JPH08279517A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JPH08279517A
JPH08279517A JP7864195A JP7864195A JPH08279517A JP H08279517 A JPH08279517 A JP H08279517A JP 7864195 A JP7864195 A JP 7864195A JP 7864195 A JP7864195 A JP 7864195A JP H08279517 A JPH08279517 A JP H08279517A
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JP
Japan
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layer
ohmic electrode
semiconductor device
semiconductor
etching
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JP7864195A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Yamaguchi
山口  泰弘
Shigeru Kuroda
滋 黒田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To enable the manufacturing step to be simplified as well as a semiconductor device to be miniaturized by a method wherein the side of an ohmic electrode is decomposed in an etching resistant denatured layer as well as provided with a semiconductor mesa part self-aligning with the ohmic electrode containing the denatured layer. CONSTITUTION: A subcollector layer 2, a collector layer 3, a base layer 4 are continuously epitaxial grown by organic metallic vapor growth process on a semiinsulating semiconductor substrate 1 further to deposit an emitter layer 5 and a contact layer 6. Next, an ohmic electrode 7 is formed on the upper part of the deposited emitter layer 5 and coated layer 6 for ion-implanting the side of the ohmic layer 7 so that the side may be decomposed in an etching resistant denatured layer 8 as well as to form a self-aligning semiconductor mesa part 12 by masa-etching the semiconductor layers 5, 6 using the ohmic electrode 7 containing the denatured layer 8. Through these procedures, the manufacturing steps can be simplified thereby enabling the semiconductor device to be miniaturized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に関するものであり、高融点材料からなるオーミッ
ク電極の耐エッチング性を高めて自己整合用マスクとし
たHBT(ヘテロ接合バイポーラトランジスタ)等の半
導体装置及びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, such as a HBT (heterojunction bipolar transistor) used as a self-alignment mask by enhancing the etching resistance of an ohmic electrode made of a high melting point material. The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体集積回路装置の高性能化に
は目ざましいものがあり、これはシリコン半導体集積回
路装置のみならず、GaAs等を用いた化合物半導体集
積回路装置においても同様である。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a remarkable increase in the performance of semiconductor integrated circuit devices, and this applies not only to silicon semiconductor integrated circuit devices but also to compound semiconductor integrated circuit devices using GaAs or the like.

【0003】このような高性能化は、素子構造等の素子
自体の高性能化を図ることによって達成されているが、
それ以外に、電極或いは配線に起因する寄生抵抗及び寄
生容量を低減することが望まれている。
Although such high performance has been achieved by improving the performance of the element itself such as the element structure,
Other than that, it is desired to reduce the parasitic resistance and the parasitic capacitance due to the electrodes or the wiring.

【0004】従来、GaAs系の化合物半導体集積回路
装置においては、オーミック電極に伴う寄生直列抵抗を
低減するために、GaAs層の上にGaAs層よりもバ
ンド・ギャップの小さなInGaAs層を成長させ、こ
のInGaAs層の上にオーミック電極を設けていた。
Conventionally, in a GaAs-based compound semiconductor integrated circuit device, an InGaAs layer having a band gap smaller than that of the GaAs layer is grown on the GaAs layer in order to reduce the parasitic series resistance associated with the ohmic electrode. An ohmic electrode was provided on the InGaAs layer.

【0005】近年、オーミックコンタクト層としてのI
nGaAs層の組成をIn0.7 Ga 0.3 As程度とする
と共に、このようなオーミック電極材料としてWSiや
TiW等の高融点材料を用いることによって、オーミッ
ク電極の低抵抗化及び信頼性の向上が得られている。
In recent years, I as an ohmic contact layer
The composition of the nGaAs layer is In0.7Ga 0.3Assume about As
In addition, as such an ohmic electrode material, WSi and
By using a high melting point material such as TiW, ohmic
The low resistance and the improved reliability of the electrode are obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この様なWS
iやTiW等の高融点材料は耐エッチング性が良好でな
いため、オーミック電極をマスクとして半導体層をエッ
チングして、自己整合的にエミッタメサ等のメサ構造を
形成することができず、製造工程の簡素化、半導体装置
の微細化の障害になっていた。
[Problems to be Solved by the Invention] However, such a WS
Since high-melting-point materials such as i and TiW do not have good etching resistance, the semiconductor layer cannot be etched using the ohmic electrode as a mask to form a mesa structure such as an emitter mesa in a self-aligned manner, which simplifies the manufacturing process. And the miniaturization of semiconductor devices.

【0007】即ち、高融点導電性材料からなるエミッタ
電極をマスクとした自己整合工程によってエミッタメサ
を形成する際に、エミッタ電極は数十Å/分のエッチン
グレートでサイドエッチングが進行するので、良好なエ
ッチング精度のエミッタメサ等のメサ構造を得ることが
困難であった。
That is, when the emitter mesa is formed by the self-alignment process using the emitter electrode made of a high melting point conductive material as a mask, the emitter electrode undergoes side etching at an etching rate of several tens of liters / minute, which is favorable. It was difficult to obtain a mesa structure such as an emitter mesa with etching accuracy.

【0008】また、自己整合工程を用いない場合には、
エミッタ電極とメサエッチングの際のマスクとの位置合
わせ及びそのためのマージンが必要となるため、製造工
程が増加すると共に、エミッタメサ等のメサ構造の微細
化が困難であった。
When the self-alignment process is not used,
Since it is necessary to align the emitter electrode with the mask at the time of mesa etching and a margin for the alignment is required, it is difficult to miniaturize the mesa structure such as the emitter mesa as the manufacturing process is increased.

【0009】したがって、高融点材料からなるオーミッ
ク電極の耐エッチング性を改善することによって、自己
整合工程の採用を可能とし、それによって製造工程を簡
素化し、且つ、半導体装置を微細化することを目的とす
る。
Therefore, it is possible to adopt a self-alignment process by improving the etching resistance of the ohmic electrode made of a high melting point material, thereby simplifying the manufacturing process and miniaturizing the semiconductor device. And

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図1参照 本発明は、少なくとも一つの高融点導電性材料からなる
オーミック電極7を有する半導体装置において、オーミ
ック電極7の側面が耐エッチング性の変成層8に変質し
ていると共に、変成層8を含むオーミック電極7と自己
整合する半導体メサ部12を有することを特徴とする。
FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention, and means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 1, the present invention relates to a semiconductor device having an ohmic electrode 7 made of at least one high melting point conductive material, in which the side surface of the ohmic electrode 7 is transformed into an etching resistant transformation layer 8 and the transformation layer 8 is formed. The semiconductor mesa portion 12 is self-aligned with the included ohmic electrode 7.

【0011】また、本発明は、半導体装置において、高
融点導電性材料がWSiまたはTiWのいずれかである
ことを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that, in the semiconductor device, the high melting point conductive material is either WSi or TiW.

【0012】また、本発明は、半導体装置がヘテロ接合
バイポーラトランジスタであることを特徴とする。ま
た、本発明は、オーミック電極7がヘテロ接合バイポー
ラトランジスタのエミッタ電極であることを特徴とす
る。
The present invention is also characterized in that the semiconductor device is a heterojunction bipolar transistor. Further, the present invention is characterized in that the ohmic electrode 7 is an emitter electrode of a heterojunction bipolar transistor.

【0013】また、本発明は、少なくとも一つの高融点
導電性材料からなるオーミック電極7を有する半導体装
置の製造方法において、オーミック電極7をプラズマ処
理することにより、その側面を耐エッチング性の変成層
8に変質させると共に、変成層8を含むオーミック電極
7をマスクとして半導体層5,6をメサエッチングする
工程を有することを特徴とする。
Further, according to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device having the ohmic electrode 7 made of at least one refractory conductive material, the ohmic electrode 7 is subjected to plasma treatment so that the side surface thereof is an etching resistant metamorphic layer. And the mesa etching of the semiconductor layers 5 and 6 using the ohmic electrode 7 including the metamorphic layer 8 as a mask.

【0014】また、本発明は、少なくとも一つの高融点
導電性材料からなるオーミック電極7を有する半導体装
置の製造方法において、オーミック電極7の側面にイオ
ン注入を行い、その側面を耐エッチング性の変成層8に
変質させると共に、変成層8を含むオーミック電極7を
マスクとして半導体層5,6をメサエッチングする工程
を有することを特徴とする。
Further, according to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device having the ohmic electrode 7 made of at least one refractory conductive material, the side surface of the ohmic electrode 7 is ion-implanted and the side surface is transformed with etching resistance. The method is characterized by including a step of modifying the layer 8 and mesa-etching the semiconductor layers 5 and 6 using the ohmic electrode 7 including the metamorphic layer 8 as a mask.

【0015】なお、図1において、1は半絶縁性半導体
基板、2はサブコレクタ層、3はコレクタ層、4はベー
ス層、5はエミッタ層、6はコンタクト層、9はベース
電極、10はコレクタ電極、及び、11は絶縁分離領域
である。
In FIG. 1, 1 is a semi-insulating semiconductor substrate, 2 is a sub-collector layer, 3 is a collector layer, 4 is a base layer, 5 is an emitter layer, 6 is a contact layer, 9 is a base electrode, and 10 is a base electrode. The collector electrodes and 11 are insulation isolation regions.

【0016】[0016]

【作用】少なくとも一つの高融点導電性材料からなるオ
ーミック電極7を有する半導体装置において、オーミッ
ク電極7の側面を耐エッチング性の変成層8とすること
によって、変成層8を含むオーミック電極7と半導体メ
サ部12とを自己整合的に設けることができる。
In the semiconductor device having the ohmic electrode 7 made of at least one refractory conductive material, the side surface of the ohmic electrode 7 is formed as the etching resistant metamorphic layer 8 so that the ohmic electrode 7 including the metamorphic layer 8 and the semiconductor. The mesa portion 12 can be provided in a self-aligned manner.

【0017】また、本発明は、高融点導電性材料として
WSiまたはTiWを用いることによって、低抵抗で且
つ信頼性の高いオーミック電極を形成することができ
る。
Further, according to the present invention, by using WSi or TiW as the high melting point conductive material, an ohmic electrode having low resistance and high reliability can be formed.

【0018】また、本発明は、その技術思想をヘテロ接
合バイポーラトランジスタに適用することによって、寄
生抵抗の小さな高速バイポーラトランジスタを実現する
ことができ、また、エミッタメサを自己整合的に形成で
きるので、ヘテロ接合バイポーラトランジスタをより微
細化・高速化することができる。
Further, according to the present invention, by applying the technical idea to a heterojunction bipolar transistor, a high-speed bipolar transistor having a small parasitic resistance can be realized, and an emitter mesa can be formed in a self-aligned manner. It is possible to further miniaturize and speed up the junction bipolar transistor.

【0019】また、少なくとも一つの高融点導電性材料
からなるオーミック電極7を有する半導体装置の製造方
法において、オーミック電極7をプラズマ処理すること
により、その側面を容易に耐エッチング性の変成層8に
変質させることができ、また、変成層8を含むオーミッ
ク電極7をマスクとする自己整合工程によって半導体層
5,6をメサエッチングするので、製造工程が簡素化さ
れると共に、半導体装置をより微細化することができ
る。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device having the ohmic electrode 7 made of at least one refractory conductive material, the side surface of the ohmic electrode 7 is easily treated by the plasma treatment to form the etching-resistant metamorphic layer 8. Moreover, the semiconductor layers 5 and 6 are mesa-etched by a self-alignment process using the ohmic electrode 7 including the metamorphic layer 8 as a mask, which simplifies the manufacturing process and further miniaturizes the semiconductor device. can do.

【0020】また、本発明は、少なくとも一つの高融点
導電性材料からなるオーミック電極7を有する半導体装
置の製造方法において、オーミック電極7の側面にイオ
ン注入を行い、その側面を容易に耐エッチング性の変成
層8に変質させることができ、また、変成層8を含むオ
ーミック電極7をマスクとする自己整合工程によって半
導体層5,6をメサエッチングするので、製造工程が簡
素化されると共に、半導体装置をより微細化することが
できる。
Further, according to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device having the ohmic electrode 7 made of at least one refractory conductive material, the side surface of the ohmic electrode 7 is ion-implanted and the side surface is easily etched. Can be transformed into the metamorphic layer 8 and the semiconductor layers 5 and 6 are mesa-etched by a self-alignment process using the ohmic electrode 7 including the metamorphic layer 8 as a mask. The device can be further miniaturized.

【0021】[0021]

【実施例】本発明の実施例のヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタの製造工程を図2乃至図5を参照して説明す
る。 図2(a)参照 まず、半絶縁性GaAs基板13上に、有機金属気相成
長法(MOVPE法)によってn+ 型GaAsサブコレ
クタ層14、n型GaAsコレクタ層15、p + 型Ga
Asベース層16、n型AlGaAsエミッタ層17、
+ 型GaAsコンタクト層18、n+ 型InGaAs
グレーデッド層19、及び、In0.7 Ga0.3 Asコン
タクト層20を連続的にエピタキシャル成長させる。
EXAMPLE A heterojunction bipolar transistor according to an example of the present invention
The manufacturing process of the transistor will be described with reference to FIGS.
It See FIG. 2 (a). First, on the semi-insulating GaAs substrate 13, a metal organic chemical vapor deposition is performed.
N by the long method (MOVPE method)+Type GaAs sub-core
Layer 14, n-type GaAs collector layer 15, p +Type Ga
As base layer 16, n-type AlGaAs emitter layer 17,
n+Type GaAs contact layer 18, n+Type InGaAs
Graded layer 19 and In0.7Ga0.3As Con
The tact layer 20 is continuously epitaxially grown.

【0022】なお、n型AlGaAsエミッタ層17は
n型Al0.3 Ga0.7 Asで構成され、また、n+ 型I
nGaAsグレーデッド層19は、GaAs(In比
0)からIn0.7 Ga0.3 As(In比0.7)に徐々
に変化する層である。
The n-type AlGaAs emitter layer 17 is composed of n-type Al 0.3 Ga 0.7 As, and n + -type I
The nGaAs graded layer 19 is a layer that gradually changes from GaAs (In ratio 0) to In 0.7 Ga 0.3 As (In ratio 0.7).

【0023】図2(b)参照 ついで、WSiをターゲットとしたスパッタ法によっ
て、オーミック電極となる厚さ300nmのWSiエミ
ッタ電極21を堆積させたのち、WSiエミッタ電極2
1をパターニングさせる際のマスクとなるSiON膜2
2を減圧化学気相法(LPCVD法)によって堆積させ
る。なお、このWSiエミッタ電極21の厚さは200
〜400nmの範囲であれば良い。
Referring to FIG. 2B, a WSi emitter electrode 21 having a thickness of 300 nm to be an ohmic electrode is deposited by a sputtering method using WSi as a target.
SiON film 2 serving as a mask when patterning 1
2 is deposited by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). The thickness of the WSi emitter electrode 21 is 200
It may be in the range of up to 400 nm.

【0024】図3(c)参照 次いで、フォトレジストマスク23をマスクとして、C
HF3 を反応ガスとしたドライ・エッチングにより、S
iON膜22をエミッタメサに対応する大きさにメサエ
ッチングする。
Next, referring to FIG. 3 (c), using the photoresist mask 23 as a mask, C
By dry etching using HF 3 as a reaction gas, S
The iON film 22 is mesa-etched to a size corresponding to the emitter mesa.

【0025】図3(d)参照 次いで、フォトレジストマスクを除去したのち、SiO
N膜22をマスクとしてRIE(リアクティブ・イオン
・エッチング)法によってWSiエミッタ電極21をパ
ターニングし、次いで、500W〜1.5kWの印加電
力、及び、5〜10Paの圧力において発生させた窒素
プラズマ24中で処理することによって、WSiエミッ
タ電極21の露出表面である側面にN(窒素)原子を導
入して、耐エッチング性に優れた変成層25に改変す
る。
Next, as shown in FIG. 3D, after removing the photoresist mask, SiO 2 is removed.
Using the N film 22 as a mask, the WSi emitter electrode 21 is patterned by the RIE (reactive ion etching) method, and then the nitrogen plasma 24 generated at an applied power of 500 W to 1.5 kW and a pressure of 5 to 10 Pa. By performing the treatment in the inside, N (nitrogen) atoms are introduced into the side surface, which is the exposed surface of the WSi emitter electrode 21, to change it into the metamorphic layer 25 having excellent etching resistance.

【0026】図4(e)参照 次いで、側面に変成層25を形成したWSiエミッタ電
極21をマスクとしてIn0.7 Ga0.3 Asコンタクト
層20乃至n型AlGaAsエミッタ17をウェット・
エッチングすることによってp+ 型GaAsベース層1
6を露出させて、自己整合的にエミッタメサ26を形成
する。
Next, as shown in FIG. 4E, the In 0.7 Ga 0.3 As contact layer 20 to the n-type AlGaAs emitter 17 are wet-coated with the WSi emitter electrode 21 having the metamorphic layer 25 formed on the side surface as a mask.
P + type GaAs base layer 1 by etching
6 is exposed and the emitter mesa 26 is formed in a self-aligned manner.

【0027】図4(f)参照 次いで、SiON膜を除去したのち、ベース電極となる
Au・Znを堆積させパターニングすることによってベ
ース電極27を形成し、次いで、第2のフォトレジスト
マスク28を用いて、p+ 型GaAsベース層16を所
定形状にエッチングしてベースメサ29を形成する。
Next, after removing the SiON film, a base electrode 27 is formed by depositing and patterning Au.Zn serving as a base electrode, and then using a second photoresist mask 28. Then, the p + type GaAs base layer 16 is etched into a predetermined shape to form a base mesa 29.

【0028】図5(g)参照 次いで、第2のフォトレジストマスク28を除去したの
ち、エミッタメサ26及びベースメサ29を覆うように
新たに設けた第3のフォトレジストマスク30をマスク
として酸素イオン31をイオン注入することによって、
周辺部を絶縁化して絶縁分離領域32を形成する。
Next, after removing the second photoresist mask 28, oxygen ions 31 are removed using the third photoresist mask 30 newly provided so as to cover the emitter mesa 26 and the base mesa 29 as a mask. By ion implantation,
The peripheral portion is insulated to form the insulating isolation region 32.

【0029】図5(h)参照 次いで、第3のフォトレジストマスク30を除去したの
ち、新たに設けた第4のフォトレジストマスク33をマ
スクとしてn型GaAsコレクタ層15をエッチング
し、n+ 型GaAsサブコレクタ層14を露出させてコ
レクタメサ34を形成し、次いで、コレクタ電極35と
なるAu・Ge・Niを堆積させ、第4のフォトレジス
トマスク33を除去することによってリフトオフ法によ
ってコレクタ電極35を形成して、ヘテロ接合バイポー
ラトランジスタが完成する。
Next, after removing the third photoresist mask 30, the n-type GaAs collector layer 15 is etched using the newly provided fourth photoresist mask 33 as a mask to remove the n + -type. The GaAs sub-collector layer 14 is exposed to form a collector mesa 34, Au.Ge.Ni to be a collector electrode 35 is deposited, and the fourth photoresist mask 33 is removed to lift the collector electrode 35 by a lift-off method. Formed to complete the heterojunction bipolar transistor.

【0030】このように、本発明においては、WSiエ
ミッタ電極の側面を窒化して耐エッチング性に優れた変
成層にしたので、自己整合工程の採用が可能となり、し
たがって、低抵抗エミッタ電極を設けたヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタの製造工程を簡素化することができ
ると共に、再現性良く微細化することができる。
As described above, in the present invention, since the side surface of the WSi emitter electrode is nitrided to form the metamorphic layer having excellent etching resistance, the self-alignment process can be adopted, and therefore the low resistance emitter electrode is provided. In addition, the manufacturing process of the heterojunction bipolar transistor can be simplified and can be miniaturized with good reproducibility.

【0031】次に、エミッタ電極の耐エッチング性を改
善させる手段として、イオン注入法を採用した本発明の
他の実施例を説明する。この実施例は、図3(d)の工
程が異なるだけであり、他の工程は実質的に同等である
ので、エミッタ電極の耐エッチング性を改善する工程の
みを説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described in which an ion implantation method is adopted as a means for improving the etching resistance of the emitter electrode. In this example, only the step of FIG. 3D is different and the other steps are substantially the same, so only the step of improving the etching resistance of the emitter electrode will be described.

【0032】この場合には、SiON膜をマスクとして
WSiエミッタ電極をパターニングしたのち、半絶縁性
GaAs基板乃至In0.7 Ga0.3 Asコンタクト層か
らなる半導体ウェハの主面を注入イオンの照射方向に対
して垂直方向から若干傾けた状態で回転させながら窒素
イオン(N+ )を10keVの加速エネルギー、及び、
1×1016cm-2のドーズ量でイオン注入することによ
って、WSiエミッタ電極の側面にN原子を導入して、
耐エッチング性に優れた変成層25に改変する。
In this case, after patterning the WSi emitter electrode using the SiON film as a mask, the main surface of the semiconductor wafer composed of the semi-insulating GaAs substrate to the In 0.7 Ga 0.3 As contact layer is irradiated in the irradiation direction of implanted ions. Accelerating energy of nitrogen ions (N + ) of 10 keV while rotating with a slight tilt from the vertical direction, and
By implanting ions at a dose of 1 × 10 16 cm -2 , N atoms are introduced into the side surface of the WSi emitter electrode,
The modified layer 25 is excellent in etching resistance.

【0033】なお、変成層25を形成するためにイオン
注入法を用いる場合、そのドーズ量は1×1016cm-2
に限られるものではなく、1×1015〜6×1016cm
-2の範囲であれば良い。
When the ion implantation method is used to form the metamorphic layer 25, the dose amount is 1 × 10 16 cm -2.
It is not limited to 1 × 10 15 to 6 × 10 16 cm
It should be in the range of -2 .

【0034】なお、上記の各実施例における窒素プラズ
マ処理工程、或いは、窒素イオン注入工程において、I
0.7 Ga0.3 Asコンタクト層表面にもN原子が導入
され多少窒化されるが、後のエミッタメサ形成の際のウ
ェット・エッチング工程においては、特に問題とならな
いものであり、仮に、材料系によって問題が生ずる場合
には、Arイオンミーリング法等によって、表面の窒化
層を予め除去すれば良い。
In the nitrogen plasma treatment step or the nitrogen ion implantation step in each of the above embodiments, I
N atoms are also introduced to the surface of the n 0.7 Ga 0.3 As contact layer and are nitrided to some extent, but this does not cause any particular problem in the subsequent wet etching step in forming the emitter mesa, and there is a problem depending on the material system. When it occurs, the nitride layer on the surface may be removed in advance by the Ar ion milling method or the like.

【0035】また、上記各実施例においては、エミッタ
電極としてWSiを用いているが、その組成比Si/W
(原子比)が0.2〜0.6の範囲を用いれば良く、さ
らに、WSiの代わりに組成比Ti/W(原子比)が
0.2〜0.6の範囲のTiWを用いても良いものであ
り、この場合には、TiWターゲットを用いたスパッタ
法によって堆積させれば良い。
Although WSi is used as the emitter electrode in each of the above embodiments, the composition ratio Si / W is used.
The (atomic ratio) may be in the range of 0.2 to 0.6, and TiW having a composition ratio Ti / W (atomic ratio) in the range of 0.2 to 0.6 may be used instead of WSi. It is good, and in this case, it may be deposited by a sputtering method using a TiW target.

【0036】また、上記各実施例においては、エミッタ
電極をパターニングする際に、SiON膜をマスクとし
て用いているが、そのO/N比は任意であり、また、S
iON膜の代わりにRIE工程におけるマスクとなる、
例えば、SiO2 膜或いはSi3 4 膜を用いても良
い。
In each of the above embodiments, the SiON film is used as a mask when patterning the emitter electrode, but the O / N ratio is arbitrary, and the S / N ratio is S.
It becomes a mask in the RIE process instead of the iON film,
For example, a SiO 2 film or a Si 3 N 4 film may be used.

【0037】また、上記の実施例においては、エミッタ
層としてAl0.3 Ga0.7 Asを用いており、また、ベ
ース層及びコレクタ層としてGaAs層を用いている
が、この様な組成比に限られるものではなく、エミッタ
層としてはAl比が0.24〜0.35のAlGaAs
を用いても良いものであり、また、ベース層としてもA
l比が0.1〜0.00のAlGaAsを用いても良い
ものである。
In the above embodiment, Al 0.3 Ga 0.7 As is used as the emitter layer and GaAs layers are used as the base layer and the collector layer, but the composition ratio is not limited to this. But AlGaAs with an Al ratio of 0.24 to 0.35 as the emitter layer
May be used, and A may also be used as the base layer.
AlGaAs having an l ratio of 0.1 to 0.00 may be used.

【0038】また、上記実施例におけるコンタクト層は
In0.7 Ga0.3 Asであるものの、この様な組成比に
限られるものではなく、In比が0.5〜1.0のIn
GaAsを用いても良いものである。
Further, although the contact layer in the above embodiment is In 0.7 Ga 0.3 As, the contact ratio is not limited to such a composition ratio, and the In ratio of In is 0.5 to 1.0.
GaAs may also be used.

【0039】また、上記各実施例においては、半導体層
の成長に際してMOVPE法を用いているが、MBE法
(分子ビームエピタキシャル成長法)や通常のVPE法
(気相成長法)を用いても良いものであり、さらに、絶
縁分離領域32の形成に際しては酸素イオンを注入して
いるが、水素イオン(プロトン)をイオン注入しても良
いものである。
In each of the above embodiments, the MOVPE method is used for growing the semiconductor layer, but the MBE method (molecular beam epitaxial growth method) or the ordinary VPE method (vapor phase growth method) may be used. Further, although oxygen ions are implanted at the time of forming the insulating separation region 32, hydrogen ions (protons) may be implanted.

【0040】また、上記各実施例は、エミッタトップ型
のnpnHBT(ヘテロ接合バイポーラトランジスタ)
を例に説明しているが、本発明はpnpHBTも対象と
するのであり、さらに、コレクタトップ型のHBTをも
対象とするものであり、その場合には、コレクタ部の構
成は、n+ 型GaAsサブコレクタ層(コンタクト層)
上に、n+ 型InGaAsグレーデッド層及びIn0.7
Ga0.3 Asコンタクト層を設けた構成となる。
In each of the above embodiments, the emitter top type npnHBT (heterojunction bipolar transistor) is used.
However, the present invention is also applicable to pnpHBTs, and is also applicable to collector-top type HBTs. In that case, the configuration of the collector section is n + -type. GaAs subcollector layer (contact layer)
On top, an n + -type InGaAs graded layer and In 0.7
The structure has a Ga 0.3 As contact layer.

【0041】また、上記各実施例は、AlGaAs/G
aAs系HBTを例に説明しているが、本発明はInP
/InGaAs系等の他の材料系も対象とするものであ
り、InP/InGaAs系HBTの場合には、エミッ
タ部のコンタクト層の構成は、エミッタであるInPに
格子整合するn+ 型In0.53Ga0.47Asコンタクト
層、n+ 型InGaAsグレーデッド層、及び、In
0.7 Ga0.3 Asコンタクト層の構成となる。
In each of the above embodiments, AlGaAs / G
Although the description has been made by taking an aAs-based HBT as an example, the present invention is not limited to InP.
Other material systems such as InP / InGaAs system are also targeted, and in the case of InP / InGaAs system HBT, the contact layer structure of the emitter section is n + type In 0.53 Ga lattice-matched to InP which is the emitter. 0.47 As contact layer, n + type InGaAs graded layer, and In
The structure is a 0.7 Ga 0.3 As contact layer.

【0042】また、上記の各実施例は、エミッタ/ベー
ス接合のみがヘテロ接合であるシングルヘテロ接合型の
HBTを例に説明しているが、本発明はベース/コレク
タ接合もヘテロ接合であるダブルヘテロ接合型HBTも
対象とするものである。
In each of the above embodiments, a single heterojunction type HBT in which only the emitter / base junction is a heterojunction is described, but the present invention is a double junction in which the base / collector junction is also a heterojunction. Heterozygous HBTs are also targeted.

【0043】さらに、本発明の対象はHBTに限られる
ものではなく、高融点導電性材料からなるオーミック電
極をマスクとしてメサ構造を形成する各種の半導体装
置、例えば、HET(ホットエレクトロントランジス
タ)或いはRHET(共鳴トンネルホットエレクトロン
トランジスタ)等をも対象とするものである。
Further, the object of the present invention is not limited to HBT, but various semiconductor devices, such as HET (hot electron transistor) or RHET, which form a mesa structure by using an ohmic electrode made of a high melting point conductive material as a mask. (Resonant tunnel hot electron transistor) and the like are also targeted.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明によれば、高融点導電材料からな
るオーミック電極の側面の耐エッチング性を高めること
により、オーミック電極と自己整合的にメサ構造を形成
することができるので、ヘテロ接合バイポーラトランジ
スタ等の高性能の化合物半導体装置を再現性良く微細化
することができると共に、その製造工程を簡素化するこ
とができる。
According to the present invention, a mesa structure can be formed in a self-aligned manner with the ohmic electrode by increasing the etching resistance of the side surface of the ohmic electrode made of a high melting point conductive material. A high-performance compound semiconductor device such as a transistor can be miniaturized with good reproducibility, and the manufacturing process thereof can be simplified.

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

【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a principle configuration of the present invention.

【図2】本発明の実施例の途中までの製造工程の説明図
である。
FIG. 2 is an explanatory view of a manufacturing process up to the middle of the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例の図2以降の途中までの製造工
程の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view of a manufacturing process up to the middle of FIG. 2 and subsequent steps of the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例の図3以降の途中までの製造工
程の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of a manufacturing process up to the middle of FIG. 3 and subsequent steps of the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例の図4以降の製造工程の説明図
である。
FIG. 5 is an explanatory view of the manufacturing process after FIG. 4 of the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半絶縁性半導体基板 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 コンタクト層 7 オーミック電極 8 変成層 9 ベース電極 10 コレクタ電極 11 絶縁分離領域 12 半導体メサ部 13 半絶縁性GaAs基板 14 n+ 型GaAsサブコレクタ層 15 n型GaAsコレクタ層 16 p+ 型GaAsベース層 17 n型AlGaAsエミッタ層 18 n+ 型GaAsコンタクト層 19 n+ 型InGaAsグレーデッド層 20 In0.7 Ga0.3 Asコンタクト層 21 WSiエミッタ電極 22 SiON膜 23 フォトレジストマスク 24 窒素プラズマ 25 変成層 26 エミッタメサ 27 ベース電極 28 第2のフォトレジストマスク 29 ベースメサ 30 第3のフォトレジストマスク 31 酸素イオン 32 絶縁分離領域 33 第4のフォトレジストマスク 34 コレクタメサ 35 コレクタ電極1 semi-insulating semiconductor substrate 2 sub-collector layer 3 collector layer 4 base layer 5 emitter layer 6 contact layer 7 ohmic electrode 8 metamorphic layer 9 base electrode 10 collector electrode 11 insulating isolation region 12 semiconductor mesa portion 13 semi-insulating GaAs substrate 14 n + Type GaAs subcollector layer 15 n type GaAs collector layer 16 p + type GaAs base layer 17 n type AlGaAs emitter layer 18 n + type GaAs contact layer 19 n + type InGaAs graded layer 20 In 0.7 Ga 0.3 As contact layer 21 WSi Emitter electrode 22 SiON film 23 Photoresist mask 24 Nitrogen plasma 25 Metamorphic layer 26 Emitter mesa 27 Base electrode 28 Second photoresist mask 29 Base mesa 30 Third photoresist mask 31 Oxygen ion 32 Insulation isolation region 33 Fourth Photoresist Mask 34 Collector Mesa 35 Collector Electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/43 H01L 29/46 R ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 29/43 H01L 29/46 R

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも一つの高融点導電性材料から
なるオーミック電極を有する半導体装置において、前記
オーミック電極の側面が耐エッチング性の変成層に変質
していると共に、前記変成層を含むオーミック電極と自
己整合する半導体メサ部を有することを特徴とする半導
体装置。
1. A semiconductor device having an ohmic electrode made of at least one refractory conductive material, wherein a side surface of the ohmic electrode is transformed into an etching resistant metamorphic layer, and an ohmic electrode including the metamorphic layer is provided. A semiconductor device having a self-aligned semiconductor mesa portion.
【請求項2】 上記高融点導電性材料が、WSiまたは
TiWのいずれかであることを特徴とする請求項1記載
の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the high melting point conductive material is either WSi or TiW.
【請求項3】 上記少なくとも一つの高融点導電性材料
からなるオーミック電極を有する半導体装置が、ヘテロ
接合バイポーラトランジスタであることを特徴とする請
求項1または2記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device having the ohmic electrode made of at least one refractory conductive material is a heterojunction bipolar transistor.
【請求項4】 上記オーミック電極が、エミッタ電極で
あることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the ohmic electrode is an emitter electrode.
【請求項5】 少なくとも一つの高融点導電性材料から
なるオーミック電極を有する半導体装置の製造方法にお
いて、前記オーミック電極をプラズマ処理することによ
り、前記オーミック電極の側面を耐エッチング性の変成
層に変質させると共に、前記オーミック電極をマスクと
して半導体層をメサエッチングする工程を有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A method for manufacturing a semiconductor device having an ohmic electrode made of at least one refractory conductive material, wherein a side surface of the ohmic electrode is transformed into an etching resistant metamorphic layer by plasma-treating the ohmic electrode. And a step of mesa-etching the semiconductor layer using the ohmic electrode as a mask.
【請求項6】 少なくとも一つの高融点導電性材料から
なるオーミック電極を有する半導体装置の製造方法にお
いて、前記オーミック電極の側面にイオン注入を行い、
前記オーミック電極の側面を耐エッチング性の変成層に
変質させると共に、前記オーミック電極をマスクとして
半導体層をメサエッチングする工程を有することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
6. A method of manufacturing a semiconductor device having an ohmic electrode made of at least one high melting point conductive material, wherein ion implantation is performed on a side surface of the ohmic electrode.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of modifying the side surface of the ohmic electrode into a modified layer having etching resistance and mesa-etching the semiconductor layer using the ohmic electrode as a mask.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005244213A (en) * 2004-01-30 2005-09-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optoelectronic integrated circuit and manufacturing method therefor

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Effective date: 20030916