示した。
第１実施例はエミッタアップＨＢＴについてのものであ
るか、コレクタアップのＨＢＴにも本発明は適用できる
。この場合には、特にコレクタ・ベース接合の露出部に
おいて、未結合手が硫黄と結合されることになる。コレ
クタアップ型のＡｌＧａ Ａｓ ／Ｇａ Ａｓ ＨＢＴ
の構造を、第２図に示す。同図において、コレクタ電極
１６およびエミッタ電極１８はＡｕ Ｇｅ ／Ｎｌ ／
Ｔｉ ／Ｐｔ ／Ａｕで形成され、ベース電極１７はＴ
ｉ ／Ｐｔ ／Ａｕで形成されている。また、絶縁膜１
９はＥＣＲＣＶ Ｄ ｌ： 、ＪニルＳ Ｉ Ｎ ヤＳ
ｉＯ２ニヨり形成されている。
るか、コレクタアップのＨＢＴにも本発明は適用できる
。この場合には、特にコレクタ・ベース接合の露出部に
おいて、未結合手が硫黄と結合されることになる。コレ
クタアップ型のＡｌＧａ Ａｓ ／Ｇａ Ａｓ ＨＢＴ
の構造を、第２図に示す。同図において、コレクタ電極
１６およびエミッタ電極１８はＡｕ Ｇｅ ／Ｎｌ ／
Ｔｉ ／Ｐｔ ／Ａｕで形成され、ベース電極１７はＴ
ｉ ／Ｐｔ ／Ａｕで形成されている。また、絶縁膜１
９はＥＣＲＣＶ Ｄ ｌ： 、ＪニルＳ Ｉ Ｎ ヤＳ
ｉＯ２ニヨり形成されている。
以上の通り、パッシベーション膜としての絶縁膜の形成
前に、硫黄によるパッシベーション処理をしておくと、
ＨＢＴの特性向上を実現できる。
前に、硫黄によるパッシベーション処理をしておくと、
ＨＢＴの特性向上を実現できる。
本発明者は、この効果の更なる増大を実現すべく、次の
点について更に検討を加えた。
点について更に検討を加えた。
その第１は、硫黄パッシベーション処理に先立ち、リン
酸系エッチャントで軽く表面層を除去しておく効果の点
である。ここでは、エツチング後の結晶面が逆メサ状及
び順メサ状となる逆メサエッチャントの代表的なものと
して、ＮＨ４ＯＨ系とＨ２ＳＯ４系エッチャントを用い
、これによる前処理の効果と、全方向で順メサ状を与え
るエッチャントであるリン酸系エッチャントによる前処
理の効果とを対比した。第２は、パッシベーション膜と
しての絶縁膜の成膜法として、ＥＣＲ−ＣＶＤ法を採用
したときの効果の点である。ここでは、プラズマＣＶＤ
法や熱ＣＶＤ法、スパッタ法などの各種の方法でパッシ
ベーション膜を形成し、これをＥＣＲ−ＣＶＤによるパ
ッシベーション膜と対比した。第３は、パッシベーショ
ン絶縁膜形成後のアニールの効果の点である。この場合
には、共ｉ： Ｅ ＣＲ−ＣＶ Ｄ法によるＳＩＮとＳ
］ ０２を対比し、効果を調べた。以下、これらにつ
いて順次に説明する。
酸系エッチャントで軽く表面層を除去しておく効果の点
である。ここでは、エツチング後の結晶面が逆メサ状及
び順メサ状となる逆メサエッチャントの代表的なものと
して、ＮＨ４ＯＨ系とＨ２ＳＯ４系エッチャントを用い
、これによる前処理の効果と、全方向で順メサ状を与え
るエッチャントであるリン酸系エッチャントによる前処
理の効果とを対比した。第２は、パッシベーション膜と
しての絶縁膜の成膜法として、ＥＣＲ−ＣＶＤ法を採用
したときの効果の点である。ここでは、プラズマＣＶＤ
法や熱ＣＶＤ法、スパッタ法などの各種の方法でパッシ
ベーション膜を形成し、これをＥＣＲ−ＣＶＤによるパ
ッシベーション膜と対比した。第３は、パッシベーショ
ン絶縁膜形成後のアニールの効果の点である。この場合
には、共ｉ： Ｅ ＣＲ−ＣＶ Ｄ法によるＳＩＮとＳ
］ ０２を対比し、効果を調べた。以下、これらにつ
いて順次に説明する。
まず、本発明者は、硫黄パッシベーション処理に先立つ
各種エッチャントによる処理の効果をＰＬ（螢光）強度
で比較した。
各種エッチャントによる処理の効果をＰＬ（螢光）強度
で比較した。
その結果を第３図に示す。図示の通り、Ｈ３Ｐ０４を含
むエッチャントで軽くエツチングしたときには、バンド
端に対応する波長でＰＬ強度が高くなっている。これに
対し、アンモニア系あるいは硫酸系エッチャントのよう
な、いわゆる逆メサエッチャントで処理したときには、
大きな改善がされていないのが理解できる。ここで、逆
メサエッチャントとはエツチング面か逆メサ状及び順メ
サ状となるものを指し、リン酸系エッチャントではエツ
チング面が全方向とも順メサ状となるので、ここでは順
メサエッチャントと呼ぶ。
むエッチャントで軽くエツチングしたときには、バンド
端に対応する波長でＰＬ強度が高くなっている。これに
対し、アンモニア系あるいは硫酸系エッチャントのよう
な、いわゆる逆メサエッチャントで処理したときには、
大きな改善がされていないのが理解できる。ここで、逆
メサエッチャントとはエツチング面か逆メサ状及び順メ
サ状となるものを指し、リン酸系エッチャントではエツ
チング面が全方向とも順メサ状となるので、ここでは順
メサエッチャントと呼ぶ。
次に、本発明者は、各成膜法によるＰＬ（蛍光）強度の
比較を行なった。
比較を行なった。
この結果を第４図に示す。図中の曲線（ａ）は硫黄パッ
シベーション処理の後にＥＣＲ−ＣＶＤで絶縁膜を形成
した結果であり、バンド端における高いＰＬ強度が得ら
れている。図中の曲線（ｂ）は、硫黄パッシベーション
処理を施したが絶縁膜は形成しなかった場合のものであ
る。これらにより、ＥＣＲ−ＣＶＤ法を用いると、硫黄
パッシベーション処理の効果が全く劣化しないのがわか
る。
シベーション処理の後にＥＣＲ−ＣＶＤで絶縁膜を形成
した結果であり、バンド端における高いＰＬ強度が得ら
れている。図中の曲線（ｂ）は、硫黄パッシベーション
処理を施したが絶縁膜は形成しなかった場合のものであ
る。これらにより、ＥＣＲ−ＣＶＤ法を用いると、硫黄
パッシベーション処理の効果が全く劣化しないのがわか
る。
これは、ＥＣＲ−ＣＶＤ装置ではプラズマ発生室と成膜
室が異なるため、プラズマシャワーかＧａＡｓ系半導体
にダメージを与えないためと考えられる。
室が異なるため、プラズマシャワーかＧａＡｓ系半導体
にダメージを与えないためと考えられる。
曲線（Ｃ）はスパッタ法、（ｄ）は熱ＣＶＤ法による成
膜をしたときのものである。硫黄パッシベーション処理
の効果が、ＥＣＲ−ＣＶＤ法に比べて劣化しているのが
わかる。曲線（ｅ）はＲＦ＝１３．５６ＭＨｚでのブラ
ズ７ＣＶＤ法、曲線（ｇ）はＲＦ＝５０ＫＨｚでのプラ
スＴＣＶＤ法で絶縁膜を形成したときのものである。硫
黄パッシベーション処理の効果か、大きく劣化している
のがわかる。なお、曲線（ｆ）は何らの処理もしなかっ
た場合である。
膜をしたときのものである。硫黄パッシベーション処理
の効果が、ＥＣＲ−ＣＶＤ法に比べて劣化しているのが
わかる。曲線（ｅ）はＲＦ＝１３．５６ＭＨｚでのブラ
ズ７ＣＶＤ法、曲線（ｇ）はＲＦ＝５０ＫＨｚでのプラ
スＴＣＶＤ法で絶縁膜を形成したときのものである。硫
黄パッシベーション処理の効果か、大きく劣化している
のがわかる。なお、曲線（ｆ）は何らの処理もしなかっ
た場合である。
次に、本発明者は、絶縁膜形成後のアニールの影響を調
べた。
べた。
その結果を第５図に示す。ＥＣＲ−ＣＶＤ法で形成した
ＳｉＮ膜は、３８０〜５２０℃の温度条件、特に４００
〜５００℃でアニールしたときに、ＰＬ強度が改善され
ている。これに対し、ＥＣＲ−ＣＶＤ法を用いた場合で
もＳ ｊＯ２膜のときには、アニールによって改善が見
られない。なお、上記のアニールは窒素ガス雰囲気中で
、３０分間おこなった。
ＳｉＮ膜は、３８０〜５２０℃の温度条件、特に４００
〜５００℃でアニールしたときに、ＰＬ強度が改善され
ている。これに対し、ＥＣＲ−ＣＶＤ法を用いた場合で
もＳ ｊＯ２膜のときには、アニールによって改善が見
られない。なお、上記のアニールは窒素ガス雰囲気中で
、３０分間おこなった。
最後に、本発明はエミッタアップのＨＢＴを試作するこ
とにより、本発明の効果を検討した。
とにより、本発明の効果を検討した。
まず、第１図に示すようなＨＢＴのメサ構造を形成し、
ＨＰＯ：ＨＯ：Ｈ０
−３：１：１００
のエッチャントで表面を約５０Ａ除去して清浄表面とし
た、次に、（ＮＨ４）２Ｓｘ溶液に１０分間浸漬し、約
２０秒間の水洗をして窒素ブローで水分を除去した。そ
して、ＥＣＲ−ＣＶＤ法により、ＳｉＮによるパッシベ
ーション膜を堆積し、窒素ガス雰囲気中で４５０℃、３
０分間の熱処理をした。このＨＢＴについては、周辺長
／面積が１．５Ｘ１０ａｏ かり４０Ｘ１０”ａｍ−
１に上がると、Ｊ −ＩＸ１０’ｃｍ−２における利
得βが１０５から７５に低下するに止まった。これに対
し、ＨＰＯ系エッチャントに代えてＮＨ４ＯＨ系エッチ
ャントで処理し、パッシベーション膜をプラズマＣＶＤ
で形成したものでは、利得βは１０５から５０に低下し
、硫黄パッシベーション処理をしていないものでは、利
得βは１０５から１０に低下した。
た、次に、（ＮＨ４）２Ｓｘ溶液に１０分間浸漬し、約
２０秒間の水洗をして窒素ブローで水分を除去した。そ
して、ＥＣＲ−ＣＶＤ法により、ＳｉＮによるパッシベ
ーション膜を堆積し、窒素ガス雰囲気中で４５０℃、３
０分間の熱処理をした。このＨＢＴについては、周辺長
／面積が１．５Ｘ１０ａｏ かり４０Ｘ１０”ａｍ−
１に上がると、Ｊ −ＩＸ１０’ｃｍ−２における利
得βが１０５から７５に低下するに止まった。これに対
し、ＨＰＯ系エッチャントに代えてＮＨ４ＯＨ系エッチ
ャントで処理し、パッシベーション膜をプラズマＣＶＤ
で形成したものでは、利得βは１０５から５０に低下し
、硫黄パッシベーション処理をしていないものでは、利
得βは１０５から１０に低下した。
以上、詳細に説明した通り本発明では、未結合手の生じ
やすい第１、第２の半導体の接合部の露出部分は、露出
後に硫黄パッシベーションが施されるので、上記未結合
手を減少させることが可能になる。さらに、リン酸エッ
チャントによる表面層除去や、絶縁膜形成後のアニール
を組み合せることで、未結合手減少の効果を更に高めこ
とができる。このため、本質的に未結合手を減らし、再
結合中心を減らす事により、電流利得が十分に高く、し
かも微細サイズのＨＢＴを簡単な工程で作製することが
できる。
やすい第１、第２の半導体の接合部の露出部分は、露出
後に硫黄パッシベーションが施されるので、上記未結合
手を減少させることが可能になる。さらに、リン酸エッ
チャントによる表面層除去や、絶縁膜形成後のアニール
を組み合せることで、未結合手減少の効果を更に高めこ
とができる。このため、本質的に未結合手を減らし、再
結合中心を減らす事により、電流利得が十分に高く、し
かも微細サイズのＨＢＴを簡単な工程で作製することが
できる。
第１図は本発明の第１実施例を適用しうるエミッタアッ
プＨＢＴの断面図、第２図は本発明の第２実施例を適用
しうるコレクタアップＨＢＴの断面図、第３図はリン酸
系エッチャントによる前処理の効果を示す図、第４図は
各成膜法による効果の差異を示す図、第５図はアニール
の効果を示す図である。 １０・・・基板、１１−・・コレクタコンタクト層、１
２・・コレクタ層、１３・・・ベース層、１４・・・エ
ミッタ層、１５−＝エミッタコンタクト層、１６・・・
コレクタ電極、１７・・・ベース電極、１８・・・エミ
ッタ電極、１９・・・絶縁膜。
プＨＢＴの断面図、第２図は本発明の第２実施例を適用
しうるコレクタアップＨＢＴの断面図、第３図はリン酸
系エッチャントによる前処理の効果を示す図、第４図は
各成膜法による効果の差異を示す図、第５図はアニール
の効果を示す図である。 １０・・・基板、１１−・・コレクタコンタクト層、１
２・・コレクタ層、１３・・・ベース層、１４・・・エ
ミッタ層、１５−＝エミッタコンタクト層、１６・・・
コレクタ電極、１７・・・ベース電極、１８・・・エミ
ッタ電極、１９・・・絶縁膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、構成元素として少くともガリウムまたは砒素を含む
第１の半導体からなるベース層上に、構成元素として少
くともガリウムまたは砒素を含みバンドギャップが前記
第１の半導体より大きい第２の半導体からなるエミッタ
層を形成し、当該エミッタ層とベース層の上側部分とを
所定領域で除去してメサ構造とするヘテロ接合バイポー
ラトランジスタの製造方法において、 前記メサ構造の形成後に硫黄で表面処理をして前記エミ
ッタ層と前記ベース層の接合部の露出部分に硫黄パッシ
ベーションを施し、しかる後に絶縁膜を被覆する工程を
含む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。 ２、前記硫黄で表面処理するに先立って、リン酸系エッ
チャントによる処理を施す請求項１記載のヘテロ接合バ
イポーラトランジスタの製造方法。 ３、前記絶縁膜を被覆する工程は、ＥＣＲ−ＣＶＤ法に
より絶縁膜を被覆する工程である請求項１記載のヘテロ
接合バイポーラトランジスタの製造方法。 ４、前記絶縁膜を被覆する工程は、ＥＣＲ−ＣＶＤ法に
よりＳｉＮ膜を被覆し、次いで３８０〜５２０℃で熱処
理する工程を含む請求項１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、前記第１および第２の半導体は、構成元素としてア
ルミニウム、インジウム、リン、アンチモンの少なくと
もいずれかを含む請求項１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、構成元素として少くともガリウムまたは砒素を含む
第１の半導体からなるベース層上に、構成元素として少
くともガリウムまたは砒素を含みバンドギャップが前記
第１の半導体より大きい第２の半導体からなるコレクタ
層を形成し、当該コレクタ層とベース層の上側部分とを
所定領域で除去してメサ構造とするヘテロ接合バイポー
ラトランジスタの製造方法において、 前記メサ構造の形成後に硫黄で表面処理をして前記コレ
クタ層と前記ベース層の接合部の露出部分に硫黄パッシ
ベーションを施し、しかる後に絶縁膜を被覆する工程を
含む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。 ７、前記硫黄で表面処理するに先立って、リン酸系エッ
チャントによる処理を施す請求項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、前記絶縁膜を被覆する工程は、ＥＣＲ−ＣＶＤ法に
より絶縁膜を被覆する工程である請求項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。 ９、前記絶縁膜を被覆する工程は、ＥＣＲ−ＣＶＤ法に
よりＳｉＮ膜を被覆し、次いで３８０〜５２０℃で熱処
理する工程を含む請求項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。 １０、前記第１および第２の半導体は、構成元素として
アルミニウム、インジウム、リン、アンチモンの少なく
ともいずれかを含む請求項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。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA002042467A CA2042467A1 (en) | 1990-05-14 | 1991-05-13 | Method of making heterojunction bipolar transistor |
| EP19910107774 EP0460429A3 (en) | 1990-05-14 | 1991-05-14 | Method of making heterojunction bipolar transistor |
| KR1019910007726A KR950001145B1 (ko) | 1990-05-14 | 1991-05-14 | 헤테로접합 쌍극성 트랜지스터의 제조방법 |
| US08/020,461 US5264379A (en) | 1990-05-14 | 1993-02-22 | Method of making a hetero-junction bipolar transistor |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-123895 | 1990-05-14 | ||
| JP12389590 | 1990-05-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0472632A true JPH0472632A (ja) | 1992-03-06 |
Family
ID=14871997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2204530A Pending JPH0472632A (ja) | 1990-05-14 | 1990-08-01 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0472632A (ja) |
| KR (1) | KR950001145B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06232150A (ja) * | 1992-09-04 | 1994-08-19 | Sony Tektronix Corp | ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ集積回路の製造方法 |
-
1990
- 1990-08-01 JP JP2204530A patent/JPH0472632A/ja active Pending
-
1991
- 1991-05-14 KR KR1019910007726A patent/KR950001145B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06232150A (ja) * | 1992-09-04 | 1994-08-19 | Sony Tektronix Corp | ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ集積回路の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR950001145B1 (ko) | 1995-02-11 |
| KR910020929A (ko) | 1991-12-20 |
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