JPH05129322A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH05129322A
JPH05129322A JP28846491A JP28846491A JPH05129322A JP H05129322 A JPH05129322 A JP H05129322A JP 28846491 A JP28846491 A JP 28846491A JP 28846491 A JP28846491 A JP 28846491A JP H05129322 A JPH05129322 A JP H05129322A
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JP
Japan
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region
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JP28846491A
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English (en)
Inventor
Akihiko Okamoto
明彦 岡本
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 素子製造プロセスが容易で、ヘテロ接合型ト
ランジスタのバイポーラ動作を妨げることなく電極配線
の際に問題となるメサエッチング段差を小さくすること
が可能となる半導体装置の製造方法を提供する。 【構成】 NPN型ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
の場合、半絶縁性基板に、サブコレクタ領域を形成し、
コレクタ層をエピタキシャル成長し、サブコレクタ領域
およびコレクタ層に高濃度n型導電領域を形成し、ベー
ス層およびベース層より電子親和力と禁制帯幅の和の大
きいエミッタ層を設け、イオン注入等により素子間に位
置するコレクタ層及びベース層を絶縁化し、n型導電領
域にコレクタ電極を形成する工程より構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特に多層半導体層を含むヘテロ接合型バイポー
ラトランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置において近年ますます高集積
化,高速化が進んでおり、特にIII −V族化合物のヘテ
ロ接合型バイポーラトランジスタにおいてはその高速化
集積化が重要であり、素子サイズの縮小化やベース抵抗
の低減化をはかり特性の向上がはかられている。III −
V族化合物のヘテロ接合型バイポーラトランジスタ(H
BT)たとえばエミッタ,コレクタがn型、ベースがp
型半導体層よりなる場合、エミッタ層の電子親和力と禁
制帯幅の和はベース層のそれよりも大きくとり、ベース
中の正孔がエミッタへ流れるのを防ぐ構造をとる。した
がって、エミッタ注入効率を高く保ちつつベースの不純
物濃度を大きくとれ、ベース抵抗を下げることができ
る。
【0003】このような構造の作製は、分子線エピタキ
シャル(MBE)法や有機金属気相成長(MOCVD)
法等を用いて、たとえばサブコレクタ層,コレクタ層,
ベース層,エミッタ層を順次エピタキシャル成長させる
手法がとられる。さらにベース層およびエミッタ層への
電極は、メサエッチングと電極蒸着により形成される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のよ
うなMBE法等によりエピタキシャル成長法のみを用い
てサブコレクタ層,コレクタ層,ベース層,エミッタ層
を形成する場合、不要なエミッタ層,ベース層,コレク
タ層をエッチング除去し、エミッタ電極,ベース電極,
コレクタ電極を形成する。
【0005】このとき、エミッタ層は約4000オング
ストローム、ベース層は800オングストローム、コレ
クタ層は5000オングストロームであり、メサエッチ
ングによって全ての段差は1μm近くにもなる。エミッ
タ電極を引き出す場合、1μmの段差をへて電極のパッ
ド部分に達するが、この段差部分で、電極の厚みは薄く
なり、切れやすくなる。
【0006】本発明の目的は、段差部分で電極が切れる
ことなく電極配線することが可能となる半導体装置の製
造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明の半導体装置
の製造方法は、半絶縁性基板に、n型(またはp型)サ
ブコレクタ領域,n型(またはp型)コレクタ領域を形
成し、前記サブコレクタ領域およびコレクタ領域に高濃
度n型(またはp型)領域を形成し、p型(またはn
型)ベース層を順次設け、前記p型ベース層より電子親
和力と禁制帯幅の和の大きいn型(または前記n型ベー
ス層よりも電子親和力の小さいp型)のエミッタ層を設
け、エミッタ層の一部、もしくはエミッタ層およびベー
ス層の一部をエッチング除去し、イオン注入等により素
子間に位置するコレクタ層およびベース層を絶縁化し、
前記高濃度n型(またはp型)領域にコレクタ電極を形
成することを特徴とする。
【0008】第2の発明の半導体装置の製造方法は、半
絶縁性基板に、n型(またはp型)サブコレクタ領域、
n型(またはp型)コレクタ領域を形成し、前記サブコ
レクタ領域およびコレクタ領域に高濃度n型(またはp
型)領域を形成し、イオン注入等により素子間に位置す
るコレクタ層およびベース層を絶縁化し、p型(または
n型)ベース層を順次設け、前記p型ベース層より電子
親和力と禁制帯幅の和の大きいn型(または前記n型ベ
ース層よりも電子親和力の小さいp型)のエミッタ層を
設け、エミッタ層の一部およびベース層の一部をエッチ
ング除去し、前記高濃度n型(またはp型)領域にコレ
クタ電極を形成することを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明では、たとえばNPN型バイポーラトラ
ンジスタの場合、半絶縁性基板上のサブコレクタ領域,
コレクタ領域中に、イオン注入によって選択的に高濃度
n型領域が形成される。サブコレクタ領域にコレクタ電
極を形成する場合、高濃度n型領域に直接電極を形成す
ればよく、コレクタ層のエッチング工程は必要ない。し
たがって、段差はエミッタ層,ベース層のエッチングか
ら生じるのみで、従来の場合の1μmより、0.5μm
程度に減少する。この程度の段差では電極の切れは生じ
ない。
【0010】
【実施例】次に第1の発明の実施例について図面を参照
して説明する。
【0011】図1は実施例を説明するためのNPN型ヘ
テロ接合型バイポーラトランジスタの断面図である。
【0012】ガリウム砒素(以下GaAs)半絶縁基板
1にイオン注入により形成されたサブコレクタ領域2上
に、エピタキシャル成長により形成されたGaAsコレ
クタ層3,GaAsベース層5,アルミニウムガリウム
砒素(以下AlGaAs)エミッタ層6があり,金ゲル
マニウム・エミッタ電極7,金マンガン・ベース電極
8,金ゲルマニウムニッケル・コレクタ電極9が形成さ
れている。コレクタ電極9はサブコレクタ領域2および
コレクタ層3中に形成された高濃度n型領域4が配置さ
れており、エミッタ電極7より注入された電子はベース
層5、コレクタ層6を通り、サブコレクタ層2に到達す
る。そしてn型領域4を通り、コレクタ電極9に達す
る。また素子の外部の不必要なベース層5,コレクタ層
6は、イオン注入により絶縁化されており(領域1
0)、良好な素子間分離が施されている。
【0013】図2(a)〜(g)は、本発明の実施例を
説明するための工程順に配列した半導体チップの断面図
である。
【0014】まず図2(a)に示すように、半絶縁性G
aAs基板1上にイオン注入および熱処理によりn型サ
ブコレクタ領域2を形成する。次に図2(b)に示すよ
うに、コレクタ層3をエピタキシャル成長し、図2
(c)に示すように、珪素等のイオン注入によりサブコ
レクタ領域2およびコレクタ層3中に高濃度n型導電領
域4を形成する。次に図2(d)に示すように、ベース
層5,エミッタ層6をエピタキシャル成長し、図2
(e)に示すように、エッチングによりエミッタ層6の
一部を除去する。さらに図2(f)に示すように、イオ
ン注入により素子を分離し、ベース層5の一部をエッチ
ング除去し、エミッタ電極7,ベース電極8,コレクタ
電極9を順次形成する。
【0015】このような工程により、サブコレクタ領域
2にコレクタ電極9を形成する場合、高濃度n型領域に
直接電極を形成すればよく、コレクタ層3のエッチング
工程は必要ない。したがって、段差はエミッタ層6,ベ
ース層5のエッチングから生じるのみで、従来の場合に
比較し大きく減少する。この程度の段差では、電極の切
れは生じない。
【0016】次に第2の発明の実施例について図面を参
照して説明する。
【0017】図3(a)〜(g)は第2の本発明の実施
例を説明するための工程順に配列した半導体チップの断
面図である。
【0018】まず図3(a)に示すように、半絶縁性G
aAs基板1上にイオン注入および熱処理によりn型サ
ブコレクタ領域2を形成する。次に図3(b)に示すよ
うに、コレクタ層3をエピタキシャル成長し、図3
(c)に示すように、珪素等のイオン注入によりサブコ
レクタ領域2およびコレクタ層3中に高濃度n型導電領
域4を、さらにボロン等のイオン注入により絶縁領域1
0を形成する。次に図3(d)に示すように、ベース層
5,エミッタ層6をエピタキシャル成長し、図3(e)
に示すように、エッチングによりエミッタ層6の一部を
除去する。さらに図3(f)に示すように、ベース層5
の一部をエッチング除去し、エミッタ電極7,ベース電
極8,コレクタ電極9を順次形成する。
【0019】このような工程により、サブコレクタ領域
2にコレクタ電極9を形成する場合、高濃度n型領域に
直接電極を形成すればよく、コレクタ層3のエッチング
工程は必要ない。
【0020】第1の発明の実施例との違いは、素子間分
離のためのイオン注入の工程がベース層,コレクタ層の
エピタキシャル成長後になるか、前になるかであり、本
発明の主旨には影響しない。ただし、素子間分離のため
の注入後、エピタキシャル成長の熱工程がはいるが、そ
の熱工程により、絶縁特性が劣化したり、また絶縁領域
上に良好なエピタキシャル成長が起こらない場合、第1
の発明の実施例の工程がより好ましい。
【0021】第1および第2の実施例はサブコレクタ層
をイオン注入により形成したが、エピタキシャル成長に
よって形成してもよい。このとき、素子間分離のための
注入量を多くする必要があるが、エピタキシャル成長,
イオン注入等の工程数が少なくなる。
【0022】以上の実施例は本発明を制限するものでは
ない。すなわち実施例ではn型GaAsからなるGaA
sコレクタ層,p型からなるGaAsベース層,n型か
らなるAlGaAsエミッタ層を備えたNPN型ヘテロ
バイポーラトランジスタを用いて説明したが、他の半導
体材料,他の不純物,適切な構造を用いて任意に変更し
てもよい。また電極形成の工程は先行して行ってもよ
い。またその順序も任意に変更してもよい。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
を用いることにより、ヘテロ接合型トランジスタの場
合、イオン注入によって選択的に高濃度n型領域が形成
され、サブコレクタ領域にコレクタ電極を形成する場
合、高濃度n型領域に直接電極を形成すればよく、コレ
クタ層のエッチング工程は必要ない。したがって、段差
はエミッタ層,ベース層のエッチングから生じるので、
段差での電極の切れは生じない。したがって、歩留りの
高い半導体装置の製造方法であり、高制御性を維持し、
単体素子及び集積回路素子として広い応用分野を利用で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体装置の構造を示す断面図で
ある。
【図2】第1の発明の半導体装置の製造方法を示す図で
ある。
【図3】第2の発明の半導体装置の製造方法を示す図で
ある。
【符号の説明】 1 半絶縁型ガリウム砒素基板 2 サブコレクタ領域 3 コレクタ層 4 n型導電領域 5 ベース層 6 エミッタ層 7 エミッタ電極 8 ベース電極 9 コレクタ電極 10 絶縁領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半絶縁性基板に、n型(またはp型)サブ
    コレクタ領域,n型(またはp型)コレクタ領域を形成
    し、前記サブコレクタ領域およびコレクタ領域に高濃度
    n型(またはp型)領域を形成し、p型(またはn型)
    ベース層を順次設け、前記p型ベース層より電子親和力
    と禁制帯幅の和の大きいn型(または前記n型ベース層
    よりも電子親和力の小さいp型)のエミッタ層を設け、
    エミッタ層の一部、もしくはエミッタ層およびベース層
    の一部をエッチング除去し、イオン注入等により素子間
    に位置するコレクタ層およびベース層を絶縁化し、前記
    高濃度n型(またはp型)領域にコレクタ電極を形成す
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】半絶縁性基板に、n型(またはp型)サブ
    コレクタ領域、n型(またはp型)コレクタ領域を形成
    し、前記サブコレクタ領域およびコレクタ領域に高濃度
    n型(またはp型)領域を形成し、イオン注入等により
    素子間に位置するコレクタ層およびベース層を絶縁化
    し、p型(またはn型)ベース層を順次設け、前記p型
    ベース層より電子親和力と禁制帯幅の和の大きいn型
    (または前記n型ベース層よりも電子親和力の小さいp
    型)のエミッタ層を設け、エミッタ層の一部およびベー
    ス層の一部をエッチング除去し、前記高濃度n型(また
    はp型)領域にコレクタ電極を形成することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006202862A (ja) * 2005-01-19 2006-08-03 Sony Corp ヘテロ接合半導体装置及びその製造方法
CN103137471A (zh) * 2011-11-23 2013-06-05 上海华虹Nec电子有限公司 SiGe HBT工艺中的自隔离型寄生PNP器件的制造方法
CN103137677A (zh) * 2011-11-30 2013-06-05 上海华虹Nec电子有限公司 锗硅hbt工艺中的寄生横向型pnp三极管及制造方法

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