JPH0618206B2 - Method for manufacturing heterojunction bipolar transistor - Google Patents

Method for manufacturing heterojunction bipolar transistor

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JPH0618206B2
JPH0618206B2 JP28342587A JP28342587A JPH0618206B2 JP H0618206 B2 JPH0618206 B2 JP H0618206B2 JP 28342587 A JP28342587 A JP 28342587A JP 28342587 A JP28342587 A JP 28342587A JP H0618206 B2 JPH0618206 B2 JP H0618206B2
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信幸 羽山
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Nippon Electric Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化合物半導体等のヘテロ接合を利用したヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタの製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor using a heterojunction such as a compound semiconductor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、半導体装置は、高集積化、高速化に向けて、精力
的な研究開発が進められている。特に化合物半導体等の
ヘテロ接合を利用したバイポーラトランジスタ(以下、
HBTと称す)は、エミッタ注入効率が高く、高利得か
つ高速化が期待され、次世代の半導体素子として注目さ
れている。このHBTは分子線エピタキシャル成長法、
有機金属熱分解気相成長法等による化合物半導体の薄膜
多層結晶成長技術の進展に伴い、その実現が可能となっ
た。
2. Description of the Related Art In recent years, active research and development have been conducted on semiconductor devices toward higher integration and higher speed. In particular, bipolar transistors using heterojunctions such as compound semiconductors (hereinafter,
HBT) has high emitter injection efficiency, high gain and high speed, and is attracting attention as a next-generation semiconductor device. This HBT is a molecular beam epitaxial growth method,
With the progress of thin-film multi-layer crystal growth technology for compound semiconductors, such as metalorganic pyrolysis vapor phase epitaxy, this has become possible.

このHBTにおいて、高速・高周波特性を表わす一つの
指標である最大発振周波数fmax は次式で示される。
In this HBT, the maximum oscillation frequency f max, which is one index indicating the high speed / high frequency characteristics, is expressed by the following equation.

ここで、fは電流利得遮断周波数、Rはベース抵
抗、CBCはトランジスタの真性領域のベース・コレクタ
接合容量、Cbcはトランジスタの外部ベース領域のベー
ス・コレクタ寄生容量、gはトランジスタの相互コン
ダクタンス、CBEはトランジスタの真性領域のベース・
エミッタ容量である。
Where f T is the current gain cutoff frequency, R B is the base resistance, C BC is the base-collector junction capacitance in the intrinsic region of the transistor, C bc is the base-collector parasitic capacitance in the external base region of the transistor, and g m is the transistor C BE is the base of the intrinsic region of the transistor
It is the emitter capacitance.

上式から明らかなように、HBTの高速動作を実現する
一つの手段として、ベース・コレクタ接合容量CBC、ベ
ース・コレクタ寄生容量Cbc、ベースエミッタ容量CBE
あるいはベース抵抗Rを極力小さくする必要がある。
従来、この高速動作を実現するために、トランジスタの
真性領域を微細化することによって、ベース・コレクタ
接合容量CBC及びベース・エミッタ容量CBEを低減する
とともに、トランジスタの外部ベース領域に選択的に高
エネルギーで酸素あるいは水素イオンを注入し、ベース
・コレクタ接合物を半絶縁化することによりベース・コ
レクタ寄生容量Cbcを低減していた。更に、これらの手
法に加え、外部ベース領域に、ベース層と同じ導電型で
高濃度の不純物を有するベースコンタクト層をイオン注
入及び熱処理工程で形成し、外部ベース層のシート抵抗
の低減と、ベース電極とのコンタクト抵抗の低減を図る
ことによりベース抵抗Rを低減させていた。
As is clear from the above equation, as one means for realizing high-speed operation of the HBT, the base-collector junction capacitance C BC , the base-collector parasitic capacitance C bc , and the base-emitter capacitance C BE.
Alternatively, it is necessary to make the base resistance R B as small as possible.
Conventionally, in order to realize this high-speed operation, by miniaturizing the intrinsic region of the transistor, the base-collector junction capacitance C BC and the base-emitter capacitance C BE are reduced and the transistor external base region is selectively formed. By implanting oxygen or hydrogen ions with high energy and semi-insulating the base-collector junction, the base-collector parasitic capacitance Cbc is reduced. In addition to these methods, a base contact layer having the same conductivity type as the base layer and having a high concentration of impurities is formed in the external base region by an ion implantation and heat treatment process to reduce the sheet resistance of the external base layer and the base layer. The base resistance R B is reduced by reducing the contact resistance with the electrode.

第2図はヘテロ接合としてGaAs/AlGaAsを用
いた従来のHBTの断面図を示している。
FIG. 2 shows a sectional view of a conventional HBT using GaAs / AlGaAs as a heterojunction.

半絶縁性基板21上にn型GaAsから成るコレクタ層
22、p型GaAsから成るベース層26、n型AlG
aAsから成るエミッタ層27が形成されている。この
エミッタ層27直下のベース層26及びコレクタ層22
は、トランジスタの真性領域を構成し、実際のトランジ
スタ動作を担う。この真性領域の外部領域においては、
エミッタ層27上に予め設けられたマスク(図示せず)
を利用して、基板の表面から選択的に酸素イオン及びp
型導電性を形成するドーパント(例えばMg)を順次イ
オン注入し熱処理することにより、イオン注入絶縁層2
11及びp型GaAsから成るベース・コンタクト層2
12が形成されている。かかる構成により、真性領域の
外部領域における、ベース・コレクタ寄生接合容量Cbc
を低減すると共に、ベース・コンタクト層212のシー
ト抵抗の低減及びベース電極29とのコンタクト抵抗の
低減を同時にはかり、ベース抵抗Rを低減させてい
た。
On the semi-insulating substrate 21, a collector layer 22 made of n-type GaAs, a base layer 26 made of p-type GaAs, and n-type AlG.
An emitter layer 27 made of aAs is formed. The base layer 26 and the collector layer 22 immediately below the emitter layer 27
Constitutes the intrinsic region of the transistor and is responsible for the actual transistor operation. In the area outside this intrinsic area,
Mask previously provided on the emitter layer 27 (not shown)
Oxygen ions and p from the surface of the substrate by utilizing
Ion-implanted insulating layer 2 is formed by sequentially ion-implanting a dopant (eg, Mg) that forms type conductivity and heat-treating.
11 and p-type GaAs base contact layer 2
12 are formed. With this configuration, the base-collector parasitic junction capacitance C bc in the external region of the intrinsic region
And the sheet resistance of the base / contact layer 212 and the contact resistance with the base electrode 29 are simultaneously reduced to reduce the base resistance R B.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

このような従来のHBTにおいて、トランジスタの真性
領域は、エミッタ層27上に設けられていたマスクによ
って規定されるため、真性領域の微細化は、このマスク
を形成する際のリソグラフィ技術によって制限される。
即ち、現状のホトリソグラフィ技術においては1μm以
下、又、電子線リソグラフィ技術においても0.5μm
以下の微細なマスクを再現性良く形成するのは困難であ
る。従って、真性領域におけるベース・エミッタ容量及
びベース・コレクタ接合容量の低減には限界があった。
In such a conventional HBT, since the intrinsic region of the transistor is defined by the mask provided on the emitter layer 27, miniaturization of the intrinsic region is limited by the lithography technique when forming this mask. .
That is, in the current photolithography technology, 1 μm or less, and in the electron beam lithography technology, 0.5 μm or less.
It is difficult to form the following fine mask with good reproducibility. Therefore, there is a limit in reducing the base-emitter capacitance and the base-collector junction capacitance in the intrinsic region.

更に、イオン注入絶縁層211及びベース・コンタクト
層21を形成するための、イオン注入工程及びそれにと
もなう熱処理工程は、ベース・コンタクト層212への
結晶欠陥の誘起、及びトランジスタの各層の不純物を隣
接する層に拡散させていた。即ち、ベース・コンタクト
層212の結晶欠陥は、キャリヤのトラップをもたら
し、充分なベース抵抗の低減を妨げていた。又、不純物
の拡散、特に、ベース層26の不純物がエミッタ層27
に拡散することによって、再結合電流の増加をもたら
し、エミッタ注入効率を大幅に低下させていた。しか
も、この様なイオン注入によっても、ベース・コンタク
ト層212とコレクタ層22は依然、対向した構成であ
るため、ベース・コレクタ寄生容量Cbcは、高々30%
乃至40%程度しか低減することができなかった。
Further, the ion implantation step and the heat treatment step associated therewith for forming the ion-implanted insulating layer 211 and the base contact layer 21 induce crystal defects in the base contact layer 212 and the impurities in each layer of the transistor are adjacent to each other. Had diffused into layers. That is, the crystal defects of the base contact layer 212 cause the trapping of carriers and prevent the base resistance from being sufficiently reduced. In addition, diffusion of impurities, especially impurities in the base layer 26 causes
Diffused into the GaN layer, resulting in an increase in the recombination current, which significantly reduced the emitter injection efficiency. Moreover, even with such ion implantation, the base contact layer 212 and the collector layer 22 still face each other, so that the base-collector parasitic capacitance C bc is at most 30%.
It was possible to reduce only about 40%.

本発明の目的は、前記問題点を誘起するイオン注入工程
を必要とせず、真性領域におけるベース・エミッタ容量
及びベース・コレクタ接合容量、ベース抵抗、ベース・
コレクタ寄生容量を大幅に低減することのできるヘテロ
接合バイポーラトランジスタの製造方法を提供すること
にある。
An object of the present invention is to eliminate the need for an ion implantation step for inducing the above problems, and to provide a base-emitter capacitance and a base-collector junction capacitance, a base resistance, a base
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor capable of significantly reducing the collector parasitic capacitance.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法
は、半絶縁性半導体基板上に第1の半導体材料からなる
コレクタ層を形成する工程と、前記コレクタ層上に所定
パターンのマスク及びこのマスクの側面に第1の側壁を
形成する工程と、前記マスク及び前記第1の側壁を用い
て、前記コレクタ層の露出部の一部又は全てをエッチン
グしてスペーサ領域を区画する工程と、前記エッチング
面上に絶縁材料もしくは半絶縁性半導体材料からなるス
ペーサ層及びこのスペーサ層上に第2の半導体材料から
なるベースコントクタ層を順次エピタキシャル成長させ
て前記スペーサ領域を埋戻す工程と、前記第1の側壁を
エッチングし、前記コレクタ層を露出する工程と、前記
ベースコンタクト層及び前記コレクタ層の露出部に第3
の半導体材料からなるベース層及び第4の半導体材料か
らなるエミッタ層を順次エピタキシャル成長する工程
と、前記マスクの露出した側面に第2の側壁を形成する
工程と、前記マスク及び前記第2側壁を用いて、前記エ
ミッタ層の露出部を選択的にエッチング除去するか、も
しくは絶縁化する工程とを含んで構成される。
A method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to the present invention comprises a step of forming a collector layer made of a first semiconductor material on a semi-insulating semiconductor substrate, a mask having a predetermined pattern on the collector layer, and a side surface of the mask. Forming a side wall of the collector layer by using the mask and the first side wall to etch a part or all of the exposed portion of the collector layer to define a spacer region; and insulating on the etched surface. A spacer layer made of a material or a semi-insulating semiconductor material and a base contactor layer made of a second semiconductor material on the spacer layer in order to backfill the spacer region by epitaxial growth, and etching the first sidewall. A step of exposing the collector layer, and a third step of exposing the base contact layer and the collector layer.
Of epitaxially growing a base layer made of a semiconductor material and an emitter layer made of a fourth semiconductor material, forming a second side wall on the exposed side surface of the mask, and using the mask and the second side wall. Then, the exposed portion of the emitter layer is selectively etched away or insulated.

〔作 用〕[Work]

本発明においては、コレクタ層とベース層の接合領域及
びベース層とコレクタ層の接合領域は、それぞれ第1の
側壁及び第2の側壁によって規定されるため、この側壁
の厚みを薄く設定することによって、真性領域における
ベース・コレクタ接合容量CBC及びベース・エミッタ容
量CBEを大幅に低減できる。
In the present invention, the junction region between the collector layer and the base layer and the junction region between the base layer and the collector layer are defined by the first side wall and the second side wall, respectively. , The base-collector junction capacitance C BC and the base-emitter capacitance C BE in the intrinsic region can be significantly reduced.

更に、本発明では、外部ベース領域直下のコレクタ層を
エッチングし、このエッチングされた領域に、エピタキ
シャル成長によって、絶縁材料もしくは半絶縁性半導体
材料からなるスペーサ層が形成されているため、このス
ペーサ層の厚みに応じて、ベース・コレクタ寄生容量C
bcの大幅な低減あるいは、コレクタ層をエッチングし、
半絶縁性半導体基板上に直接、スペーサ層を形成するこ
とによって、ベース・コレクタ寄生容量Cbcをほとんど
零とすることができる。
Furthermore, in the present invention, the collector layer immediately below the external base region is etched, and a spacer layer made of an insulating material or a semi-insulating semiconductor material is formed in this etched region by epitaxial growth. Base-collector parasitic capacitance C depending on thickness
bc greatly reduced or the collector layer is etched,
By forming the spacer layer directly on the semi-insulating semiconductor substrate, the base-collector parasitic capacitance Cbc can be made almost zero.

又、外部ベース領域は、第2図の半導体材料からなるベ
ース・コンタクト層をエピタキシャル成長法によって形
成しているため、ベース・コンタクト層をドーピング濃
度もしくは厚みを調整することによってベース抵抗を大
幅に低減できる。
Further, in the external base region, since the base contact layer made of the semiconductor material shown in FIG. 2 is formed by the epitaxial growth method, the base resistance can be significantly reduced by adjusting the doping concentration or the thickness of the base contact layer. .

しかも、これ等各層は、エピタキシャル成長法で形成し
ているため、イオン注入工程及びそれにともなう熱処理
工程を必要とせず、結晶欠陥の誘起及び不純物の拡散が
防止できる。
Moreover, since each of these layers is formed by the epitaxial growth method, it is possible to prevent the induction of crystal defects and the diffusion of impurities without the need for the ion implantation step and the heat treatment step accompanying it.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明のnpn型AlGaAs/GaAsHBT
を例にして図面を用いて説明する。
Hereinafter, the npn-type AlGaAs / GaAs HBT of the present invention
Will be described as an example with reference to the drawings.

第1図(a)乃至第1図(e)は、本発明の一実施例を
製造工程順に説明するための素子断面図である。まず、
第1図(a)に示すように、GaAsから成る半絶縁性
基板11上にドナー(例えばSi)をドープしたn型G
aAsから成るコレクタ層12を厚さ0.5μm乃至
1.0μmに分子線エピタキシャル成長法、あるいは有
機金属熱分解気相成長法等を用いて成長させた後、Si
,Si等の絶縁体から成り、基板に対して略
垂直なエッチング断面を有する厚み1.0μm乃至2.
0μm程度のマスク13を形成する。これは、例えば、
マスク13がSiであれば、CF+Oの混合
ガスあるいはSFガス雰囲気の反応性イオンエッチン
グによる加工が実現できる。次に、マスク13の側面に
マスク13とは異なる材料からなる絶縁性の第1の側壁
14を形成する。第1の側壁14の形成は次の手順で行
われる。まず、化学気相成長法等の段差被覆性の良好な
成膜法を用いて、マスク13がSiから構成され
ていれば、例えばSiOを基板全面に成膜する。次
に、CFガス雰囲気中の反応性イオンエッチング等の
エッチング進行方向に異方性を有するエッチング法を用
いて、基板の平坦部に堆積されたSiOを選択的にエ
ッチング除去し、第1の側壁14が形成される。
1 (a) to 1 (e) are sectional views of an element for explaining one embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps. First,
As shown in FIG. 1A, an n-type G doped with a donor (for example, Si) on a semi-insulating substrate 11 made of GaAs.
After the collector layer 12 made of aAs is grown to have a thickness of 0.5 μm to 1.0 μm by a molecular beam epitaxial growth method, a metal organic thermal decomposition vapor deposition method, or the like, Si
It is made of an insulator such as O 2 and Si 3 N 4, and has a thickness of 1.0 μm to 2.
A mask 13 of about 0 μm is formed. This is, for example,
If the mask 13 is Si 3 N 4 , processing by reactive ion etching in a mixed gas of CF 4 + O 2 or SF 6 gas can be realized. Next, the insulating first side wall 14 made of a material different from that of the mask 13 is formed on the side surface of the mask 13. The formation of the first side wall 14 is performed by the following procedure. First, if the mask 13 is made of Si 3 N 4 , for example, SiO 2 is formed on the entire surface of the substrate by using a film forming method with good step coverage such as chemical vapor deposition. Then, SiO 2 deposited on the flat portion of the substrate is selectively removed by etching using an etching method having anisotropy in the etching progress direction such as reactive ion etching in a CF 4 gas atmosphere. Side walls 14 are formed.

次に、第1図(b)に示す様に、マスク13及び第1の
側壁14をマスクとして、コレクタ層12をエッチング
してスペーサ領域を区画する。本実施例の場合、コレク
タ層12の露出部を全てエッチングし半絶縁性基板11
を露出させている。エッチング手段としては、略垂直な
エッチング断面が得られるBCl,Cl等の雰囲気
ガスによる反応性イオンエッチングあるいは反応性イオ
ンビームエッチングが好適である。その後、半絶縁性基
板11を露出面に、半絶縁性基板11と同じ材料で深い
エネルギー準位を形成するドナー不純物(例えば酸素)
もしくはアクセプタ不純物(例えばCr,Fe)をドー
プすることにより半絶縁化したGaAsからなるスペー
サ層15を、次いで、このスペーサ層15の上に、アク
セプタ(例えばBe)を高濃度(例えば、4×1019
至10×1919cm-3)にドープしたp型GaAsから成
るベースコンタクト層16をコレクタ層12の上面に達
するまで、順次エピタキシャル成長してスペーサ領域を
埋戻す。これらスペーサ層15及びベースコンタクト層
16のエピタキシャル成長には、有機金属熱分解気相成
長法に代表される選択性の高い成長法が適している。
Next, as shown in FIG. 1B, the collector layer 12 is etched using the mask 13 and the first side wall 14 as a mask to define the spacer region. In the case of the present embodiment, the exposed portion of the collector layer 12 is entirely etched to remove the semi-insulating substrate 11.
Is exposed. As the etching means, reactive ion etching or reactive ion beam etching using an atmosphere gas such as BCl 3 or Cl 2 that can obtain a substantially vertical etching section is suitable. After that, a donor impurity (for example, oxygen) that forms a deep energy level with the same material as the semi-insulating substrate 11 on the exposed surface of the semi-insulating substrate 11
Alternatively, a spacer layer 15 made of GaAs that is semi-insulated by doping with acceptor impurities (eg, Cr, Fe), and then a high concentration of the acceptor (eg, Be) (eg, 4 × 10 4) is formed on the spacer layer 15. The base contact layer 16 made of p-type GaAs doped to 19 to 10 × 19 19 cm −3 ) is sequentially epitaxially grown until the upper surface of the collector layer 12 is reached, and the spacer region is backfilled. For the epitaxial growth of the spacer layer 15 and the base contact layer 16, a highly selective growth method typified by a metal organic thermal decomposition vapor phase growth method is suitable.

続いて、第1図(c)に示す様に、第1の側壁14を選
択的にエッチングし、コレクタ層12を露出する。この
エッチングには、例えば第1の側壁14がSiO、マ
スク13がSiならば、バッファードフッ酸が好
適である。その後、コレクタ層12及びベースコンタク
ト層16上にアクセプタ(例えばBe)をドープしたp
型GaAsから成るベース層17を厚さ数十ナノメータ
乃至数百ナノメータ程度、ドナー(例えばSi)をドー
プしたn型AlGaAs,n型GaAs及びn型InG
aAsの積層体から成るエミッタ層18を数百ナノメー
タの厚さに順次選択的にエピタキシャル成長する。この
時、マスク13の側面が0.5μm乃至1.0μm程度
露出する様に、これら各層の厚みを設定する。
Subsequently, as shown in FIG. 1C, the first side wall 14 is selectively etched to expose the collector layer 12. For this etching, if the first side wall 14 is SiO 2 and the mask 13 is Si 3 N 4 , for example, buffered hydrofluoric acid is suitable. After that, an acceptor (eg, Be) -doped p layer is formed on the collector layer 12 and the base contact layer 16.
N-type AlGaAs, n-type GaAs, and n-type InG in which a base layer 17 made of n-type GaAs is doped with a donor (for example, Si) with a thickness of several tens nanometers to several hundreds nanometers.
The emitter layer 18 made of a laminated body of aAs is sequentially and selectively grown epitaxially to a thickness of several hundred nanometers. At this time, the thickness of each of these layers is set so that the side surface of the mask 13 is exposed to about 0.5 μm to 1.0 μm.

次に、第1図(d)に示すように、マスク13を露出し
た側面にエミッタ層18とオーミック接触する金属(例
えばW,Mo等)から成る第2の側壁112を形成す
る。これは、第1の側壁14の形成方法と同様に、有機
金属を原料とした化学気相成長法等の段差被覆性の良好
な成膜法を用いて、例えばWを基板全面に成膜した後、
エッチング進行方向に異方性のあるエッチング法、例え
ばCFガス雰囲気中の反応性イオンエッチングを用い
て、基板の平坦部に堆積されたWを選択的に除去するこ
とによって形成される。尚、第2の側壁112の厚みは
第1の側壁14の厚みと同じに設定するのが望ましい。
この場合の第2の側壁112はエミッタ電極として機能
する。その後、マスク13及び第2の側壁112をマス
クとして、エミッタ層18の露出部をエッチング除去
し、ベース層17を露出させる。従って、トランジスタ
の真性領域におけるベース層17のエミッタ層18の接
合領域は第2の側壁112の厚みで規定される。
Next, as shown in FIG. 1D, a second sidewall 112 made of a metal (for example, W, Mo, etc.) that makes ohmic contact with the emitter layer 18 is formed on the side surface where the mask 13 is exposed. Similar to the method of forming the first side wall 14, for example, W is formed on the entire surface of the substrate by using a film forming method with good step coverage such as a chemical vapor deposition method using an organic metal as a raw material. rear,
It is formed by selectively removing W deposited on the flat portion of the substrate by using an etching method having anisotropy in the etching progress direction, for example, reactive ion etching in a CF 4 gas atmosphere. The thickness of the second side wall 112 is preferably set to be the same as the thickness of the first side wall 14.
The second sidewall 112 in this case functions as an emitter electrode. After that, the exposed portion of the emitter layer 18 is removed by etching using the mask 13 and the second sidewall 112 as a mask to expose the base layer 17. Therefore, the junction region of the base layer 17 and the emitter layer 18 in the intrinsic region of the transistor is defined by the thickness of the second sidewall 112.

次に、第1図(e)に示す様に、周知の方法で、マスク
13を部分的にエッチングして、コレクタ層12の電極
を形成すべき所定領域を露出させ、n型GaAsに対す
るオーミック接触性金属(例えば、AuGe/Ni)か
ら成るコレクタ電極10、及びp型GaAsに対するオ
ーミック接触性金属(例えば、AuZn,AuCr,A
uMn等)から成るベース電極111を形成してHBT
が完成する。
Next, as shown in FIG. 1 (e), the mask 13 is partially etched by a known method to expose a predetermined region of the collector layer 12 where an electrode is to be formed, and ohmic contact with n-type GaAs is performed. Electrode 10 made of a conductive metal (for example, AuGe / Ni) and an ohmic contact metal (for example, AuZn, AuCr, A) with respect to p-type GaAs.
a base electrode 111 composed of
Is completed.

尚、本実施例では、スペーサ層15に深いエネルギー準
位を形成するドナーもしくはアクセプタ不純物を含んだ
半絶縁性のGaAsを用いているが、不純物をドープし
ていない真性半導体から成るGaAsを用いても良い。
これは、室温において10Ω.cm程度の固有抵抗を呈
する半絶縁材として機能する。又、フッ化カルシウム等
のGaAsと格子整合し、エピタキシャル成長できる絶
縁材料をスペーサ層として用いても良い。
In this embodiment, the spacer layer 15 is made of semi-insulating GaAs containing a donor or acceptor impurity that forms a deep energy level. However, GaAs made of an intrinsic semiconductor not doped with impurities is used. Is also good.
This is 10 8 Ω. It functions as a semi-insulating material with a resistivity of about cm. Further, an insulating material such as calcium fluoride, which is lattice-matched with GaAs and is capable of epitaxial growth, may be used as the spacer layer.

又、本実施例ではW,Mo等の金属からなる第2の側壁
112がエミッタ層18とオーミック接触するために、
エミッタ層18の最上層は、n型InGaAsで構成さ
れているが、ドナーを高濃度(例えば1×1019cm−3
以上)にドープしたn型GaAsを用いても良い。又、
第2の側壁112の他の形成方法として、蒸着あるいは
スパッタ法によって、エミッタ層とオーミック接触する
金属を成膜した後、SiO等の絶縁性側壁を第1の側
壁と同様な方法で形成し、この絶縁性側壁をマスクとし
て、金属の露出部をエッチング除去しても良い。即ち、
この場合の第2の側壁112は、エミッタ電極と絶縁性
側壁の2層構造となる。
Further, in the present embodiment, since the second side wall 112 made of metal such as W and Mo makes ohmic contact with the emitter layer 18,
The uppermost layer of the emitter layer 18 is composed of n-type InGaAs, but contains a high concentration of donors (for example, 1 × 10 19 cm −3).
It is also possible to use n-type GaAs doped as described above. or,
As another method of forming the second side wall 112, a metal that makes ohmic contact with the emitter layer is formed by vapor deposition or sputtering, and then an insulating side wall such as SiO 2 is formed in the same manner as the first side wall. The exposed portion of the metal may be removed by etching using the insulating sidewall as a mask. That is,
In this case, the second side wall 112 has a two-layer structure of an emitter electrode and an insulating side wall.

更に、本実施例では、第2の側壁112をマスクとし
て、露出したエミッタ層18をエッチング除去すること
によって、ベース層17とエミッタ層18の接合領域を
規定しているが、第2の側壁112をマスクとして、露
出したエミッタ層18に選択的に水素,酸素等をイオン
注入し、エミッタ層18を絶縁化しても良い。
Further, in this embodiment, the junction region between the base layer 17 and the emitter layer 18 is defined by etching away the exposed emitter layer 18 using the second sidewall 112 as a mask. With the mask as a mask, the exposed emitter layer 18 may be selectively ion-implanted with hydrogen, oxygen or the like to insulate the emitter layer 18.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、説明した様に本発明では、トラジスタの真性領域
におけるベース・コレクタの接合面積及びベース・エミ
ッタの接合面積は、それぞれ第1の側壁及び第2の側壁
の厚みによって規定されるため、サブミクロンオーダあ
るいはサブクオーターミクロンオーダの接合領域を容易
に形成できる。
As described above, in the present invention, the junction area of the base-collector and the junction area of the base-emitter in the intrinsic region of the transistor are defined by the thickness of the first side wall and the second side wall, respectively. It is possible to easily form a bonding region of order or sub-quarter micron order.

又、外部ベース領域においては、半絶縁性基板上に絶縁
材料もしくは半絶縁性半導体材料からなるスペーサ層が
形成できるため、ベース層あるいはベースコンタクト層
とコレクタ層が直接接触しない若しくは対向しない構成
とすることができる。又、このベース・コンタクト層は
エピタキシャル成長で形成しているため、高濃度かつ充
分な厚みに設定できる。
Further, in the external base region, since the spacer layer made of an insulating material or a semi-insulating semiconductor material can be formed on the semi-insulating substrate, the base layer or the base contact layer and the collector layer do not directly contact or face each other. be able to. Further, since this base contact layer is formed by epitaxial growth, it can be set to have a high concentration and a sufficient thickness.

従って、本発明では、ベース抵抗、ベース・コレクタ寄
生容量及びトランジスタの真性領域におけるベース・エ
ミッタ容量及びベース・コレクタ接合容量を大幅に低減
することができるため、HBTの動作周波数を大きく向
上できる。
Therefore, according to the present invention, the base resistance, the base-collector parasitic capacitance, and the base-emitter capacitance and the base-collector junction capacitance in the intrinsic region of the transistor can be significantly reduced, so that the operating frequency of the HBT can be greatly improved.

しかも、イオン注入及びそれに伴う熱処理工程を必要と
しないため、不純物拡散によるエミッタ注入効率の低下
を防ぐことができる。
Moreover, since the ion implantation and the heat treatment step associated therewith are not required, it is possible to prevent the emitter implantation efficiency from being lowered due to the impurity diffusion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(a)〜(e)は本発明の製造方法の一実施例を
工程順に説明するための素子の断面図、第2図は従来の
ヘテロ接合バイポーラトランジスタの一例を示す断面図
である。 11,21……半絶縁性基板、12,22……コレクタ
層、13……マスク、14……第1の側壁、15……ス
ペーサ層、16,212……ベース・コンタクト層、1
7,15……ベース層、18,27……エミッタ層、2
8……エミッタ電極、110,210……コレクタ電
極、111,29……ベース電極、112……第2の側
壁、211……イオン注入絶縁層。
1 (a) to 1 (e) are cross-sectional views of an element for explaining an embodiment of the manufacturing method of the present invention in the order of steps, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a conventional heterojunction bipolar transistor. . 11, 21 ... Semi-insulating substrate, 12, 22 ... Collector layer, 13 ... Mask, 14 ... First sidewall, 15 ... Spacer layer, 16,212 ... Base contact layer, 1
7, 15 ... Base layer, 18, 27 ... Emitter layer, 2
8 ... Emitter electrode, 110, 210 ... Collector electrode, 111, 29 ... Base electrode, 112 ... Second side wall, 211 ... Ion-implanted insulating layer.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半絶縁性半導体基板上に第1の半導体材料
からなるコレクタ層を形成する工程と、前記コレクタ層
上に所定パターンのマスク及びこのマスクの側面に第1
の側壁を形成する工程と、前記マスク及び前記第1の側
壁を用いて、前記コレクタ層の露出部の一部又は全てを
エッチングしてスペーサ領域を区画する工程と、前記エ
ッチング面上に絶縁材料もしくは半絶縁性半導体材料か
らなるスペーサ層及びこのスペーサ層上に第2の半導体
材料からなるベースコントクタ層を順次エピタキシャル
成長させて前記スペーサ領域を埋戻す工程と、前記第1
の側壁をエッチングし、前記コレクタ層を露出する工程
と、前記ベースコンタクト層及び前記コレクタ層の露出
部に第3の半導体材料からなるベース層及び第4の半導
体材料からなるエミッタ層を順次エピタキシャル成長す
る工程と、前記マスクの露出した側面に第2の側壁を形
成する工程と、前記マスク及び前記第2の側壁を用い
て、前記エミッタ層の露出部を選択的にエッチング除去
するか、もしくは絶縁化する工程と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。
1. A step of forming a collector layer made of a first semiconductor material on a semi-insulating semiconductor substrate, a mask having a predetermined pattern on the collector layer, and a first side surface of the mask.
Forming a side wall of the collector layer, etching a part or all of the exposed portion of the collector layer to define a spacer region using the mask and the first side wall, and insulating material on the etched surface. Alternatively, a spacer layer made of a semi-insulating semiconductor material and a base contactor layer made of a second semiconductor material are sequentially epitaxially grown on the spacer layer to backfill the spacer region;
A side wall of the substrate is exposed to expose the collector layer, and a base layer made of a third semiconductor material and an emitter layer made of a fourth semiconductor material are sequentially epitaxially grown on the exposed portions of the base contact layer and the collector layer. A step of forming a second sidewall on the exposed side surface of the mask, and selectively etching away the exposed portion of the emitter layer by using the mask and the second sidewall, or insulating the exposed portion. A method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor, comprising:
【請求項2】少なくとも第2の側壁のエミッタ層と接触
する面が、前記エミッタ層とオーミック接触する金属で
構成されている特許請求の範囲第(1) 項記載のヘテロ接
合バイポーラトランジスタの製造方法。
2. The method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to claim 1, wherein at least a surface of the second side wall which is in contact with the emitter layer is made of a metal which makes ohmic contact with the emitter layer. .
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