JPS61121362A - 半導体素子 - Google Patents

半導体素子

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JPS61121362A
JPS61121362A JP59242663A JP24266384A JPS61121362A JP S61121362 A JPS61121362 A JP S61121362A JP 59242663 A JP59242663 A JP 59242663A JP 24266384 A JP24266384 A JP 24266384A JP S61121362 A JPS61121362 A JP S61121362A
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JP
Japan
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electrode
layer
gaas
recess
region
Prior art date
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Pending
Application number
JP59242663A
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English (en)
Inventor
Ryozo Furukawa
古川 量三
Takashi Ushikubo
牛窪 孝
Nozomi Watanabe
望 渡辺
Hiroshi Takano
紘 高野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73Bipolar junction transistors
    • H01L29/737Hetero-junction transistors
    • H01L29/7371Vertical transistors

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用性Y′f) この発明は半導体素子、特に集積化して好適な化合物半
導体素子に関する。
(従来の技術) 従来、同一基板上に同一種類の半導体素子を多数作り込
むことが出来るような集積型の化合物半導体素子が提案
されている0例えば文献(IEEEELEGTRON 
 0EVICE  LETTER,E(IL−3、[2
](FEBRIJARY1984)p、43−45)に
MBE法で層成長させ、かつ、各素子間をポロンの打ち
込み領域で分離した内部接合型のバイポーラ集積回路の
素子構造が示されている。
この従来の構造を基にして、ダーリントン接続回路を構
成した素子構造の例を第3図に示す、この図において、
30はnj −GaAs基板、31はこの基板30上に
形成されたn−GaAsコレクタ層、32はこのコレク
タ層31上に形成されたp−GaAsベース層、33は
このベース層32上に形成されたn−AQGaAsエミ
ッタ層、34はこのエミツタ層33上に形成されたn 
−GaAsコアタクト層である。 35a、35bはト
ランジスタT、、T2のエミッタ電極、3Bは基板の下
面に設けられた両トランジスタT1.T2に共通なコレ
クタ電極、37a、37bは両トランジスT1゜T2の
ベース電極、38a 、38bはベース電極を取り出す
ためのp9拡散領域、39は各素子を分離するための分
離領域である。このような構造のダーリントン接続の等
価回路を第4図に示す。
(発明が解決しようとする問題点) この従来の構造では二つのトランジスタT1及びT2を
電気的に分離するための分離領域38は一般にプロトン
の打ち込み領域で形成している。
しかしながら、プロトンの打ち込みは打ち込み深さに限
界があり、各層の層厚が薄い場合には問題がないが、最
大でも2〜34m程度の厚さまでしか対処出来ず、しか
も、その場合には打ち込みエネルギーを大きくしなけれ
ばならないという欠点があった。従って、プロトン打ち
込み領域を分離領域とする場合には、例えば素子の特性
を考慮して各層の膜厚を自由に制御することが出来る液
相ピタキシャル成長を使用することが出来ないという欠
点があった。
さらに、素子にオーミック電極を形成するに当り、少な
くとも500℃程度以上の温度にウェハを加熱させるこ
とが必要となるが、このプロトン打ち込み領域は熱的に
極めて不安定な領域であるため、プロトン打ち込み領域
の形成後にこのような高温処理を行うのことが出来ない
という欠点があった。
さらに、一般には、素子構造はコレクタ電極を基板の下
面側に設けて、この電極を集積化した各素子に対する共
通電極として用いているので、コレクタ電極に対する配
線作業が複雑で手数が掛る欠点があると共に、各素子は
単独構成とはならず、従って1回路設計が制限を受けて
いたという欠点があった。
この発明の目的は、上述した従来の問題点を除去した構
造の半導体素子を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明によれば、絶縁基
板に設けた凹所と、この凹所の内部に積層形成された部
分及びこの凹所の周囲の基板面上に延在するようにそれ
ぞれ部分的に積層形成された部分をそれぞれ有する一方
の導電型の第一半導体層及び他方の導電型の第二半導体
層と、この第二半導体層の前述の凹所の内部の部分上に
順次に積層形成された、一方の導電型の、メサ形状の第
三及び第四半導体層と、前述の第一及び第二半導体層の
前述の延在した部分上にそれぞれ対応して設けられた第
一及び第二電極と、前述の第四半導体層上に設けられた
第三電極とを具えることを特徴とする。
(作用) この発明の半導体素子によれば、絶縁基板に設けた凹所
に一個の素子が形成され、しかも、凹所の周辺部の基板
面上にそれぞれ延在させて所要の半導体層の電極形成領
域を設けた独立した素子構造となっている。
従って、素子間の電気的分離は、従来のようなプロトン
打ち込みによらずして、この電極形成領域を通常のエツ
チング技術を用いて成形することによって行うことが出
来る。従って、オーミック電極の形成のための高温熱処
理が容易に行えると共に、各層を液相エピタキシャル成
長法で所要の厚い層厚に成長させることが出来、素子特
性に見合った層厚に自由に設計することが出来る。
さらに、この素子に必要な電極はウェハの一方の面側に
形成されているので、集積化した場合の素子間の配線作
業が簡単かつ容易となる。さらに、凹所内に素子を作り
込んであるので、ブレーナ型に近い構造となる。
(実施例) 以下、この発明の実施例につき説明する。
第1図はこの発明の半導体素子の構造の一実施例を概略
的に示す断面図、第2図(A)〜(G’)はこの発明の
半導体素子の構造の説明に供する製造工程図である。こ
れら図において、半導体素子の構成成分の形状、寸法及
び配置関係はこの発明の構成が理解出来る程度に概略的
に示しであるにすぎない。また、断面を表わすハツチン
グ等は省略して示す。
また、以下の実施例においては、−例として、GaAs
/ AQGaAs系化合物半導体であって、第一導電型
をn導電型とし、第二導電型をp導電型としたバイポー
ラトランジスタの場合につき説明する。
第1図はウェハ面に垂直な面内に取って示した一つの素
子の断面図である。素子の基板はGaAs絶縁基板lと
し、この基板1にトランジスタを作り込むに適した形状
の凹所2を有している。この凹所2の内部の基板面la
上にn導電型の第一半導体層3とP導電型の第二半導体
層6とを積層形成すると共に、この凹所2外の周囲の基
板面lb上に延在するようにそれぞれ部分的に積層形成
している。この凹所2内の第一半導体層3の部分を3a
とし、第二半導体層6の部分を8aとして示し、それぞ
れの延在する部分を3b及び8bで示す。
このn導電型の第−半導体層3は高不純物儂度層(n”
 −GaAs層)4及びn −GaAs層5と具えてい
る。 f −GaAs14はバー、ファ層として作用す
ると共に、後述する電極の形成を容易にするように作用
し、凹所2内の部分を4aとし、基板面lb上に延在す
る部分を4bとする。一方、n −GaAs層5はコレ
クタ層で、凹所2内の部分を5aとし、基板面1b上に
延在する部分を5bとする。このn導電型の各層4.5
の、基板面lb上に形成した部分4b、5bはエツチン
グ処理してコレクタ電極形成領域とする。また、p−G
aAs層6はベース層を構成し、このベース層6の凹所
2内の部分を6aとし、基板面lb上に延在した部分を
6bとし、この部分をエツチング処理してベース電極形
成領域としている。
この凹所2の内部のp −GaAs層部分Ba上に順次
に積層形成されたメサ形状の層は第三及び第四半導体層
7及び8をそれぞれ構成するn −AQGaAs層及び
n−GaAs層であり、このn−AQGaAs層7はエ
ミツタ層を構成し、n −GaAs層8は電極形成を容
易、にするためのコンタクト層(又はキャップ層ともい
う)を形成している。
第−半導体層3の電極形成領域3a上には第一電極9と
して例えばAuGe旧−Auから成るオーム性コレクタ
電極を具え、p−GaAsベース層6の電極形成領域e
a上には第二電極lOとして例えばTi−Pt−Auか
ら成るオーム性ベース電極を具え、ざらにn−GaAs
コンタクト暦8上には第三電極11として例えばAuG
eN i −Auから成るオーム性エミッタ電極を具え
ている。
このように、この半導体素子の構造では、トランジスタ
は絶縁基板lの凹所2内に積層して形成されていて、こ
の積層されたコンタクト層8上にエミッタ電極を具え、
凹所2外の周囲の基板面1bには、バッファ層4b及び
コレクタ層5bからなるコレクタ電極形成領域3bと、
ベース層6のベース電極形成領域6bとが隣接する他の
トランジスタとは電気的に分離されて設けられた構造と
なっている。
次に、この素子の構造の理解を一層容易にするため、第
2図(A)〜(G)を参照してその製造方法につき簡単
に説明する。
先ず、GaAs絶縁性基板1を用意し、その一方の基板
面に対してメサエッチングを行って凹所2を形成する(
第2図(A) ) 。
次に、この凹所2内の基板面1a及び凹所2外の平担な
基板面lb上に、液相エピタキシャル成長法を用いて、
基板面側からイーGaAs層4、n −GaAs層5、
p −GaAs層6、n −AQ GaAs層7及びn
 −GaAs層8を順次に結晶成長させて積層させる(
第2図(B))。
続いて、適当なマスクを用いて、凹所2内のエミッタ領
域12以外のn−GaAs層8をエツチング除去し、エ
ミッタ領域12にキャップW8として残存形成する(第
2図(11;))、この場合、エツチング液として、G
aAs層はエツチングするがAQGaAs層はエツチン
グしないような例えばリン酸−過酸化水素系のエツチン
グ液を用いる。
次に、AQGaAs層をエツチングするがGaAs層は
エツチングしないようなエツチング液例えばフッ酸−過
酸化水素系エツチング液で、キャップ層8の下側部分以
外のn−AQGaAs層7をエツチング除去し、キャッ
プ層8の下側部分にエミツタ層7を残存形成する(第2
図(D))。
次に、GaAs用のエツチング液と適当なマスクを用い
て、エミッタ電極領域12及びベース電極領域13以外
のGaAs層6をエツチング除去し、凹所2内の部分8
aとベース電極形成領域6bとを残存形成する(第2図
(E))。
次に、GaAs用のエツチング液と適当なマスクを用い
て、エミッタ電極領域12、ベース電極領域13及びコ
レクタ電極領域14以外のn−及びイーGaAs層5及
び4をエツチング除去し凹所2内の部分5a4aとコレ
クタ電極形成領域3b(5b、4b)とを残存形成する
(第2図CF))。
次に、コレクタ電極形成領−3b上に、n −GaAg
に対してオーム性電極となる1例えば、AuGe旧−A
u電極9を形成し、ベース電極形成領域6b上にはp 
−GaAsに対してオーム性電極となる1例えば、Ti
−Pt−Au電電極l上形成し、及びエミッタ電極領域
12のキャップ暦8上にはn−GaAsに対してオーム
性電極となる、例えば、AuGeNi −Au電極を形
成して、このバイポーラトランジスタを完成する(第2
図(Gl))。
上述した実施例では一個のバイポーラトランジスタにつ
き説明したが、同一絶縁基板上に多数個の独立したバイ
ポーラトランジスタを前述と同様な工程で同時に作り込
んで、これらのトランジスタ間に配線を施すことにより
、集積化素子が完成する。
この発明は上述した実施例にのみに限定されるものでは
ないこと明らかである0例えば、絶縁基板上に積層させ
る各層の導電型は上述した実施例とは反対導電型の層と
しても良い、さらに、この素子を構成する暦としては上
述した層以外の層を含んでいても良い。
また、化合物半導体材料としてGaAg/ AQGaA
s系以外の材料を使用して構成することも出来る。
(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この発明の半導体
素子によれば、素子間の電気的分離は、従来のようなプ
ロトン打ち込みによらずに、通常のエツチング技術を用
いて行うことが出来る。
従って、オーミック電極の形成のための高温熱処理が容
易に行えると共に、素子特性に見合った層厚に自由に設
計することが出来る。
さらに、素子を集積化した場合の素子間の配線作業が簡
単かつ容易となる。さらに、凹所内に素子を作り込んで
あるので、ブレーナ型に近い構造となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の半導体素子の構造の一実施例を概略
的に示す断面図、 第2図(A)〜(G)はこの発明の半導体素子の製造の
説明に供する製造工程図、 $3図は従来の半導体素子の構造の説明に供するダーリ
ントン接続回路を構成した場合の断面図、 第4図は第3図の等価回路図である。 1・・・絶縁基板、   2・・・凹所3・・・第一半
導体層 3a・・・第一半導体層の凹所内の部分3b・・・第一
半導体層の延在部分 4・・・高不純物濃度層(n’ −GaAs層)4a・
・・高不純物濃度層の凹所内の部分4b・・・高不純物
浸度層の延在部分 5・・・コレクタ層 5a・・・コレクタ層の凹所内の部分 5b・・・コレクタ層の延在部分 6・・・第二半導体層 8a・・・第二半導体層の凹所内の部分6b・・・第二
半導体層の延在部分 7・・・第三半導体層、  8・・・第四半導体層9・
・・第一電極、   !0・・・第二電極11・・・第
三電極、   12・・・エミッタ電極領域13・・・
ベース電極領域、14・・・コレクタ電極領域。 特許出願人     沖電気工業株式会社C)1 −N Q         巾 手続補正書 昭和80年lI月29日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  絶縁基板に設けた凹所と、該凹所の内部に積層形成さ
    れた部分及び該凹所の周囲の基板面上に延在するように
    それぞれ部分的に積層形成された部分をそれぞれ有する
    一方の導電型の第一半導体層及び他方の導電型の第二半
    導体層と、該第二半導体層の前記凹所の内部の部分上に
    順次に積層形成された、一方の導電型の、メサ形状の第
    三及び第四半導体層と、前記第一及び第二半導体層の前
    記延在した部分上にそれぞれ対応して設けられた第一及
    び第二電極と、前記第四半導体層上に設けられた第三電
    極とを具えることを特徴とする半導体素子。
JP59242663A 1984-11-17 1984-11-17 半導体素子 Pending JPS61121362A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6218761A (ja) * 1985-07-18 1987-01-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヘテロ接合トランジスタの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6218761A (ja) * 1985-07-18 1987-01-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヘテロ接合トランジスタの製造方法

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