JPH0555549A - 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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JPH0555549A
JPH0555549A JP21334491A JP21334491A JPH0555549A JP H0555549 A JPH0555549 A JP H0555549A JP 21334491 A JP21334491 A JP 21334491A JP 21334491 A JP21334491 A JP 21334491A JP H0555549 A JPH0555549 A JP H0555549A
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JP
Japan
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layer
base layer
electrode
base
emitter
Prior art date
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Application number
JP21334491A
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English (en)
Inventor
Koki Nagahama
弘毅 長浜
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベース電極の形成を容易にするとともに、エ
ミッタ、コレクタ、ベース各電極間の段差を少なくして
集積化に対応できるヘテロ接合バイポーラトランジスタ
を得る。 【構成】 半導体基板1面にベース層領域を挟んでエミ
ッタ層5およびコレクタ層7を配置し、上記ベース層と
エミッタ層5およびコレクタ層7とは上記基板1面に交
差する方向の接合面によりそれぞれp−n接合させ、エ
ミッタ層5およびコレクタ層7領域の外方へ拡がる外部
ベース層3を、上記ベース層の下底部に結合させ、エミ
ッタ層5領域にエミッタ電極8、コレクタ層7領域にコ
レクタ電極9を、上記外部ベース層3上にベース電極1
0を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はヘテロ接合バイポーラ
トランジスタおよびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から製造されているAlGaAs/GaAs系
のヘテロ接合バイポーラトランジスタ(以下、これをH
BTと略称する)の代表的な構造は図7に断面図として
示す通りであり、半導体基板上にアンドープGaAsバッフ
ァ層21、n−GaAsコレクタ層22が形成されている。
そしてこのコレクタ層22上のコレクタ電極領域を除く
部分にp−GaAsベース層23を形成し、該ベース層23
のベース電極領域部分を除く部分にn−AlGaAsエミッタ
層24が形成されている。そしてエミッタ層24上にエ
ミッタ電極25、露出したベース層23とコレクタ層2
2上にベース電極27およびコレクタ電極26がそれぞ
れ設置されている。
【0003】このような構造の従来のHBTにおいて、
これをエミッタ接地で使用する場合の例を述べると、コ
レクタ−エミッタ電極とベース−エミッタ電極間に直流
バイアスを加えて、HBTを動作状態にしておき、交流
信号をベース−エミッタ電極間に加えると、その信号は
コレクタ−エミッタ間電極に増幅されて出力される。
【0004】この時、それぞれの電極間を流れる電流
は、図7のn−p−n型HBTではベース電極からエミ
ッタ電極およびコレクタ電極からエミッタ電極へ流れ、
半導体層のp−n接合部分では、水平に形成されたp−
n接合面に対して垂直方向に電流が流れている。ここに
説明した信号の増幅機能を効率よく実現するためには、
通常図7のp−GaAsベース層23は、約1000Åと非常に
薄い層が用いられる。この場合、エミッタ層、コレクタ
層の各層は2000〜5000Å程度の厚さが一般的である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のHBTは、上記
した図7のような構成となっているので、約1000Åとい
る非常に薄いp−GaAsベース層23の表面を露出させて
から、ベース電極27を形成する必要があり、この薄い
p−GaAsベース層23の表面を露出させるのに高度な熟
練した技術を必要とするという問題があった。また、高
温での合金化による電極形成を行う場合には、金属と半
導体の合金化層がp−GaAsベース層23を突き抜け、そ
の下層のn−GaAsコレクタ層22にまで達してしまうと
いう問題があった。
【0006】さらに、図7のような構造のHBTでは、
エミッタ電極とコレクタ電極間の段差が大きく、多数の
HBTを集積化したICを作製するうえで障害となって
いた。
【0007】この発明は、上記のような従来のHBTに
おける問題点を解消するためになされたものであって、
高度な技術を用いなくてもベース電極が形成できるとと
もに、高温での合金化によるベース電極形成にも対応で
きるHBTとその製造方法を提供することを目的とする
ものである。さらに、この発明のHBTではエミッタ電
極とコレクタ電極間など各電極間の段差も、従来構造の
HBTに比べて小さく、多数のHBTの集積化にも対応
しやすい構造としたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明は半導体
基板面にベース層領域を挟んで、これとは導電形式を異
にする第1および第2の層領域を配置し、上記ベース層
と第1および第2の層とは上記基板面に交差する方向の
接合面によりそれぞれp−n接合させ、第1および第2
の層領域の外方へ拡がる外部ベース層を、上記ベース層
の下底部に結合させ、第1および第2の層領域にそれぞ
れエミッタ電極およびコレクタ電極を設け、上記外部ベ
ース層上にベース電極を設けてなるヘテロ接合バイポー
ラトランジスタとその製造方法を提供するものである。
【0009】
【作用】上記のようにこの発明のHBTは、エミッタ層
−ベース層とベース層−コレクタ層のp−n接合を結晶
層の段差部斜面あるいは垂直面に形成し、このp−n接
合下部にベース層に接触させて、厚い外部ベース層を設
けることによってベース電極の形成を容易にしたもので
ある。
【0010】さらに、この発明のHBTの製造方法は、
半導体基板上に形成した外部ベース層のベース電極形成
領域を除く部分の上に絶縁層および上記外部ベース層と
は導電形式を異にする第1の層(以下第1の層をエミッ
タ層とする)を結晶成長させた後、絶縁層とエミッタ層
を部分的に除去して外部ベース層を露出させ、露出した
外部ベース層と残ったエミッタ層の上に外部ベース層と
同じ導電型のベース層と、これらと導電形式を異にする
第2の層(以下、第2の層をコレクタ層とする)を形成
し、その後エミッタ層上のベース層とコレクタ層を除去
して平坦化を行って、各層上に必要な電極を形成しよう
とするものである。
【0011】上記のように、この発明で段差部斜面に形
成されたエミッタ層、ベース層、コレクタ層の各層は電
流が水平方向に流れる構造となり、これによってエミッ
タ電極とコレクタ電極間段差をなくすことができる。さ
らに、この斜面の下部に外部ベース層を設けることがで
き、この外部ベース層を厚くすることによって従来のよ
うにベース電極形成時に、薄いベース表面を高度な技術
を用いて露出させる必要がない。
【0012】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図により説明す
る。図1はこの発明の方法で得たヘテロ接合バイポーラ
トランジスタの斜視図、図2はその平面図であり、図3
は図2のA−A線断面図、図4は同じく図2のB−B線
断面図、図5はこの発明の製造方法の一例を示す工程説
明図である。
【0013】図5によりHBTの製造方法を説明する
と、まず、半絶縁性GaAs基板1上にi−GaAsバッファ層
2、p+ −GaAs外部ベース層3を順に形成する。次に、
外部にベース層3のベース電極形成領域をマスキングし
ておいて、このベース電極形成領域を除く外部ベース層
3上にi−GaAs絶縁層4およびn−AlGaAsエミッタ層5
を図5(a)のように形成する。
【0014】次いで、積層した絶縁層4とエミッタ層5
をエッチング等にて部分的に除去して、その下層の外部
ベース層3を露出させる(図5(b))。露出した外部
ベース層3と残されたエミッタ層5上に跨ってp−GaAs
ベース層6とn−GaAsコレクタ層7を図5(c)のよう
に形成する。
【0015】積層したp−GaAsベース層6とn−GaAsコ
レクタ層7のうち、エミッタ層5上の積層分を除く他の
部分を一般的な方法でマスキングしたのち、前記エミッ
タ層5上の積層分を機械的または化学的なエッチングで
部分的に除去してエミッタ層5を露出させるとともに、
このエミッタ層5と残されたコレクタ層7とを図5
(d)のように平坦化する。
【0016】かくして露出したエミッタ層5上にエミッ
タ電極8を、コレクタ層7上にコレクタ電極9を形成す
るとともに、基板1上に残されたベース電極形成領域の
外部ベース層3上にベース電極10を形成し、不要な外
部ベース層3は機械的または化学的なエッチング等で除
去するか、またはイオン注入により絶縁化を施すことに
より、図1に示すこの発明のHBTが得られる。
【0017】図1および図2に示すこの発明のHBTに
おいて、エミッタ層−コレクタ層間の電流は、水平方
向、即ちベース層6の両側のp−n接合面に垂直方向に
流れる。ベース層−エミッタ層間の電流はベース電極1
0から外部ベース層3を通じてベース層6へ供給され、
同様にベース層−エミッタ層のp−n接合面ではこれに
垂直方向に流れる。ベース層より供給される信号の増幅
作用については、図7に示す従来のHBTの場合と同様
であるが、電流の流れる方向が約90度異なっている。
【0018】図1に示す絶縁層4は、外部ベース層3と
エミッタ層5間を電気的に絶縁分離し、かつその層間の
容量を低減するために設けられており、この絶縁層4に
はAlGaAs/GaAs系の材料を用いたHBTではアンドープ
GaAs(i−GaAs)またはアンドープAlGaAs(i−AlGaA
s、但し、Al組成はAl1-x GaAsとして0≦x<1)が適
用できる。また、外部ベース層3は、ベース層6とベー
ス電極10を電気的に接続する層であり、一般的にはベ
ース層6と同一材料でベース層6より不純物が多くドー
ピングされた層とするのが適当である。
【0019】この発明になる図1の構造のHBTでは、
従来の構造に比べてベース電極の形成が容易になったば
かりでなく、エミッタ電極とコレクタ電極の平坦化も実
現でき、電極間の段差をかなり押さえることができる
が、コレクタ電極9の下部に残っているベース層6とコ
レクタ層7とのp−n接合部が寄生容量としてHBTの
特性に悪影響を及ぼすことが懸念される。このような場
合には、第2の実施例として図6に断面図で示すよう
に、図1の構造に加えてコレクタ電極9の下部に存在す
るベース層6とコレクタ層7とのp−n接合部分をイオ
ン注入法等により絶縁化層11とすることにより、上記
寄生容量による特性への悪影響を改善することができ
る。
【0020】上記実施例では、ベース層6としてp−Ga
Asを用いた場合について述べたが、ベース層6としては
これに限定されるものではなく、例えばp−InGaAs層や
p−AlGaAs層、または組成が均一ではなく、ベース層内
でこれらのInGaAsやAlGaAsの組成を変化させた層であっ
ても適用できる。
【0021】また、上記実施例ではAlGaAs/GaAsの組み
合わせのHBTについて述べたが、AlInAs/InGaAs、Al
InAs/InP 、InP /InGaAs等の材料の組み合わせであっ
てもよい。さらにまた、上記実施例ではn−p−nバイ
ポーラトランジスタについて述べたが、p−n−p型の
トランジスタにも同様に適用できる。
【0022】この発明の上記した説明においては、絶縁
層4上に形成する第1の層をエミッタ層、ベース層6上
に形成する第2の層をコレクタ層としたが、これらは互
いに入れ替わっていてもよく、従ってその上へ形成する
電極も、それらの下層に対応するように形成すればよ
い。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、エミッタ層−ベース層と、ベース層−コレクタ層の
p−n接合を結晶の段差部斜面あるいは垂直面に形成
し、このp−n接合下部にベース層に接触させて厚い外
部ベース層を設けるように構成したので、ベース電極の
形成が容易となるだけでなく、エミッタ電極、コレクタ
電極の段差をなくすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明で得られるヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタの斜視図である。
【図2】この発明で得られるヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタの平面図である。
【図3】図2のA−A線断面図である。
【図4】図2のB−B線断面図である。
【図5】(a) 乃至(d) はこの発明の製造方法を示す工程
断面図である。
【図6】他の実施例よりなるこの発明のヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタの断面図である。
【図7】従来の製造方法よりなるヘテロ接合バイポーラ
トランジスタの断面図である。
【符号の説明】
1 半絶縁性GaAs基板 2 アンドープGaAsバッファ層 3 p+ −GaAs外部ベース層 4 アンドープGaAs絶縁層 5 n−AlGaAsエミッタ層 6 p−GaAsベース層 7 n−GaAsコレクタ層 8 エミッタ電極 9 コレクタ電極 10 ベース電極 11 絶縁化層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年2月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のHBTは、上記
した図7のような構成となっているので、約1000Åと
う非常に薄いp−GaAsベース層23の表面を露出させて
から、ベース電極27を形成する必要があり、この薄い
p−GaAsベース層23の表面を露出させるのに高度な熟
練した技術を必要とするという問題があった。また、高
温での合金化による電極形成を行う場合には、金属と半
導体の合金化層がp−GaAsベース層23を突き抜け、そ
の下層のn−GaAsコレクタ層22にまで達してしまうと
いう問題があった。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】図5によりHBTの製造方法を説明する
と、まず、半絶縁性GaAs基板1上にi−GaAsバッファ層
2、p+ −GaAs外部ベース層3を順に形成する。次に、
部ベース層3のベース電極形成領域をマスキングして
おいて、このベース電極形成領域を除く外部ベース層3
上にi−GaAs絶縁層4およびn−AlGaAsエミッタ層5を
図5(a)のように形成する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0018
【補正方法】変更
【補正内容】
【0018】図1に示す絶縁層4は、外部ベース層3と
エミッタ層5間を電気的に絶縁分離し、かつその層間の
容量を低減するために設けられており、この絶縁層4に
はAlGaAs/GaAs系の材料を用いたHBTではアンドープ
GaAs(i−GaAs)またはアンドープAlGaAs(i−AlGaA
s、但し、Al組成はAl1-x Gax Asとして0≦x<1)が
適用できる。また、外部ベース層3は、ベース層6とベ
ース電極10を電気的に接続する層であり、一般的には
ベース層6と同一材料でベース層6より不純物が多くド
ーピングされた層とするのが適当である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板面にベース層領域を挟んで、
    これとは導電形式を異にする第1および第2の層領域を
    配置し、上記ベース層と第1および第2の層とは上記基
    板面に交差する方向の接合面によりそれぞれp−n接合
    させ、第1および第2の層領域の外方へ拡がる外部ベー
    ス層を、上記ベース層の下底部に結合させ、第1および
    第2の層領域にそれぞれエミッタ電極およびコレクタ電
    極を設け、上記外部ベース層上にベース電極を設けてな
    るヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に外部ベース層を形成する
    工程、上記外部ベース層上のベース電極領域を除く部分
    に絶縁層および上記外部ベース層とは導電形式を異にす
    る第1の層を順に形成する工程、積層された絶縁層およ
    び第1の層を部分的に除去してその下部に位置する上記
    外部ベース層を露出させる工程、露出した外部ベース層
    と残された第1の層との上に跨って上記外部ベース層と
    同じ導電型のベース層およびこれらと導電形式を異にす
    る第2の層を順に積層する工程、積層されたベース層お
    よび第2の層をその一部の下方に位置する第1の層が露
    出するまで除去して平坦な面とする工程、上記外部ベー
    ス層の露出部分上と、露出した第1の層上と、残存する
    第2の層上とにそれぞれベース電極とエミッタ電極また
    はコレクタ電極の一方と、エミッタ電極またはコレクタ
    電極の他方とをそれぞれ設置する工程、とよりなること
    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。
JP21334491A 1991-08-26 1991-08-26 ヘテロ接合バイポーラトランジスタとその製造方法 Pending JPH0555549A (ja)

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