JPS6182474A - ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタの製造方法 - Google Patents

ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタの製造方法

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JPS6182474A
JPS6182474A JP20442484A JP20442484A JPS6182474A JP S6182474 A JPS6182474 A JP S6182474A JP 20442484 A JP20442484 A JP 20442484A JP 20442484 A JP20442484 A JP 20442484A JP S6182474 A JPS6182474 A JP S6182474A
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JP
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emitter
layer
semiconductor layer
region
electrode
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JP20442484A
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English (en)
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Kohei Moritsuka
宏平 森塚
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • 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

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、化合物半導体を用い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。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
ヘテロ接合バイポーラトランジスタは通常のホモ接合バ
イポーラトランジスタに比べてベース濃度を高くするこ
とができるため、^速動作可能な素子として注目されて
いる。バイポーラトランジスタの高速化と低消費電力化
を図るためには、エミッタ寸法を小さくすること、エミ
ッタ・コンタクト抵抗を小さくすることが有効である、
従来の3iプレーナバイポーラトランジスタ技術を基礎
としたホモ接合バイポーラトランジスタでは、例えばヒ
素ドープ多結晶シリコン膜を拡散源とした自己整合技術
によりこのエミッタに関する問題を解決する試みが行わ
れている。しかしながら、ヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタで゛はその製造方法がSiホモ接合バイポーラト
ランジスタと大きく異なるため、エミッタ寸法の縮小等
の試みはなされておらず、その潜在能力を引出し得てい
ないのが現状である。このことを図面を用いて詳しく説
明する。
第2図は従来のGaAs−Aj2GaAsヘテロ接合バ
イポーラトランジスタの概略的な製造工程を示す。第2
図(a)に示すように、半絶縁性GaAs基板21に、
分子線エピタキシー法(MBE法)によって、コレクタ
となるn型GaAs層22.ベースとなるn型GaAs
層23、エミッタとなるn型A2GaAs層24を順次
成長させる。このようなエピタキシャル・ウェーハに、
第2図(b)に示すように例えばMgのイオン1人によ
り低抵抗の外部ベース領[25を形成する。この後第2
図(C)に示すようにエミッタ電極26.ベース電極2
7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。コレクタ電極は図では示さなかったが、例えばメ
サ・エツチングを行ないn型GaAs層22を露出させ
てこれにコンタクトするように形成すればよい。
このような方法において、エミッタ電極26は当然外部
ベース領域25に囲まれたエミッタ領域内に形成しなけ
ればならないが、その際、マスクあわせの余裕を考慮す
るとエミッタ領域幅はエミッタ電極幅より大きくするこ
とが必要となる。例えば電極加工の最小線幅を1μmと
し、マスク合せ余裕を1μ乳とすると、最小ミッタ電極
は1μmであり、エミッタ領域幅は3μmとしなければ
ならない。従って、エミッタ面積の十分な低減が困難で
、またエミッタ電極のコンタクト面積がエミッタ領域よ
り小さくなるためそのコンタクト抵抗を十分に小さくす
ることが困難である。
〔発明の目的〕
本発明は上記した点に鑑みなされたもので、微少なエミ
ッタ領域に自己整合的にエミッタ電極を形成して、エミ
ッタ面積の低減とエミッタ電極コンタクト抵抗の低減を
可能としたヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方
法を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明の方法は、ヘテロ接合を含むnpnまたはpnp
ウェーハを形成した後、エミッタ領域に耐エツチング用
マスクを設けてウェーハの一部をエツチング除去し、必
要なエミッタ領域を凸型に残す。そして前記マスクをそ
のまま耐イオン注入用マスクとして用いてイオン注入に
より外部ベース領域を形成し、この後全面に表面がほぼ
平坦になるように絶縁膜を形成し、これをエツチングし
て凸型をなすエミッタ領域表面のみを露出させてエミッ
タ電極を形成する。
〔発明の効果〕
本発明によれば、エミッタ領域が周辺を絶縁膜で覆われ
た状態で形成されるため、エミッタ領域全面にエミッタ
電極をコンタクトさせることができる。従ってエミッタ
面積の低減が可能であり、また微少なエミッタ領域に小
さいコンタクト抵抗でエミッタ電極を形成することがで
き、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの高速動作化、
低消−電力化が図られる。
〔発明の実施例〕
以下本発明の詳細な説明する。第1図(a)〜(f)は
GaAs−AffiGaAsヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタに適用した実施例の製造工程を示す。
第1図(a)に示すように、半絶縁性GaAs基板11
上に、MBE法によりコレクタとなる第1の半導体層1
2.ベースとなる第2の半導体層13、エミッタとなる
第3の半導体層14を順次エピタキシャル成長させる。
第1の半導体層12は、コレクタ電極のオーミック・コ
ンタクトを良好にするための0.5μmのn+型GaA
s層12!と0.5μmのn型GaAs層122とから
なる。第2の半導体層13は0.1μmのp+型GaA
s層からなる。第3の半導体層14は、0.2μ77L
のn型AffiGaAs層141.0.3μmのn型G
aAs層142および0.6μ7FLのn+型GaAs
層143の三層からなる。第2の半導体層13のp型G
aAs層と第3の半導体層14の最下層、n型Aj2G
aAs層141の間がヘテロ接合をなすエミッタ・ベー
ス接合を構成している。AffiGaAs14tのA℃
とGaの混晶比は例えばAj2/Ga−3/7とする。
このウェーハは、エミッタltjを取出すn+型GaA
s層143とその下のn型GaAs層142の合計厚み
を0.9μmと厚くしていることが特徴である。
この後、第1図(b)に示すように、CVD法により0
.8μ亀の5iOzl[115を形成し、これをCF4
ガスを用いた反応性イエンエッチング(RIE)法によ
りエツチングしてエミッタ領域にのみ残し、これを耐エ
ツチング用マスクとして第1の半導体層14の一部1例
えば0.8μmをC,Q2ガスを用いたRIE法により
エツチングし、エミッタ領域を凸型に残す。次いで5i
Oz膜15をそのまま耐イオン注入マスクとして用いて
MOイオン注入を行ない、第1図(C)に示すようにp
4型外部ベース領域16を形成する。M ’Qイオン注
入層は全面にCVD5 i 02膜(図では省略した)
を堆積し、赤外線ランプを用いて800℃程度にアニー
ルすることにより、活性化される。
次に図示しない5iOz膜をリフトオフ加工用材料膜と
して、第1図(d)に示すように厚さQ−,3μnのA
U/Auzn膜からなるベース電極17を形成し、5i
Oz膜を緩衝フッ酸により除去して、Cλ2ガスによる
RIE法によりp+型郊外部ベース領域160.15μ
乳程度エツチング除去する。このエツチングは、外部ベ
ース領域16側壁に存在するGaAs−GaAsホモ接
合(第1図(b)参照)を除くためであり、エミッタ・
ベース間電流を全てヘテロ接合を流れるようにすること
で電流利得を高くする上で意味がある。
この後、第1図(e)に示すように、シリカ液(例えば
東京応化製OCD液)を回転数200゜rpmでスピン
コードし、300℃で熱処理して厚さ0.5μ扉程度の
S i 02膜18を全面に形成する。これにより5i
Oz膜18は、凸部をなすエミッタ領域上では約0.1
μ扉と薄く、全体としてほぼ表面が平坦になるように形
成される。
そして第1図(f)に示すように、CF4ガスを用いた
RIE法により5iO2vA18を全面エツチングして
エミッタ領域のn+型GaAs層143表面を露出させ
、AuGe膜の蒸着とりフトオフ加工によりエミッタ電
極19を形成する。
エミッタ電極19は400℃程度の熱処理によりGaA
sと合金化させ良好なオーミック・コンタクトをとるよ
うにする。
なおベース電極の取出しについては図示しなかったが、
ベース電極17上のS!021118にコンタクト孔を
開け、例えばエミッタ電極19の形成工程と同時に取出
し電極を形成することができる。またコレクタ電極につ
いては、所定箇所でメサ・エツチングにより04″型G
aAs1121を露出させ、ここにAuGe膜を用いて
形成すればよい。さらにこの様な素子が複数個集積され
る場合には、素子分離領域をプロトン照射により絶縁性
にすればよい。
以上のように本実施例によれば、エミッタ電極19は、
エミッタ領域より大きいマスクパターンを用いて形成す
ることができ、エミッタ領域全面でコンタクトをとるこ
とができる。従って従来法に比べてエミッタ・コンタク
ト抵抗を小さくすることができる。またエミッタ領域の
寸法は第1図(a)のRIE工程で決定され、エミッタ
電極幅をエミッタ領域幅より大きくすることができるた
め、このエミッタ領域寸法を加工限界まで小さくして、
ペテロ接合バイポーラトランジスタの高性能化を図るこ
とができる。
なお本発明は上記実施例に限られない。例えば実施例で
は、エツチング工程に専らRIEを用いたがζウェット
・エツチングを利用することもできる。ウェット・エツ
チング法でもエミツタ幅2μmを得ることができる。ま
た実施例では表面平環化の絶縁膜としてスピンコード5
ioz膜を用いたが、他の材料、方法を利用することが
できる。
例えば、ポリイミド躾の塗布、CVD5 ! 02膜の
堆積とレジストを利用したその平坦化法等である。更に
半導体材料もGaAs−AnGaAs系に限られず、例
えばI nP−I nGaP系を用いたヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタに同様に本発明を適用することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜<f)は本発明の一実施例によるヘテロ
接合バイポーラトランジスタの製造工程を示す図、第2
図(a)〜(C)は従来のヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタの製造工程例を示す図である。 11・・・半絶縁性GaAs基板、12・・・第1の半
導体層、121・n”型GaAs層、122−n型Ga
As層、13・・・第2の半導体層(p型GaAs層)
、14・・・第3の半導体層、14 t −rl!Af
fiGaAs層、142・n型GaAs層、143−n
4″型GaAs層、15−8iO2膜(マスク)、16
・・・p3型外部ベース領域、17・・・ベース電極、
18・・・5iOz躾、19・・・エミッタ電極。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第 1 図 第 IE

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)コレクタとなる第1の半導体層上にベースとなる
    第2の半導体層、これとヘテロ接合を形成するエミッタ
    となる第3の半導体層を順次形成する工程と、前記第3
    の半導体層に耐エッチング用マスクを設け第3の半導体
    層を一部選択的にエッチングして凸型をなすエミッタ領
    域を形成する工程と、前記耐エッチング用マスクを耐イ
    オン注入用マスクとして用いて不純物の選択イオン注入
    を行ない外部ベース領域を形成する工程と、前記マスク
    を除去し全面に表面がほぼ平坦になるように絶縁膜を形
    成する工程と、この絶縁膜をエッチングして凸型をなす
    エミッタ領域の表面を露出させる工程と、露出したエミ
    ッタ領域表面にエミッタ電極を形成する工程とを備えた
    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。
  2. (2)半絶縁性GaAs基板に、第1の半導体層として
    n^+型GaAs層とn型GaAs層を順次成長させ、
    この上に第2の半導体層としてp型GaAs層を成長さ
    せ、この上に第3の半導体層としてn型AlGaAs層
    、n型GaAs層およびn^+型GaAs層を順次成長
    させた特許請求の範囲第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。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61198776A (ja) * 1985-02-28 1986-09-03 Fujitsu Ltd ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタおよびその製造方法
JPH01248559A (ja) * 1988-03-30 1989-10-04 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61198776A (ja) * 1985-02-28 1986-09-03 Fujitsu Ltd ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタおよびその製造方法
JPH0458703B2 (ja) * 1985-02-28 1992-09-18 Fujitsu Ltd
JPH01248559A (ja) * 1988-03-30 1989-10-04 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

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