JPH05275446A - 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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JPH05275446A
JPH05275446A JP7066392A JP7066392A JPH05275446A JP H05275446 A JPH05275446 A JP H05275446A JP 7066392 A JP7066392 A JP 7066392A JP 7066392 A JP7066392 A JP 7066392A JP H05275446 A JPH05275446 A JP H05275446A
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JP
Japan
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film
emitter
mesa
insulating film
layer
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JP7066392A
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English (en)
Inventor
Takeshi Takahashi
剛 高橋
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の製造方法に関し、サイド・ウォ
ール状の絶縁膜を形成する際に半導体にダメージを与え
ることが少なく、且つ、セルフ・アライメント方式で形
成されるエミッタ電極とベース電極との分離を容易にし
て半導体などにダメージを与えることが少なくて済むよ
うにしようとする。 【構成】 メサを含めた全面をポリイミド膜20で覆っ
てから、メサをなす半導体の最上部であるn+ −InG
aAsエミッタ電極コンタクト層18が殆ど表出されな
い程度にエッチ・バックを行い、表出されたメサの側面
にSiO2 からなる絶縁膜21のサイド・ウォールを形
成し、絶縁膜21からなるサイド・ウォールをマスクと
してポリイミド膜20をサイド・ウォールに加工し、全
面にCr/Au膜を形成し、そのCr/Au膜で構成さ
れてメサの頂面に在るエミッタ電極22とp+ −GaA
sベース層15に在るベース電極23とを自己分離で独
立させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばヘテロ接合バイ
ポーラ・トランジスタ(heterojunction
bipolar transistor:HBT)な
ど、電極をセルフ・アライメント方式で形成することが
必要な半導体装置を製造する方法の改良に関する。
【0002】現在、HBTには、電極をセルフ・アライ
メント方式で形成するものが現れていて、そのような構
成にすると、エミッタとベース電極との間の距離が短く
なってベース抵抗が小さくなる為、最大発振周波数を高
めることができ、高周波特性を改善することができる
為、多くの研究・開発がなされているところであるが、
未だ、改善されなければならない点も多い。
【0003】
【従来の技術】図11乃至図14は電極をセルフ・アラ
イメント方式で形成するHBTを製造する工程の従来例
を解説する為の工程要所に於けるHBTを表す要部切断
側面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ詳細に説
明する。尚、各図では、本説明に必要な部分、即ち、エ
ミッタ及びベースの近傍のみを表してある。
【0004】図11参照 11−(1) ここでは、既に、p−GaAsベース層1上にメサをな
すエミッタ層2及びTi/Pt/Auからなるエミッタ
・コンタクト電極3が形成された段階にあり、それ以前
の製造工程は全て終わっているものとする。ここで、エ
ミッタ層2は、下から表面側に向かって、例えば、n−
AlGaAs層、n−GaAs層、n+ −InGaAs
層の三層からなっていて、n+−InGaAs層はエミ
ッタ電極コンタクト層と呼ばれることが多い。 11−(2) プラズマ化学気相堆積(plasma chemica
l vapourdeposition:P−CVD)
法を適用することに依り、SiO2 からなる絶縁膜4を
全面に形成する。
【0005】図12参照 12−(1) 反応性イオン・エッチング(reactive ion
etching:RIE)法を適用することに依り、
絶縁膜4の異方性エッチングを行ってメサの側面のみに
サイド・ウォール状に残るようにする。
【0006】図13参照 13−(1) スパッタリング法を適用することに依って、Ti/Pt
/Au膜、或いは、Cr/Au膜などの電極膜を全面に
形成する。尚、ここで適用する技法は真空蒸着法でも良
い。
【0007】図14参照 14−(1) Arイオンを用いたイオン・ミリング法を適用すること
に依り、電極膜に対して斜めイオン・ミリングを行って
切削すると、電極膜はサイド・ウォール状の絶縁膜4の
部分で分断され、エミッタ電極5並びにベース電極6が
形成される。
【0008】このようにして得られたHBTでは、エミ
ッタ電極に対してベース電極6はセルフ・アライメント
方式で形成されているので、エミッタ層2とベース電極
6との間の距離は極めて短いので、ベース抵抗値は小さ
く保たれ、高周波特性が向上するものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図11乃至図14につ
いて説明されたHBTには、大きく分けて、二つの問題
が存在する。
【0010】その一つは、工程11−(2)で絶縁膜4
を形成する際、イオンがメサ状エミッタ層2を叩くので
結晶にダメージが入ってしまい、素子特性を劣化させて
いること、そして、もう一つは、工程14−(1)でイ
オン・ミリング法に依る電極膜の切削を行う際、分離の
歩留りが良くない為、長時間に亙ってArイオン・ビー
ムの照射を行う傾向があり、従って、サイド・ウォール
状の絶縁膜4や電極膜が削れ過ぎたり、イオンがサイド
・ウォール状の絶縁膜4を突き抜けてメサ状エミッタ層
2に入ってしまい、これも結晶にダメージを与える原因
になっていることである。
【0011】本発明は、サイド・ウォール状の絶縁膜を
形成する際に半導体にダメージを与えることが少なく、
且つ、セルフ・アライメント方式で形成されるエミッタ
電極とベース電極との分離を容易にして半導体などにダ
メージを与えることが少なくて済むようにしようとす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に依る半導体装置
の製造方法に於いては、 (1)段差部分(例えばn−AlGaAsエミッタ層1
6やその他を含むメサ)を含めた全面を流動性の樹脂を
塗布して得られる第一の絶縁膜(例えばポリイミド膜2
0)で覆ってから該段差部分の半導体(例えばn+ −I
nGaAsエミッタ電極コンタクト層18)が殆ど表出
されない程度にエッチ・バックを行う工程と、次いで、
表出された段差部分の側面に第二の絶縁膜(例えばSi
2 からなる絶縁膜21)からなるサイド・ウォールを
形成する工程と、次いで、第二の絶縁膜からなるサイド
・ウォールをマスクとして第一の絶縁膜をサイド・ウォ
ールに加工する工程と、次いで、全面に金属膜(例えば
Cr/Au膜)を形成して段差部分の頂面(例えばTi
/Pt/Auからなるエミッタ引き出し電極19上)に
形成された部分と段差部分の下地面(例えばp+ −Ga
Asベース層15上)とに形成された部分とを自己分離
させてそれぞれ独立した電極(例えばエミッタ電極22
及びベース電極23)として形成する工程とが含まれて
なることを特徴とするか、或いは、
【0013】(2)前記(1)に於いて、第一の絶縁膜
からなるサイド・ウォールをサイド・エッチングしてか
ら全面に金属膜を形成して段差部分の頂面に形成された
部分と段差部分の下地面とに形成された部分とを自己分
離させてそれぞれ独立した電極として形成する工程が含
まれてなることを特徴とする。
【0014】
【作用】前記手段を採ることに依り、サイド・ウォール
を形成する際やエミッタ電極及びベース電極を形成する
際にメサのエミッタがイオンで叩かれてダメージを受け
ることは皆無となり、従って、それが原因で半導体装置
の特性が劣化することはなくなり、また、それを実現す
る工程として、流動性の樹脂を塗布してメサのサイド・
ウォールの一部を形成することが余分になるだけであ
り、それも半導体装置の製造には普遍的に用いられてい
る技術であって、その実施に何等の困難性もない。
【0015】
【実施例】図1乃至図10は本発明一実施例を解説する
為の工程要所に於けるHBTを表す要部切断側面図であ
り、以下、これ等の図を参照しつつ詳細に説明する。
【0016】図1参照 1−(1)例えば分子線エピタキシャル成長(mole
cular beam epitaxy:MBE)法を
適用することに依って、半絶縁性GaAs基板11上に
バッファ層12、コレクタ電極コンタクト層13、コレ
クタ層14、ベース層15、エミッタ層16、エミッタ
・キャップ層17、エミッタ電極コンタクト層18を成
長させる。
【0017】ここで成長させた各半導体層に関する主要
なデータを例示すると次の通りである。 バッファ層12について 材料:i−GaAs 厚さ:3000〔Å〕 コレクタ電極コンタクト層13について 材料:n+ −GaAs 不純物濃度:5×1018〔cm-3〕 厚さ:5000〔Å〕 コレクタ層14について 材料:n−GaAs 不純物濃度:3×1016〔cm-3〕 厚さ:4000〔Å〕 ベース層15について 材料:p+ −GaAs 不純物濃度:4×1019〔cm-3〕 厚さ:1000〔Å〕 エミッタ層16について 材料:n−AlGaAs 不純物濃度:5×1017〔cm-3〕 厚さ:1000〔Å〕 エミッタ・キャップ層17について 材料:n−GaAs 不純物濃度:5×1018〔cm-3〕 厚さ:1000〔Å〕 エミッタ電極コンタクト層18について 材料:n+ −InGaAs 不純物濃度:5×1019〔cm-3〕 厚さ:1000〔Å〕 尚、ベース層15はp+ −AlGaAsであっても良
い。
【0018】1−(2) 真空蒸着法を適用することに依り、厚さが例えば100
〔Å〕/900〔Å〕/2000〔Å〕であるTi/P
t/Au膜からなるエミッタを引き出し電極19を形成
する。
【0019】図2参照 2−(1) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、及び、
アルゴン・イオン・ミリング法を適用することに依り、
Ti/Pt/Au膜からなるエミッタ引き出し電極19
のエッチングを行う。 2−(2) 引き続いて、エッチング・ガスをCl2 系ガスとするE
CR(electron cycrotron res
onance)エッチング法を適用することに依り、エ
ミッタ電極コンタクト層18、エミッタ・キャップ層1
7、エミッタ層16の垂直なメサ・エッチングを行う。
この場合に適用するエッチング法としては、前記ECR
エッチング法の他、RIE法など適宜の技法を利用して
良い。また、ECRエッチング法を適用する場合、エッ
チング・ガスはCl2 系ガスの他にBCl3 系ガスを用
いることもできる。
【0020】図3参照 3−(1) スピン・コート法を適用することに依り、表面が略平坦
になる程度の厚さをもったポリイミド膜20を形成す
る。尚、ポリイミド膜20は、他の流動性樹脂、例えば
PMSS(polymethylsilsesquio
xane)やSOG(spin on glass)に
代替することができる。 3−(2) 例えば、温度250〔℃〕〜350〔℃〕とする熱処理
を行ってポリイミド膜20を硬化させる。
【0021】図4参照 4−(1) エッチング・ガスを例えば(CF4 +O2 )とするRI
E法を適用することに依り、ポリイミド膜20のエッチ
・バックを行い、エミッタを引き出す電極19の殆どが
表出された時点で停止する。
【0022】図5参照 5−(1) P−CVD法適用することに依り、厚さが例えば300
0〔Å〕であるSiO2 からなる絶縁膜21を全面に形
成する。尚、絶縁膜21の材料はSiO2の他にSiN
やSiONを用いて良い。
【0023】図6参照 6−(1) エッチング・ガスを(CHF3 +CF4 )とするRIE
法を適用することに依り、絶縁膜21の異方性エッチン
グを行って、メサの側面に被着されたもののみをサイド
・ウォールとして残し、他を全て除去する。
【0024】図7参照 7−(1) エッチング・ガスを(CF4 +O2 )とし、且つ、その
ガス圧力を上昇させたRIE法を適用することに依っ
て、サイド・ウォールの絶縁膜21をマスクとし、ポリ
イミド膜20の異方性エッチングを行い、サイド・ウォ
ールの絶縁膜21の下に同じくサイド・ウォールとして
残し、他を全て除去する。
【0025】図8参照 8−(1) エッチング・ガスを(CF4 +O2 )とするRIE法を
適用することに依って、サイド・ウォールのポリイミド
膜20がサイド・エッチングされるように等方性エッチ
ングを行う。
【0026】これに依って、サイド・ウォールのポリイ
ミド膜20の側面はサイド・ウォールの絶縁膜21の側
面に比較してメサ側に入り込んだ形状になる。尚、これ
は、エミッタ電極とベース電極とをそれぞれ同時に、且
つ、分離独立して形成することを容易にする為である。
【0027】図9参照 9−(1) 真空蒸着法を適用することに依って、厚さが例えば10
0〔Å〕/2000〔Å〕であるCr/Au膜を形成す
る。尚、このCr/Au膜は、サイド・ウォールの絶縁
膜21などの箇所で分断された状態に形成され、これに
イオン・ミリングなどを適用する必要はない。
【0028】図10参照 10−(1) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを適用し
てエミッタ電極形成予定部分及びベース電極形成予定部
分をレジスト膜で覆ってから、アルゴン・イオン・ミリ
ング法を適用することに依って、Cr/Au膜のエッチ
ングを行う。 10−(2) 引き続いて、エッチング・ガスにCCl2 2 を用いた
RIE法を適用することに依り、ベース層15、コレク
タ層14のメサ・エッチングを行ってコレクタ電極コン
タクト層13の一部を表出させる。
【0029】パターニングされたCr/Au膜は、エミ
ッタ電極22及びベース電極23をなし、両者はセルフ
・アライメント方式で位置決めされたことになり、従っ
て、ベース電極23はメサのエミッタ層16ともポリイ
ミド膜20の厚みだけの距離を於いてセルフ・アライメ
ントされた状態で形成されている。
【0030】10−(2) リソグラフィ技術のレジスト・プロセス、真空蒸着法、
リフト・オフ法を適用し、厚さが例えば200〔Å〕/
3000〔Å〕のAuGe/Au膜からなるコレクタ電
極24を形成する。
【0031】本発明は、前記実施例に限られることな
く、例えば、InAlAs/InGaAs系、InP/
InGaAs系、Si/SiGe系のHBT、その他の
電極をセルフ・アライメント方式で形成しなければなら
ない半導体装置に応用することができる。
【0032】
【発明の効果】本発明に依る半導体装置の製造方法に於
いては、全面を流動性の樹脂を塗布して得られる第一の
絶縁膜で覆ってから段差部分の半導体が殆ど表出されな
い程度にエッチ・バックを行い、表出された段差部分の
側面に第二の絶縁膜からなるサイド・ウォールを形成
し、第二の絶縁膜からなるサイド・ウォールをマスクに
第一の絶縁膜をサイド・ウォールに加工し、全面に金属
膜を形成して段差部分の頂面に形成された部分と段差部
分の下地面とに形成された部分とを自己分離させて独立
した電極として形成する。
【0033】前記構成を採ることに依り、サイド・ウォ
ールを形成する際やエミッタ電極及びベース電極を形成
する際にメサのエミッタがイオンで叩かれてダメージを
受けることは皆無となり、従って、それが原因で半導体
装置の特性が劣化することはなくなり、また、それを実
現する工程として、流動性の樹脂を塗布してメサのサイ
ド・ウォールの一部を形成することが余分になるだけで
あり、それも半導体装置の製造には普遍的に用いられて
いる技術であって、その実施に何等の困難性もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【図2】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【図3】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【図4】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【図5】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【図6】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【図7】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【図8】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【図9】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【図10】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於
けるHBTを表す要部切断側面図である。
【図11】電極をセルフ・アライメント方式で形成する
HBTを製造する工程の従来例を解説する為の工程要所
に於けるHBTを表す要部切断側面図である。
【図12】電極をセルフ・アライメント方式で形成する
HBTを製造する工程の従来例を解説する為の工程要所
に於けるHBTを表す要部切断側面図である。
【図13】電極をセルフ・アライメント方式で形成する
HBTを製造する工程の従来例を解説する為の工程要所
に於けるHBTを表す要部切断側面図である。
【図14】電極をセルフ・アライメント方式で形成する
HBTを製造する工程の従来例を解説する為の工程要所
に於けるHBTを表す要部切断側面図である。
【符号の説明】
11 基板 12 バッファ層 13 コレクタ電極コンタクト層 14 コレクタ層 15 ベース層 16 エミッタ層 17 エミッタ・キャップ層 18 エミッタ電極コンタクト層 19 エミッタ引き出し電極 20 ポリイミド膜 21 絶縁膜 22 エミッタ電極 23 ベース電極 24 コレクタ電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】段差部分を含めた全面を流動性の樹脂を塗
    布して得られる第一の絶縁膜で覆ってから該段差部分の
    半導体が殆ど表出されない程度にエッチ・バックを行う
    工程と、 次いで、表出された段差部分の側面に第二の絶縁膜から
    なるサイド・ウォールを形成する工程と、 次いで、第二の絶縁膜からなるサイド・ウォールをマス
    クとして第一の絶縁膜をサイド・ウォールに加工する工
    程と、 次いで、全面に金属膜を形成して段差部分の頂面に形成
    された部分と段差部分の下地面とに形成された部分とを
    自己分離させてそれぞれ独立した電極として形成する工
    程とが含まれてなることを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  2. 【請求項2】第一の絶縁膜からなるサイド・ウォールを
    サイド・エッチングしてから全面に金属膜を形成して段
    差部分の頂面に形成された部分と段差部分の下地面とに
    形成された部分とを自己分離させてそれぞれ独立した電
    極として形成する工程が含まれてなることを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置の製造方法。
JP7066392A 1992-03-27 1992-03-27 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH05275446A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08293502A (ja) * 1995-04-24 1996-11-05 Nec Corp バイポーラトランジスタ及びその製造方法
JP2011176171A (ja) * 2010-02-25 2011-09-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> バイポーラトランジスタおよびその製造方法

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Effective date: 19990608