JPH05152318A - ヘテロ接合バイポーラトランジスタとその製造方法 - Google Patents

ヘテロ接合バイポーラトランジスタとその製造方法

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JPH05152318A
JPH05152318A JP31612491A JP31612491A JPH05152318A JP H05152318 A JPH05152318 A JP H05152318A JP 31612491 A JP31612491 A JP 31612491A JP 31612491 A JP31612491 A JP 31612491A JP H05152318 A JPH05152318 A JP H05152318A
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JP
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layer
metal layer
electrode
emitter
metal
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JP31612491A
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English (en)
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Shinichi Tanaka
愼一 田中
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 最小限のプロセスにより、高温アニールを行
っても電極の劣化のない、信頼性の高いヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタを実現する。 【構成】 半導体基板1上に、コレクタ層3,ベース層
4,エミッタ層5の主要な層が順次積層されたヘテロ接
合バイポーラトランジスタであり、エミッタメサの上に
少なくとも2層以上の多層メタル構造71,72,7
3,74を有するエミッタ電極が形成されており、ベー
ス電極がベース層の上、並びにエミッタ電極の上に形成
される製造工程において、エミッタ電極を構成する多層
メタル構造の最上段のメタル層74は、その融点がエミ
ッタ電極と接するベース電極メタル層81の融点よりも
高いものを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、信頼性にすぐれた高性
能なヘテロ接合バイポーラトランジスタとその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(H
BT)の高性能化を図るためには、エミッタ・ベース構
造のセルフアライン化、並びに電極微細化が重要な課題
である。これらを実現するために、HBTの製造工程は
ますます複雑さを増しており、製造コストが高くなる傾
向にあるので、簡略化されたセルフアラインプロセスが
望まれている。例えば、はじめにエミッタ電極を形成
し、セルフアライン的にベース電極を形成する製造工程
において、エミッタ電極上に付着したベース電極材を除
去せずにそのままエミッタ電極として残す方法なども簡
略化プロセスの一例である。
【0003】以下に、図5および図6を用いて、InP
/InGaAs HBTを例にあげて、従来のHBTの
製造方法を説明する。図5(a)において、半絶縁性I
nP基板ウェハ1の上にMBEによりn+ −InGaA
s(シリコン不純物ドーピング濃度:1×1019
-3)からなる厚み5000オングストロームのサブコ
レクタ層2、n- −InGaAs(シリコン不純物ドー
ピング濃度:5×1016cm-3)からなる厚み5000
オングストロームのコレクタ層3、p+ −InGaAs
(ベリリウム不純物ドーピング濃度:4×1019
-3)からなる厚み1000オングストロームのベース
層4、N−InP(シリコン不純物ドーピング濃度:5
×1017cm-3)からなる厚み3000オングストロー
ムのエミッタ層5、n+ −InGaAs(シリコン不純
物ドーピング濃度:1×1019cm-3)からなる厚み2
000オングストロームのエミッタコンタクト層6を順
次成長している。次にリフトオフ法により、500オン
グストロームのチタンからなる第1のメタル層71、5
00オングストロームの白金からなる第2のメタル層7
2、1000オングストロームの金からなる第3のメタ
ル層73という構成のエミッタ電極を形成する。ここ
で、チタン層71は電極と半導体との密着性向上の役目
を果たし、また第2のメタル層である白金は高融点メタ
ルであるので、チタン層71が高温熱処理において主要
電極層である金層73と拡散反応することを防止する、
バリア層としての役目を果たす。次に図5(b)におい
て、エミッタ電極をマスクとして燐酸,過酸化水素水,
水の混合エッチング液により、エミッタキャップ層6を
エッチングし、さらに燐酸と塩酸の混合エッチング液に
よりエミッタ層5をエッチングし、ベース層4を露出す
る。後者のエッチング液はInPをInGaAsに対し
て選択的にエッチングするので、エミッタ層5のみ側面
が横方向にエッチングされたメサ形状になる。次に図6
(c)において、リフトオフ法により、500オングス
トロームのチタンからなる第1のメタル層81、500
オングストロームの白金からなる第2のメタル層82、
1000オングストロームの金からなる第3のメタル層
83からなるベース電極を形成する。このとき、ベース
電極メタルの一部はエミッタ電極の上に上乗せされるの
で最終的にエミッタ電極は厚くなる。次に図6(d)に
おいて、ベース層4,コレクタ層3をエッチングしてサ
ブコレクタ2を露出し、エミッタ電極,ベース電極と同
様、リフトオフ法により、500オングストロームのチ
タンからなる第1のメタル層91、500オングストロ
ームの白金からなる第2のメタル層92、1000オン
グストロームの金からなる第3のメタル層93からなる
コレクタ電極を形成する。最後にInGaAsと電極と
の接触抵抗を改善するために350℃でアニールを行う
とHBTは完成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の製造工程
では、エミッタ電極の上にベース電極メタルが付加され
るので、最終的なエミッタ電極は厚くなる。これは高電
流密度動作におけるデバイスの信頼性の向上に寄与する
が、エミッタ電極の金からなるメタル層73にはベース
電極のチタン層81が直接接触することになる。金層7
3とチタン層81との間には拡散バリア層が存在しない
ので、アニールを行うと金とチタンの共晶化が起こり、
電極抵抗率の増大とともに電極表面のモホロジー劣化の
原因となる。従って、これを防ぐためには、エミッタ電
極の上に付着したベース電極を除去する工程をとる必要
がある。
【0005】図7は従来のHBTの製造方法において、
エミッタ電極上のベース電極を除去する方法を示す図で
ある。図において、ウェハはフォトレジスト10で平坦
化され、酸素プラズマエッチングによりエミッタ電極の
表面が露出される。次にアルゴンイオン(図中11)を
用いたイオンミリングにより、金からなる第3のベース
メタル層83、白金からなる第2のベースメタル層8
2、チタンからなる第1のベースメタル層81が順次除
去される。これにより、アニールを行ってもチタンと金
が共晶化を起こす恐れもなくなるが、工程数が増加する
という欠点がある。
【0006】本発明の目的は、ベース電極がエミッタ電
極の上に付着した状態でHBTを完成させる上で、デバ
イス特性がアニールによって劣化しないような製造工程
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に、コレクタ層,ベース層,エミッタ層が順次形成され
たヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、メサ状
のエミッタと、そのエミッタメサの上に形成された少な
くとも2層以上の多層メタル構造を有するエミッタ電極
と、前記ベース層に形成されたベース電極が、前記エミ
ッタ電極上にも形成され、前記エミッタ電極の最上段の
メタル層の金属の融点が、このメタル層と接するベース
メタル層の金属の融点より高いことを特徴とする。
【0008】また本発明は、半導体基板上に、コレクタ
層,ベース層,エミッタ層の主要な層を順次積層するヘ
テロ接合バイポーラトランジスタの製造方法において、
エミッタメサの上に少なくとも2層以上の多層メタル構
造を有するエミッタ電極を形成する工程と、ベース電極
を前記ベース層の上、並びに前記エミッタ電極の上に形
成する工程とを有し、前記エミッタ電極を構成する多層
メタル構造の最上段のメタル層を、その融点が、前記エ
ミッタ電極と接するベース電極メタル層の融点よりも高
い金属で形成することを特徴とする。
【0009】
【作用】第1のベースメタル層であるチタンが、エミッ
タ電極の白金メタル層と接触するので、高温アニールを
行ってもチタンがエミッタ電極の金メタル層と共晶化す
る恐れがない。その結果、エミッタ電極に付着したベー
ス電極を除去する工程を余分に加える必要がないばかり
でなく、安定した厚いエミッタ電極が得られるので信頼
性の高いデバイス動作が得られる。
【0010】
【実施例】以下に、図1および図2を用いて、本発明に
よるHBTの製造方法を説明する。図1(a)におい
て、半絶縁性InP基板ウェハ1の上に、MBEにより
+ −InGaAs(シリコン不純物ドーピング濃度:
1×1019cm-3)からなる厚み5000オングストロ
ームのサブコレクタ層2、n- −InGaAs(シリコ
ン不純物ドーピング濃度:5×1016cm-3)からなる
厚み5000オングストロームのコレクタ層3、p+
InGaAs(ベリリウム不純物ドーピング濃度:4×
1019cm-3)からなる厚み1000オングストローム
のベース層4、N−InP(シリコン不純物ドーピング
濃度:5×1017cm-3)からなる厚み3000オング
ストロームのエミッタ層5、n+ −InGaAs(シリ
コン不純物ドーピング濃度:1×1019cm-3)からな
る厚み2000オングストロームのエミッタコンタクト
層6を順次成長する。
【0011】次にリフトオフ法により、500オングス
トロームのチタンからなる第1のメタル層71、500
オングストロームの白金からなる第2のメタル層72、
1000オングストロームの金からなる第3のメタル層
73、500オングストロームの白金からなる第4のメ
タル層74という構成のエミッタ電極を形成する。ここ
で、チタン層71は電極と半導体との密着性向上の役目
を果たし、白金層72はチタン層71が高温熱処理にお
いて主要電極層である金層73と拡散・反応することを
防止する拡散バリア層である。
【0012】次に図1(b)において、エミッタ電極を
マスクとして燐酸,過酸化水素水,水の混合エッチング
液により、エミッタキャップ層6をエッチングし、さら
に燐酸と塩酸の混合エッチング液によりエミッタ層5を
エッチングし、ベース層4を露出する。後者のエッチン
グ液はInPをInGaAsに対して選択的にエッチン
グするので、エミッタ層5のみ側面が横方向にエッチン
グされたメサ形状になる。
【0013】次に、図2(c)において、リフトオフ法
により、500オングストロームのチタンからなる第1
のメタル層81、500オングストロームの白金からな
る第2のメタル層82、1000オングストロームの金
からなる第3のメタル層83という構成のベース電極を
形成する。このとき、ベース電極メタルの一部はエミッ
タ電極の上に上乗せされる。
【0014】次に図2(d)において、ベース層4,コ
レクタ層3をエッチングしてサブコレクタ2を露出し、
エミッタ電極,ベース電極と同様、リフトオフ法によ
り、500オングストロームのチタンからなる第1のメ
タル層91、500オングストロームの白金からなる第
2のメタル層92、1000オングストロームの金から
なる第3のメタル層93からなるコレクタ電極を形成す
る。
【0015】最後にInGaAsと電極との接触抵抗を
改善するために350℃でアニールを行うとHBTは完
成する。
【0016】図3は、本発明の第2の実施例を示す図で
ある。製造工程は図1および図2に示す工程と殆ど同じ
であるが、エミッタ電極は、500オングストロームの
チタンからなる第1のメタル層71、1500オングス
トロームの白金からなる第2のメタル層72という構成
になっている。
【0017】図4に示す本発明の第3の実施例において
は、エミッタ電極は、2000オングストロームのタン
グステンシリサイド膜からなる第1のメタル層70、5
00オングストロームのチタンからなる第2のメタル層
71、500オングストロームの白金からなる第3のメ
タル層72、1000オングストロームの金からなる第
4のメタル層73、500オングストロームの白金から
なる第5のメタル層74という構成になっており、第5
から第2のメタル層に至るまでの部分、および第1のメ
タル層の部分が、各々イオンミリングおよび反応性イオ
ンエッチング(RIE)を用いてエッチング加工され
る。その後の工程は、図1および図2に示す実施例の場
合と同じである。
【0018】
【発明の効果】エミッタ電極に付着したベース電極を除
去する工程なしに、高温アニール処理に耐えられる、信
頼性の大きいデバイスが実現される。その結果、最小限
のプロセス工程数で高性能なデバイスを実現するHBT
プロセスが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるHBT製造方法の第1の実施例を
示す図である。
【図2】本発明によるHBT製造方法の第1の実施例を
示す図である。
【図3】本発明によるHBT製造方法の第2の実施例を
示す図である。
【図4】本発明によるHBT製造方法の第3の実施例を
示す図である。
【図5】HBTの製造方法の従来例を示す図である。
【図6】HBTの製造方法の従来例を示す図である。
【図7】HBTの製造方法の従来例を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 サブコレクタ層 3 コレクタ層 4 ベース層 5 エミッタ層 6 エミッタキャップ層 71,72,73,74 エミッタ電極の各メタル層 81,82,83 ベース電極の各メタル層 91,92,93 コレクタ電極の各メタル層 10 フォトレジスト 11 アルゴンイオン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板上に、コレクタ層,ベース層,
    エミッタ層が順次形成されたヘテロ接合バイポーラトラ
    ンジスタにおいて、メサ状のエミッタと、そのエミッタ
    メサの上に形成された少なくとも2層以上の多層メタル
    構造を有するエミッタ電極と、前記ベース層に形成され
    たベース電極が、前記エミッタ電極上にも形成され、前
    記エミッタ電極の最上段のメタル層の金属の融点が、こ
    のメタル層と接するベースメタル層の金属の融点より高
    い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. 【請求項2】半導体基板上に、コレクタ層,ベース層,
    エミッタ層の主要な層を順次積層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、エミッタメサの
    上に少なくとも2層以上の多層メタル構造を有するエミ
    ッタ電極を形成する工程と、ベース電極を前記ベース層
    の上、並びに前記エミッタ電極の上に形成する工程とを
    有し、前記エミッタ電極を構成する多層メタル構造の最
    上段のメタル層を、その融点が、前記エミッタ電極と接
    するベース電極メタル層の融点よりも高い金属で形成す
    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。
JP31612491A 1991-11-29 1991-11-29 ヘテロ接合バイポーラトランジスタとその製造方法 Pending JPH05152318A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5554860A (en) * 1993-11-22 1996-09-10 Texas Instruments Incorporated Resonant tunneling transistor noise generator
US6781165B2 (en) 2002-03-26 2004-08-24 Fujitsu Quantum Devices Limited Hetero-junction bipolar transistor with gold out-diffusion barrier made from InP or InGaP

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05109756A (ja) * 1991-04-05 1993-04-30 American Teleph & Telegr Co <Att> 半導体デバイス製造方法

Patent Citations (1)

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