JPH0828376B2 - Bipolar transistor manufacturing method - Google Patents

Bipolar transistor manufacturing method

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JPH0828376B2
JPH0828376B2 JP21801089A JP21801089A JPH0828376B2 JP H0828376 B2 JPH0828376 B2 JP H0828376B2 JP 21801089 A JP21801089 A JP 21801089A JP 21801089 A JP21801089 A JP 21801089A JP H0828376 B2 JPH0828376 B2 JP H0828376B2
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emitter
layer
base
electrode
bipolar transistor
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貴司 廣瀬
雅紀 稲田
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Matsushita Electric Industrial 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、高度な情報処理や通信システムに必要とさ
れる高速性能および高周波特性に優れた半導体素子とし
て利用できるバイポーラトランジスタの製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a bipolar transistor which can be used as a semiconductor device excellent in high speed performance and high frequency characteristics required for advanced information processing and communication systems. .

従来の技術 近年における高度情報化社会の発達により、通信分野
における高周波化ならびに高密度化、情報処理分野にお
ける高速化および大容量化がますます必要とされてい
る。これらを達成すべく、半導体素子の抵抗成分ならび
に容量成分を低減し、高速、高集積等の性能向上のため
の研究開発がさかんに行われている。特に、エミッタの
バンドギャップがベースより大きいヘテロ接合を用いた
バイポーラトランジスタ(ヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ)は、電流利得を下げることなくベース抵抗なら
びにベース・エミッタ間容量を低減することができ、こ
れらにより高速動作が可能となる半導体素子として注目
されている。
2. Description of the Related Art With the development of the advanced information society in recent years, higher frequencies and higher densities in the communication field and higher speeds and higher capacities in the information processing field are increasingly required. In order to achieve these, research and development for reducing the resistance component and the capacitance component of the semiconductor element and improving the performance such as high speed and high integration are being actively conducted. In particular, a bipolar transistor using a heterojunction whose emitter bandgap is larger than the base (heterojunction bipolar transistor) can reduce the base resistance and the capacitance between the base and the emitter without lowering the current gain. It is attracting attention as a semiconductor device that enables

以下、図面を参照しながら従来のバイポーラトランジ
スタの製造方法について説明する。
Hereinafter, a conventional method for manufacturing a bipolar transistor will be described with reference to the drawings.

第2図(a),(b),(c),(d),(e),
(f)および第3図(a),(b),(c)は、従来の
バイポーラトランジスタの製造方法を示した構造断面図
である。
2 (a), (b), (c), (d), (e),
(F) and FIGS. 3 (a), (b) and (c) are structural sectional views showing a conventional method for manufacturing a bipolar transistor.

第2図(a),(b),(c),(d),(e),
(f)において、1は半導体装置の基板となる半絶縁性
基板、2はコレクタの引き出し層となるコレクタコンタ
クト層、3はコレクタ層、4はベース層、5は前記ベー
ス層4よりバンドギャップの大きな材料からなるエミッ
タ層、6は前記エミッタ層5とエミッタ電極8aとの接触
抵抗を下げるためのエミッタキャップ層、7は素子間分
離のために形成された絶縁領域、8はエミッタマスクパ
ターン9をマスクとした第1のイオンビーム10によるエ
ッチングにより前記エミッタ電極8aとなるエミッタ電極
金属、11はベース電極金属12と前記エミッタ層5とを絶
縁するための第1の側壁、12aは前記ベース電極金属12
形成時に前記エミッタマスクパターン9上ならびに前記
第1の側壁11上に形成されたベース金属、13は第2のイ
オンビーム14によりベース電極12bを形成するマスクと
なる第2の側壁、15は前記ベース層4とコレクタ電極16
とを絶縁するための第3の側壁である。
2 (a), (b), (c), (d), (e),
In (f), 1 is a semi-insulating substrate serving as a substrate of a semiconductor device, 2 is a collector contact layer serving as a collector extraction layer, 3 is a collector layer, 4 is a base layer, 5 is a band gap smaller than the base layer 4. An emitter layer made of a large material, 6 is an emitter cap layer for reducing the contact resistance between the emitter layer 5 and the emitter electrode 8a, 7 is an insulating region formed for element isolation, and 8 is an emitter mask pattern 9. An emitter electrode metal which becomes the emitter electrode 8a by etching with the first ion beam 10 used as a mask, 11 is a first side wall for insulating the base electrode metal 12 from the emitter layer 5, and 12a is the base electrode metal. 12
Base metal formed on the emitter mask pattern 9 and the first side wall 11 at the time of formation, 13 is a second side wall which serves as a mask for forming the base electrode 12b by the second ion beam 14, and 15 is the base Layer 4 and collector electrode 16
It is a third side wall for insulating between and.

以上の構成による従来のバイポーラトランジスタの製
造方法を第一の従来例として、以下に説明する。
A conventional method for manufacturing a bipolar transistor having the above structure will be described below as a first conventional example.

まず、GaAsからなる半絶縁性基板1上に、高濃度n型
GaAsからなるコレクタコンタクト層2と、n型GaAsから
なるコレクタ層3と、高濃度p型GaAsからなるベース層
4と、N型Al0.3Ga0.7Asからなるエミッタ層5と、高濃
度n型GaAsからなるエミッタキャップ層6とを形成後、
素子間分離となる絶縁領域7をイオン注入により形成す
る。次に、エミッタの電極となるエミッタ電極金属8を
全面に形成後、エミッタマスクパターン9をマスクとし
た第1のイオンビーム10によるドライエッチングを行い
(第2図(a))、前記ベース層4を露呈させエミッタ
メサを形成する。この時、エミッタ面積に等しいエミッ
タ電極8aが形成される(第2図(b))。次に、全面に
絶縁膜を形成青、異方性エッチングにより前記エミッタ
メサの側面に第1の側壁11を形成する(第2図
(c))。次に、ベースの電極となる金属を蒸着し、露
呈された前記ベース層4上にはベース電極金属12を、前
記エミッタマスクパターン9上にはベース金属12aをそ
れぞれ形成した後、再度全面に絶縁膜を形成後、異方性
エッチングにより前記第1の側壁11の側面にさらに第2
の側壁13を形成する(第2図(d))。次に、前記第2
の側壁13をマスクとした第2のイオンビーム14による異
方性エッチングにより、前記コレクタコンタクト層2を
露呈させる。この時、前記ベース金属12aは、前記ベー
ス電極金属12の露呈部がエッチングされると同時に除去
され、また前記第2の側壁13による前記ベース電極金属
12の被覆部は、ベース電極12bとなる(第2図
(e))。
First, on a semi-insulating substrate 1 made of GaAs, a high concentration n-type
A collector contact layer 2 made of GaAs, a collector layer 3 made of n-type GaAs, a base layer 4 made of high-concentration p-type GaAs, an emitter layer 5 made of N-type Al 0.3 Ga 0.7 As, and a high-concentration n-type GaAs. After forming the emitter cap layer 6 made of
An insulating region 7 for element isolation is formed by ion implantation. Next, after forming the emitter electrode metal 8 to be the electrode of the emitter on the entire surface, dry etching is performed by the first ion beam 10 using the emitter mask pattern 9 as a mask (FIG. 2A), and the base layer 4 is formed. To expose the emitter mesa. At this time, an emitter electrode 8a having the same area as the emitter area is formed (FIG. 2 (b)). Next, an insulating film is formed on the entire surface, and a first side wall 11 is formed on the side surface of the emitter mesa by blue and anisotropic etching (FIG. 2 (c)). Next, a metal to be a base electrode is vapor-deposited, a base electrode metal 12 is formed on the exposed base layer 4, and a base metal 12a is formed on the emitter mask pattern 9. Then, the entire surface is insulated again. After the film is formed, a second film is further formed on the side surface of the first side wall 11 by anisotropic etching.
A side wall 13 is formed (FIG. 2 (d)). Next, the second
The collector contact layer 2 is exposed by anisotropic etching using the second ion beam 14 with the side wall 13 of FIG. At this time, the base metal 12a is removed at the same time as the exposed portion of the base electrode metal 12 is etched, and the base electrode metal 12a is removed by the second sidewall 13.
The covering portion of 12 becomes the base electrode 12b (FIG. 2 (e)).

さらに、上述と同様の方法で、第3の側壁15を形成
後、コレクタ電極16を前記コレクタコンタクト層2上に
形成し、バイポーラトランジスタが完成する(第2図
(f))。(例えば、羽山ら著、ジ インスティテュウ
ト オブ エレクトリカル アンド エレクトロニクス
エンジニアーズ、エレクトロン デバイス、レター
ズ、第EDL−8巻、5号、第246頁〜第248頁、1987年(I
EEE Electron Device Letters,Vol.EDL−8,No.5,pp2
46〜248(1987))参照)。
Further, in the same manner as described above, after forming the third side wall 15, the collector electrode 16 is formed on the collector contact layer 2 to complete the bipolar transistor (FIG. 2 (f)). (For example, Hayama et al., The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Electron Devices, Letters, EDL-8, No. 5, pp. 246-248, 1987 (I
EEE Electron Device Letters, Vol.EDL−8, No.5, pp2
46-248 (1987))).

以上のように、第1の側壁11、第2の側壁13ならびに
第3の側壁15を用いることにより、エミッタ電極8aとベ
ース電極12bとコレクタ電極16とをエミッタマスクパタ
ーン9に対し自己整合的に形成することが可能となる。
もって、寄生抵抗の低減やプロセスの簡略化がなされ、
半導体素子の高速化、高集積化等の性能向上が期待され
る。
As described above, by using the first side wall 11, the second side wall 13, and the third side wall 15, the emitter electrode 8a, the base electrode 12b, and the collector electrode 16 are self-aligned with the emitter mask pattern 9. Can be formed.
Therefore, the parasitic resistance is reduced and the process is simplified.
Performance improvements such as high speed and high integration of semiconductor elements are expected.

次に、従来のバイポーラトランジスタの製造方法の第
二の従来例として、第3図(a),(b),(c)を用
い、以下に説明する。
Next, a second conventional example of a conventional method for manufacturing a bipolar transistor will be described below with reference to FIGS. 3 (a), (b) and (c).

第3図(a),(b),(c)において、51は半導体
装置の基板となる半絶縁性基板、52はコレクタの引き出
し層となるコレクタコンタクト層、53はコレクタ層、54
はベース層、55はエミッタ層、56は前記エミッタ層55と
エミッタ電極57との接触抵抗を下げるためのエミッタキ
ャップ層、58はレジストパターン59を用いたパターン反
転によりベース電極60を形成するために側壁膜、61は前
記ベース電極60形成時に、前記レジストパターン59上な
らびに前記エミッタ電極57上に形成されたベース電極金
属、62はベース領域形成のための絶縁領域、63はコレク
タ電極である。
In FIGS. 3A, 3B and 3C, 51 is a semi-insulating substrate which is a substrate of a semiconductor device, 52 is a collector contact layer which is a collector extraction layer, 53 is a collector layer, and 54 is a collector layer.
Is a base layer, 55 is an emitter layer, 56 is an emitter cap layer for reducing the contact resistance between the emitter layer 55 and the emitter electrode 57, and 58 is for forming a base electrode 60 by pattern inversion using a resist pattern 59. A sidewall film, 61 is a base electrode metal formed on the resist pattern 59 and the emitter electrode 57 when the base electrode 60 is formed, 62 is an insulating region for forming a base region, and 63 is a collector electrode.

まず、GaAsからなる半絶縁性基板51上に、高濃度n型
GaAsからなるコレクタコンタクト層52と、n型GaAsから
なるコレクタ層53と、高濃度p型GaAsかなるベース層54
と、N型Al0.3Ga0.7Asからなるエミッタ層55と、高濃度
n型GaAsからなるエミッタキャップ層56とを形成後、前
記エミッタキャップ層56上にエミッタ電極57を形成し、
前記エミッタ電極57をマスクとしてエミッタメサを形成
する。次に、前記エミッタ電極57および前記エミッタメ
サの側面に側壁膜58を形成後全面にレジストを塗布して
平坦化した後、ドライエッチングにより前記エミッタ電
極57および前記側壁膜58の上部を露呈させレジストパタ
ーン59を形成する(第3図(a))。次に前記側壁膜58
をエッチング除去後、ベースの電極となる金属を全面に
蒸着し、前記ベース層54上にはベース電極60を、前記エ
ミッタ電極57上ならびに前記レジストパターン59上には
ベース電極金属61をそれぞれ形成する(第3図
(b))。次に、前記レジストパターン59を用いたリフ
トオフ法により、前記レジストパターン59上の前記ベー
ス電極金属61を除去した後、イオン注入法によりベース
領域形成となる絶縁領域62を形成し、さらに前記コレク
タコンタクト層52上にコレクタ電極63を形成し、バイポ
ーラトランジスタが完成する(第3図(c))。(例え
ば、特願昭63−13809号) 以上のように、側壁膜58をパターン反転してベース電
極60を形成することにより、ベース電極60をエミッタメ
サに対し自己整合で形成することが可能となる。もっ
て、寄生抵抗が低減され、半導体素子の高速化等の性能
向上が期待される。
First, a high-concentration n-type is formed on a semi-insulating substrate 51 made of GaAs.
A collector contact layer 52 made of GaAs, a collector layer 53 made of n-type GaAs, and a base layer 54 made of high-concentration p-type GaAs.
And an emitter layer 55 made of N-type Al 0.3 Ga 0.7 As and an emitter cap layer 56 made of high-concentration n-type GaAs, and then an emitter electrode 57 is formed on the emitter cap layer 56.
An emitter mesa is formed using the emitter electrode 57 as a mask. Next, a sidewall film 58 is formed on the side surfaces of the emitter electrode 57 and the emitter mesa, and then a resist is applied to the entire surface to planarize it, and then the upper portions of the emitter electrode 57 and the sidewall film 58 are exposed by dry etching to form a resist pattern. 59 is formed (FIG. 3 (a)). Next, the sidewall film 58
After etching away, a metal to be a base electrode is vapor-deposited on the entire surface, and a base electrode 60 is formed on the base layer 54, and a base electrode metal 61 is formed on the emitter electrode 57 and the resist pattern 59. (FIG. 3 (b)). Next, the base electrode metal 61 on the resist pattern 59 is removed by a lift-off method using the resist pattern 59, and then an insulating area 62 to be a base area is formed by an ion implantation method. A collector electrode 63 is formed on the layer 52 to complete the bipolar transistor (FIG. 3 (c)). (For example, Japanese Patent Application No. 63-13809) As described above, by pattern-reversing the sidewall film 58 to form the base electrode 60, the base electrode 60 can be formed in self-alignment with the emitter mesa. . Therefore, the parasitic resistance is reduced, and it is expected that the performance of the semiconductor device such as speeding up will be improved.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、第一の従来例として第2図(a),
(b),(c),(d),(e),(f)に示したよう
な方法では、コレクタ電極16の形成がベース電極12bの
形成後であるため、前記コレクタ電極16とコレクタコン
タクト層2とを低抵抗で接触するために必要とされるコ
レクタ電極熱処理が、同時に前記ベース電極12bにも行
われる。前記コレクタ電極熱処理は、前記ベース電極12
bとベース層4との接触抵抗を低減するためのベース電
極熱処理に比べ高温であるため、前記ベース電極熱処理
により低減された前記ベース電極12bとベース層4との
接触抵抗を低く保つことが困難であるという問題点を有
していた。
Problems to be Solved by the Invention However, as a first conventional example, FIG.
In the methods shown in (b), (c), (d), (e), and (f), the collector electrode 16 is formed after the base electrode 12b is formed. The collector electrode heat treatment required to make low resistance contact with layer 2 is also performed on the base electrode 12b at the same time. The collector electrode heat treatment is performed on the base electrode 12
Since the temperature is higher than that of the heat treatment of the base electrode for reducing the contact resistance between b and the base layer 4, it is difficult to keep the contact resistance of the base electrode 12b and the base layer 4 reduced by the heat treatment of the base electrode low. It had a problem that

さらに、第二の従来例として第3図(a),(b),
(c)に示したような方法では、側壁膜58をパターン反
転してベース電極60を形成するため、コレクタ電極63に
対するコレクタ電極熱処理を行った後にベース電極60を
形成することが可能となり、上記第一の従来例で示した
問題点は改善される。しかし、ベース領域を形成するに
あたり、新たなマスクを設け絶縁領域62を形成する必要
があり、第一の従来例に比べ、前記マスクを形成する工
程が増し、さらにマスク合わせ余裕を考えて、ベース領
域はベース電極60に対し2μm程度両外側に広がり、ベ
ース領域の微細化が困難であるという問題点を有してい
た。
Furthermore, as a second conventional example, FIG. 3 (a), (b),
In the method as shown in (c), since the side wall film 58 is pattern-inverted to form the base electrode 60, the base electrode 60 can be formed after the collector electrode 63 is heat-treated. The problems shown in the first conventional example are improved. However, in forming the base region, it is necessary to provide a new mask to form the insulating region 62, the number of steps for forming the mask is increased as compared with the first conventional example, and the mask alignment margin is taken into consideration. The region spreads about 2 μm outside the base electrode 60, and there is a problem that it is difficult to miniaturize the base region.

本発明は上記問題点に鑑み、ベース電極の形成を、エ
ミッタ・ベース間の自己整合を含むリフトオフ法で行う
とともに、ベース領域も同時に自己整合で形成すること
により、工程数を増やすことなく素子の微細化を可能と
し、もって寄生容量および寄生抵抗を低減できるバイポ
ーラトランジスタの製造方法を提供するものである。
In view of the above problems, the present invention forms a base electrode by a lift-off method that includes self-alignment between an emitter and a base, and simultaneously forms a base region by self-alignment, thereby increasing the number of steps of the device. The present invention provides a method for manufacturing a bipolar transistor which enables miniaturization and can reduce parasitic capacitance and parasitic resistance.

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明のバイポーラト
ランジスタの製造方法は、第1導電型のコレクタ層、第
2導電型のベース層および第1導電型のエミッタ層の少
なくとも3層がこの順に積層された多層膜構造を有する
バイポーラトランジスタの製造において、エミッタメサ
を形成する工程と、前記エミッタメサの側壁に側壁膜を
形成し、前記エミッタメサと前記側壁膜とをマスクとし
て、エッチングによるベース領域を画定する工程と、前
記側壁膜をベース電極に置換する工程とを含むものであ
る。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, a method for manufacturing a bipolar transistor according to the present invention includes a first conductivity type collector layer, a second conductivity type base layer, and a first conductivity type emitter layer. In manufacturing a bipolar transistor having a multilayer film structure in which at least three layers are stacked in this order, a step of forming an emitter mesa, a sidewall film is formed on a sidewall of the emitter mesa, and etching is performed using the emitter mesa and the sidewall film as a mask. To define a base region and the step of replacing the sidewall film with a base electrode.

作用 本発明では、上記した方法によって、工程数を増やす
ことなく、バイポーラトランジスタの寄生抵抗ならびに
寄生容量を大幅に低減でき、もって高速性等の素子特性
を向上させることができる。
Action In the present invention, the parasitic resistance and the parasitic capacitance of the bipolar transistor can be significantly reduced by the above method without increasing the number of steps, and thus the device characteristics such as high speed can be improved.

実施例 以下、本発明の一実施例としてのバイポーラトランジ
スタの製造方法について、図面を参照しながら説明す
る。
Example Hereinafter, a method for manufacturing a bipolar transistor as an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a),(b),(c),(d),(e),
(f),(g)は、本発明の一実施例におけるヘテロ接
合を用いたバイポーラトランジスタの製造方法を各工程
ごとに示した構造断面図である。
1 (a), (b), (c), (d), (e),
(F) and (g) are structural cross-sectional views showing a method of manufacturing a bipolar transistor using a heterojunction in each embodiment of the present invention for each step.

第1図(a),(b),(c),(d),(e),
(f),(g)において、21は半導体装置の基板となる
半絶縁性基板、22はコレクタの引き出し層となるコレク
タコンタクト層、23はコレクタ層、24はベース層、25は
前記ベース層24よりバンドギャップの大きな材料からな
るエミッタ層、26は前記エミッタ層25とエミッタ電極30
との接触抵抗を下げるためのエミッタキャップ層、27は
エミッタ領域の形成およびパターン反転により前記エミ
ッタ電極30を形成するためのエミッタマスクパターン、
28は素子間分離のための絶縁領域、29は前記エミッタ電
極30とコレクタ電極31とを形成するための第1のレジス
トパターン、32は、ベース領域の形成およびパターン反
転による第2のレジストパターン33を用いたベース電極
34の形成に用いられる側壁膜、34aは前記第2のレジス
トパターン33上に形成された第1のベース電極金属、34
bは前記エミッタ電極30上に形成された第2のベース電
極金属である。
1 (a), (b), (c), (d), (e),
In (f) and (g), 21 is a semi-insulating substrate serving as a substrate of a semiconductor device, 22 is a collector contact layer serving as a collector extraction layer, 23 is a collector layer, 24 is a base layer, and 25 is the base layer 24. An emitter layer made of a material having a larger band gap, 26 is the emitter layer 25 and the emitter electrode 30.
An emitter cap layer for lowering the contact resistance with 27, an emitter mask pattern 27 for forming the emitter electrode 30 by forming an emitter region and pattern inversion,
28 is an insulating region for element isolation, 29 is a first resist pattern for forming the emitter electrode 30 and the collector electrode 31, 32 is a second resist pattern by forming a base region and pattern inversion 33 Base electrode using
A sidewall film used to form 34, 34a is a first base electrode metal formed on the second resist pattern 33, 34a
b is a second base electrode metal formed on the emitter electrode 30.

以上のように構成された本発明の一実施例におけるヘ
テロ接合を用いたバイポーラトランジスタの製造方法に
ついて、以下に説明する。
A method for manufacturing a bipolar transistor using the heterojunction in the embodiment of the present invention configured as described above will be described below.

まず、GaAsからなる半絶縁性基板21上に、高濃度n型
GaAsからなるコレクコンタクト層22と、n型GaAsからな
るコレクタ層23と、高濃度p型GaAsからなるベース層24
と、N型Al0.3Ga0.7Asからなるエミッタ層25と、高濃度
n型GaAsからなるエミッタキャップ層26とを形成後、エ
ミッタ領域を決めるエミッタマスクパターン27を酸化シ
リコン膜のドライエッチングにより形成する(第1図
(a))。次に前記エミッタマスクパターン27をマスク
としたウェットエッチングにより前記ベース層24を露呈
させエミッタメサを形成後、さらに素子間分離となる絶
縁領域28を、イオン注入により形成する(第1図
(b))。次に、レジストのスピンコートによる表面平
坦化を行った後、コレクタ電極パターンを形成し、さら
にドライエッチングにより前記エミッタマスタパターン
27の上部を露呈させ、第1のレジストパターン29とした
後、ウエットエッチングにより前記コレクタコンタクト
層22を露呈させる(第1図(c))。次に前記エミッタ
マスクパターン27を除去後、エミッタおよびコレクタの
電極となる金属を蒸着し、前記第1のレジストパターン
29を用いたリフトオフ法により、エミッタ電極30ならび
にコレクタ電極31を形成する(第1図(d))。次に接
触抵抗を低減するための熱処理を施した後、全面に酸化
シリコン膜を形成後、異方性ドライエッチングを行なう
ことにより、前記エミッタ電極30ならびに前記エミッタ
メサの側面に前記酸化シリコン膜からなる側壁膜32を形
成し、前記側壁膜32をマスクとして露呈している前記ベ
ース層24をエッチング除去し、ベース領域を形成する
(第1図(e))。次に、レジストのスピンコートによ
る表面平坦化を行った後、ドライエッチングにより少な
くとも前記側壁膜32の上部を露呈させた第2のレジスト
パターン33を形成する。次に、前記側壁膜32をエッチン
グ除去し全面にベースの電極となる金属を蒸着し、前記
ベース層24上にベース電極34を形成することにより、前
記側壁膜32を前記ベース電極34に置換する。またこの
時、前記第2のレジストパターン33上ならびに前記エミ
ッタ電極30上にそれぞれ第1のベース電極金属34aおよ
び第2のベース電極金属34bが形成される(第1図
(f))。なお、上述のように、前記側壁膜32のエッチ
ング除去後ベース電極34を形成することを置換と称す。
次に前記第2のレジストパターン33を用いたリフトオフ
法により前記第1のベース電極金属34aを除去しバイポ
ーラトランジスタが完成する(第1図(g))。
First, a high-concentration n-type is formed on a semi-insulating substrate 21 made of GaAs.
A collect contact layer 22 made of GaAs, a collector layer 23 made of n-type GaAs, and a base layer 24 made of high-concentration p-type GaAs.
And an emitter layer 25 made of N-type Al 0.3 Ga 0.7 As and an emitter cap layer 26 made of high-concentration n-type GaAs are formed, and then an emitter mask pattern 27 for defining an emitter region is formed by dry etching of a silicon oxide film. (FIG. 1 (a)). Next, the base layer 24 is exposed by wet etching using the emitter mask pattern 27 as a mask to form an emitter mesa, and then an insulating region 28 for element isolation is formed by ion implantation (FIG. 1 (b)). . Next, after flattening the surface by spin coating of a resist, a collector electrode pattern is formed, and then the emitter master pattern is formed by dry etching.
After exposing the upper portion of 27 to form the first resist pattern 29, the collector contact layer 22 is exposed by wet etching (FIG. 1 (c)). Next, after removing the emitter mask pattern 27, a metal to be electrodes of the emitter and the collector is vapor-deposited, and the first resist pattern is formed.
The emitter electrode 30 and the collector electrode 31 are formed by the lift-off method using 29 (FIG. 1 (d)). Then, after heat treatment for reducing the contact resistance, a silicon oxide film is formed on the entire surface, and anisotropic dry etching is performed to form the silicon oxide film on the side surfaces of the emitter electrode 30 and the emitter mesa. A side wall film 32 is formed, and the base layer 24 exposed by using the side wall film 32 as a mask is removed by etching to form a base region (FIG. 1 (e)). Next, after the surface is flattened by spin coating of a resist, a second resist pattern 33 exposing at least the upper portion of the sidewall film 32 is formed by dry etching. Next, the sidewall film 32 is removed by etching, a metal serving as a base electrode is deposited on the entire surface, and a base electrode 34 is formed on the base layer 24, thereby replacing the sidewall film 32 with the base electrode 34. . At this time, a first base electrode metal 34a and a second base electrode metal 34b are formed on the second resist pattern 33 and the emitter electrode 30, respectively (FIG. 1 (f)). As described above, the formation of the base electrode 34 after the sidewall film 32 is removed by etching is referred to as replacement.
Then, the first base electrode metal 34a is removed by a lift-off method using the second resist pattern 33 to complete a bipolar transistor (FIG. 1 (g)).

以上のように本実施例によれば、ベース領域ならびに
ベース電極34が、側壁膜32を用いたエミッタメサとの自
己整合で形成され、かつコレクタ電極31に対するコレク
タ電極熱処理(通常、コレクタ電源熱処理とエミッタ電
源熱処理は同一温度であるため、本実施例では前記コレ
クタ電極31に対するコレクタ電源熱処理と、エミッタ電
極30に対するエミッタ電極熱処理とを同時に行ってい
る。)を行った後にベース電極34が形成されるため、前
記ベース電極34とベース層24との接触抵抗を低く保つと
ともに、ベース領域形成用マスクが不要であることか
ら、前記ベース領域が前記ベース電極34から外側に広が
ることなく、上記第二の従来例に比べ4μm程度短く形
成され、素子の微細化が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the base region and the base electrode 34 are formed by self-alignment with the emitter mesa using the side wall film 32, and the collector electrode heat treatment (generally collector power supply heat treatment and emitter heat treatment) is performed on the collector electrode 31. Since the heat treatment for the power source is performed at the same temperature, the heat treatment for the collector power source for the collector electrode 31 and the heat treatment for the emitter electrode for the emitter electrode 30 are simultaneously performed in this embodiment.) Since the base electrode 34 is formed. , While maintaining a low contact resistance between the base electrode 34 and the base layer 24, and because a base region forming mask is not required, the base region does not spread outside from the base electrode 34, the second conventional It is formed about 4 μm shorter than the example, and the element can be miniaturized.

これらにより、寄生容量ならびに寄生抵抗の低減がな
され、バイポーラトランジスタ本来の高速性能が発揮さ
れ、大幅な素子特性の向上が可能となる。
As a result, the parasitic capacitance and the parasitic resistance are reduced, the high-speed performance inherent in the bipolar transistor is exhibited, and the device characteristics can be greatly improved.

なお、本実施例ではベース領域の形成を、側壁膜32を
マスクとしたベース層24のエッチング除去により行った
が、ベース領域の形成は露呈している前記ベース層24を
ベース領域として作用しないようにすればよく、例え
ば、水素等のイオン注入により絶縁化してもよい。
In this embodiment, the base region is formed by etching the base layer 24 using the sidewall film 32 as a mask, but the base region is formed so that the exposed base layer 24 does not act as the base region. For example, the insulation may be made by ion implantation of hydrogen or the like.

また、本実施例ではベース電極34の形成を、エミッタ
電極30を有するエミッタメサと第2のレジストパターン
33とをマスクとして行ったが、ベース電極34の形成は、
側壁膜32と置換され、かつ前記エミッタメサと接触しな
ければよく、例えば、前記エミッタメサを第1図(b)
に示す逆メサ形状が充分なものとすれば前記エミッタメ
サ上の前記エミッタ電極30は必要なく、逆メサ形状が充
分な前記エミッタメサと前記第2のレジストパターン33
とをマスクとして行ってもよい。
In this embodiment, the base electrode 34 is formed by forming the emitter mesa having the emitter electrode 30 and the second resist pattern.
33 was used as a mask, but the base electrode 34 was formed by
It may be replaced with the side wall film 32 and does not come into contact with the emitter mesa. For example, the emitter mesa is shown in FIG.
If the reverse mesa shape shown in FIG. 2 is sufficient, the emitter electrode 30 on the emitter mesa is not necessary, and the emitter mesa and the second resist pattern 33 having a sufficient reverse mesa shape are not necessary.
And may be used as a mask.

発明の効果 以上のように本発明のバイポーラトランジスタの製造
方法は、第1導電型のコレクタ層、第2導電型のベース
層および第1導電型のエミッタ層の少なくとも3層がこ
の順に積層された多層膜構造を有するバイポーラトラン
ジスタの製造において、エミッタメサを形成する工程
と、前記エミッタメサの側壁に側壁膜を形成し、前記エ
ミッタメサと前記側壁膜とをマスクとしてベース領域を
形成する工程と、前記側壁膜をベース電極に置換する工
程とを含むことを特徴とする。
As described above, in the method for manufacturing a bipolar transistor of the present invention, at least three layers of the first conductivity type collector layer, the second conductivity type base layer, and the first conductivity type emitter layer are laminated in this order. In manufacturing a bipolar transistor having a multilayer film structure, a step of forming an emitter mesa, a step of forming a side wall film on a side wall of the emitter mesa, and a step of forming a base region by using the emitter mesa and the side wall film as a mask; Is replaced with a base electrode.

本発明のバイポーラトランジスタの製造方法を用いる
ことにより、寄生抵抗ならびに寄生容量が低減され、も
って高速性能等の素子特性のすぐれたバイポーラトラン
ジスタを得ることが可能となる。
By using the bipolar transistor manufacturing method of the present invention, the parasitic resistance and the parasitic capacitance are reduced, and it is possible to obtain a bipolar transistor having excellent device characteristics such as high-speed performance.

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

第1図(a),(b),(c),(d),(e),
(f),(g)は本発明の一実施例におけるバイポーラ
トランジスタの製造方法を各工程ごとに示した構造断面
図、第2図(a),(b),(c),(d),(e),
(f)および第3図(a),(b),(c)は、従来の
バイポーラトランジスタの製造方法を各工程ごとに示し
た構造断面図である。 1,21,51……半絶縁性基板、2,22,52……コレクタコンタ
クト層、3,23,53……コレクタ層、4,24,54……ベース
層、5,25,55……エミッタ層、6,26,56……エミッタキャ
ップ層、7,28,62……絶縁領域、8a,30,57……エミッタ
電極、9,27……エミッタマスクパターン、11……第1の
側壁、12b,34,60……ベース電極、13……第2の側壁、1
5……第3の側壁、16,31,63……コレクタ電極、32,58…
…側壁膜、34b……第2のベース電極金属。
1 (a), (b), (c), (d), (e),
(F) and (g) are structural cross-sectional views showing a method of manufacturing a bipolar transistor in one embodiment of the present invention for each step, and FIGS. 2 (a), (b), (c), (d), (E),
(F) and FIGS. 3 (a), (b), and (c) are structural cross-sectional views showing a conventional method for manufacturing a bipolar transistor in each step. 1,21,51 …… Semi-insulating substrate, 2,22,52 …… Collector contact layer, 3,23,53 …… Collector layer, 4,24,54 …… Base layer, 5,25,55 …… Emitter layer, 6,26,56 ... Emitter cap layer, 7,28,62 ... Insulation region, 8a, 30,57 ... Emitter electrode, 9,27 ... Emitter mask pattern, 11 ... First sidewall , 12b, 34,60 …… Base electrode, 13 …… Second side wall, 1
5 …… Third side wall, 16,31,63 …… Collector electrode, 32,58…
… Sidewall film, 34b …… Second base electrode metal.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1導電型のコレクタ層、第2導電型のベ
ース層および第1導電型のエミッタ層の少なくとも3層
がこの順に積層された多層膜構造を有するバイポーラト
ランジスタの製造において、エミッタメサを形成する工
程と、前記エミッタメサの側壁に側壁膜を形成し、前記
エミッタメサと前記側壁膜とをマスクとして、エッチン
グによるベース領域を画定する工程と、前記側壁膜をベ
ース電極に置換する工程とを含むことを特徴としたバイ
ポーラトランジスタの製造方法。
1. In manufacturing a bipolar transistor having a multilayer film structure in which at least three layers of a first conductivity type collector layer, a second conductivity type base layer and a first conductivity type emitter layer are laminated in this order, an emitter mesa is formed. A step of forming a sidewall film on the sidewall of the emitter mesa, defining a base region by etching using the emitter mesa and the sidewall film as a mask, and replacing the sidewall film with a base electrode. A method of manufacturing a bipolar transistor, including:
【請求項2】ベース領域をベース層のエッチング除去に
より画定することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のバイポーラトランジスタの製造方法。
2. A method of manufacturing a bipolar transistor according to claim 1, wherein the base region is defined by etching away the base layer.
【請求項3】ベース領域をベース層へのイオン注入によ
る絶縁化により画定することを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載のバイポーラトランジスタの製造方法。
3. The method of manufacturing a bipolar transistor according to claim 1, wherein the base region is defined by insulation by ion implantation into the base layer.
【請求項4】コレクタ層とエミッタ層のうち少なくとも
エミッタ層のバンドギャップがベース層より大きい半導
体材料からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のバイポーラトランジスタの製造方法。
4. The method of manufacturing a bipolar transistor according to claim 1, wherein at least the emitter layer of the collector layer and the emitter layer is made of a semiconductor material having a band gap larger than that of the base layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9295936B2 (en) 2002-04-04 2016-03-29 Donaldson Company, Inc. Filter elements; air cleaner; assembly; and, methods

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