JPS62152164A - Manufacture of bipolar transistor - Google Patents

Manufacture of bipolar transistor

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JPS62152164A
JPS62152164A JP29520185A JP29520185A JPS62152164A JP S62152164 A JPS62152164 A JP S62152164A JP 29520185 A JP29520185 A JP 29520185A JP 29520185 A JP29520185 A JP 29520185A JP S62152164 A JPS62152164 A JP S62152164A
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base
emitter
collector
electrode
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Kazuo Eda
江田 和生
Masaki Inada
稲田 雅紀
Toshimichi Oota
順道 太田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce junction capacitance as the easy takeoff of a base electrode is kept as it is, and to obtain excellent high-frequency characteristics by growing a base layer and an emitter layer in an epitaxial manner in succession on a partially exposed collector layer again. CONSTITUTION:Collector layers 2, 3 and a base layer 4 are grown on a semi- insulating GaAs substrate 1 in an epitaxial manner in succession. An SiO2 film 11 is formed on the base layer 4. A resist mask is shaped, and one parts of the film 11 and the layer 4 are removed through etching by the mask to expose one part of the layer 3. The layer 4 may also be left thinly. A base layer 5 and emitter layers 6, 7 are grown successively on the film 11 in an epitaxial manner. One parts of the layer 4 and the layer 2 are exposed. An emitter electrode 10 is shaped onto the layer 7 and base electrodes 9 and collector electrodes 8 respectively onto the exposed layers 4 and layers 2. According to the manufacture, emitter capacitance is proportional to the junction areas of the layer 6 and the layer 5 in a re-growth section. Consequently, the junction capacitance of the section can be ignored approximately, thus acquiring excellent high-frequency characteristics.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高周波特性に優れたバイポーラトランジスタに
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a bipolar transistor with excellent high frequency characteristics.

従来の技術 従来のバイポーラトランジスタの代表的構造を第6図に
示す。図において、13はn型シリコン基板、14はエ
ビタキンヤル成長によってその上に設けられたn十型コ
レクタ、15は拡散によって設けられたp型ベース、1
Gは拡散または合金によって設けられたn型エミッタ、
17はコレクタ電極、18はベース電極、19はエミッ
タ電極である。
Prior Art A typical structure of a conventional bipolar transistor is shown in FIG. In the figure, 13 is an n-type silicon substrate, 14 is an n-type collector provided thereon by Evita kinial growth, 15 is a p-type base provided by diffusion, 1
G is an n-type emitter provided by diffusion or alloying;
17 is a collector electrode, 18 is a base electrode, and 19 is an emitter electrode.

これはnpn トランジスタであるが、pnp トラン
ジスタでも同様に構成することができる。
Although this is an npn transistor, a pnp transistor may also be used.

この例は同一の半導体材料すなわちシリコンを用いて、
エミッタ1ベース、コレクタを形成している。
This example uses the same semiconductor material, silicon, to
The emitter 1 forms the base and collector.

ところで高周波特性に関係するトランジスタの動作速度
は、電子の走行時間に依存する。特にベース走行時間が
重要であり、ベース基が短いほど動作速度は早くなる。
Incidentally, the operating speed of a transistor, which is related to high frequency characteristics, depends on the transit time of electrons. In particular, the base running time is important; the shorter the base group, the faster the operating speed.

したがってベース基が短いほど望ましいわけであるが、
このような構造で、良好なオーミックコンタクトをとり
ながら、ベース長を1000Å以下にすることは実際問
題としてプロセス的に極めてむつかしい。
Therefore, the shorter the base group, the more desirable it is.
With such a structure, it is actually extremely difficult to reduce the base length to 1000 Å or less while maintaining good ohmic contact in terms of process.

ところで、エミッタをベースよりも禁制帯エネルギー幅
の大きい半導体を用いて形成くヘテロ接合バイポーラト
ランジスタ)すると、非常に高い電流利得の得られるこ
とが知られている。これは材料を適当に選ぶことにより
、エミッターベース接合部のバンド構造を、電子に対し
てはあまり障壁にならず、ホールに対して大きな障壁と
なるように構成できることによる。その代表的な例は、
エミッタにAlxGa、−x Asを、ベースとコレク
タにGaAsを用いたものである。
By the way, it is known that a very high current gain can be obtained by forming a heterojunction bipolar transistor in which the emitter is formed using a semiconductor whose forbidden band energy width is larger than that of the base. This is due to the fact that, by choosing materials appropriately, the band structure of the emitter-base junction can be configured so that it does not provide much of a barrier to electrons, but provides a large barrier to holes. A typical example is
It uses AlxGa and -xAs for the emitter, and GaAs for the base and collector.

更にこのような構造とすることにより、高周波特性がい
ちじるしく改善されることが知られている。バイポーラ
トランジスタの最大遮断周波数Fcは Rb;ベース抵抗 CC;コレクタ容量 であられされる、エミッタをベースよりも禁制帯エネル
ギーの大きい半導体を用いて形成すると、前述の如く、
材料を適当に選ぶことにより、エミッターベース接合部
のバンド構造を、電子に対してはあまり障壁にならず、
ホールに対して大きな障壁となるように構成できる。そ
のため、ベースのキャリア1度(ホール濃度)を非常に
高くすることができる。したがって、ベース抵抗を穫端
に小さくすることができ、その結果として最大遮断周波
数Fcの非常に大きな値が得られるものである。しかし
ベース長を短くすることは、このままではベース電極の
取出しが困難であり、そのために高周波特性の充分優れ
たものが得られていない。
Furthermore, it is known that such a structure can significantly improve high frequency characteristics. The maximum cutoff frequency Fc of a bipolar transistor is Rb; base resistance CC; and collector capacitance. If the emitter is formed using a semiconductor having a higher forbidden band energy than the base, as described above,
By choosing materials appropriately, the band structure of the emitter-base junction can be modified to be less of a barrier to electrons.
It can be configured to provide a large barrier to holes. Therefore, the carrier degree (hole concentration) of the base can be made very high. Therefore, the base resistance can be made extremely small, and as a result, a very large maximum cutoff frequency Fc can be obtained. However, if the base length is shortened, it is difficult to take out the base electrode, and therefore it is not possible to obtain sufficiently excellent high frequency characteristics.

第7図は、このベース電極の取り出しを改良した従来例
く特公昭55−9830)である。図において、20は
n型GaAs基板、21はコレクタを形成するn型Ga
As、22はベースを形成するn型GaAs、23はエ
ミッタを形成するn型A lx Ga1−XA5124
はベース電極取り出しのためのp型A I X G a
 1− X A s P 25はコレクタ電極、26は
ベース電極、27はエミッタ電極である。
FIG. 7 shows a conventional example, published in Japanese Patent Publication No. 55-9830, which improves the extraction of the base electrode. In the figure, 20 is an n-type GaAs substrate, 21 is an n-type GaAs substrate forming the collector.
As, 22 is n-type GaAs forming the base, 23 is n-type Alx Ga1-XA5124 forming the emitter.
is a p-type A I
1-X As P 25 is a collector electrode, 26 is a base electrode, and 27 is an emitter electrode.

まず20のGaAs基板上に、液相エピタキンヤル法に
より、21.22.23の各層を形成する。つぎにメサ
エッチングにより、21のコレクタ層の一部を露出させ
、その部分に再び液相エピタキシャルによって24のベ
ース電極取り出しのためのp型AlxGa、−xAs層
を形成しそれぞれに電極を形成したものである。
First, layers 21, 22, and 23 are formed on a GaAs substrate 20 by a liquid phase epitaxy method. Next, a part of the collector layer 21 was exposed by mesa etching, and a p-type AlxGa, -xAs layer for taking out the base electrode 24 was formed on that part again by liquid phase epitaxial method, and an electrode was formed on each. It is.

しかしこのような方法では、再成長時にベース層とベー
ス電極取出し層の間にトラップが形成されやすい。再成
長時の温度をあげればトラ、プが残少するが、ドーパン
トの相互拡散が起り接合部の急峻性がくずれ特性が低下
する。そのためへ−大抵抗をそれほどひくくすることが
できず、実質上1000Å以下のベース基を得ることは
困難であった。
However, in such a method, traps are likely to be formed between the base layer and the base electrode extraction layer during regrowth. If the temperature during regrowth is raised, traps and traps will remain less, but interdiffusion of dopants will occur, the steepness of the junction will collapse, and the characteristics will deteriorate. Therefore, it was not possible to reduce the large resistance so much, and it was practically difficult to obtain a base group with a thickness of 1000 Å or less.

また本従来例では、マスク合せの関係からエミノク部の
面積は、エミ、り電極の面積よりも大きくなっている。
Further, in this conventional example, the area of the emitter section is larger than the area of the emitter electrode due to mask alignment.

すなわちp型ベース層とn型エミノク層との接合面積が
エミッタ電極面積よりも人きく、そのため電極の大きさ
のδすにはエミノターベース接合容量、すなわちエミッ
タ容4itCeが大きかった。
That is, the junction area between the p-type base layer and the n-type emitter layer is larger than the emitter electrode area, and therefore the eminoterbase junction capacitance, that is, the emitter capacitance 4itCe, is larger than the electrode size δ.

ところで、トランジスタの電流増幅率が1となる最大周
波数Ftは Ft= (1/2π)  ・ (A−Ce+B)”  
(21A、B、定数 で与えられる。
By the way, the maximum frequency Ft at which the current amplification factor of the transistor is 1 is Ft= (1/2π) ・ (A-Ce+B)"
(21A, B, given by constants.

従っ゛(、エミッタ容量Ceが増大すると高周波特性が
悪化する。
Therefore, as the emitter capacitance Ce increases, the high frequency characteristics deteriorate.

本従来例において、エミッタを基板側に、コレクタを上
側に形成すればコレクタ容量がその電極面積の割に大き
いものとなり、これもやはり+11式かられかるように
高周波特性に好ましくない。
In this conventional example, if the emitter is formed on the substrate side and the collector is formed on the upper side, the collector capacitance becomes large in proportion to the area of the electrode, which is also unfavorable for high frequency characteristics as seen from equation +11.

また本従来例の構造の場合、前述の如くマスク合せの関
係からエミッタ電極の面積は、エミ、り部の面積よりも
小さくなっている。エミッタ電極の面積はできるだけ大
きい方が良い。なぜなら電極のコンタクl−抵抗がその
面積に比例し、コンタクト抵抗はトランジスタの容量分
の充電時間をおそくするためやはり高周波特性を低下さ
せるからである。
Further, in the case of the structure of this conventional example, the area of the emitter electrode is smaller than the area of the emitter and groove due to mask alignment as described above. It is better that the area of the emitter electrode be as large as possible. This is because the contact l-resistance of the electrode is proportional to its area, and the contact resistance slows down the charging time for the transistor capacity, which also reduces the high frequency characteristics.

発明が解決しようとする問題点 このように従来の構成では、ベース長が短(かつ抵抗が
低く、接合容量が小さくかつ電極コンタクト抵抗の小さ
い素子を得ることが困難であり、高周波特性の充分価れ
たものが得られない。
Problems to be Solved by the Invention As described above, with the conventional configuration, it is difficult to obtain an element with a short base length (and low resistance, small junction capacitance, and low electrode contact resistance), and it is difficult to obtain an element with a short base length (and low resistance), and a device with sufficient high frequency characteristics. You can't get what you want.

本発明はかかる点に鑑みなされたもので、ベース電極の
取り出しの容易さをたもったまま、極めてベース長が短
くかつ低く、更に接合容量が小さく、更にやはり高周波
特性に関係する直列抵抗となる電極コンタクト抵抗の低
い構造を提供することを目的としている。
The present invention has been developed in view of these points, and while maintaining the ease of taking out the base electrode, the base length is extremely short and low, the junction capacitance is small, and the series resistance is also related to high frequency characteristics. The purpose is to provide a structure with low electrode contact resistance.

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、あらかしめ、その
上に絶縁膜を有する厚いベース電極取り出し層を形成し
ておき、エツチングによって該絶縁膜、該ベース電極数
り出し層の一部を除去したのち、分子線エピタキシーな
どのエピタキシャル成長技術を用いて、該薄膜化された
ベース電極取出し層または該露出コレクタ (またはエ
ミッタ)層上部には、極めて薄いベース層とエミッタ(
またはコレクタ)層を、また該絶縁膜上部には半絶縁性
多結晶状膜を成長させることによって、へ−スミ極の取
り出しの容易さを保ったまま、ベース長の極めて短くか
つ低く、更に接合容量が小さく、更に電極コンタクト抵
抗の低い構造を提供するものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention first forms a thick base electrode extraction layer having an insulating film thereon, and etches the insulating film and the number of base electrodes. After removing a portion of the exposed layer, an extremely thin base layer and an emitter layer are formed on the thinned base electrode extraction layer or the exposed collector (or emitter) layer using an epitaxial growth technique such as molecular beam epitaxy. (
By growing a semi-insulating polycrystalline film on top of the insulating film, the base length can be extremely short and low while maintaining the ease of taking out the hemi pole. This provides a structure with low capacitance and low electrode contact resistance.

作用 本発明は上記した構造により、ベース長が極めて短くか
つ低く、更に接合容量が小さく、災に電極コンタクト抵
抗が低いので高周波特性が改善される。
Function: Due to the above-described structure of the present invention, the base length is extremely short and low, the junction capacitance is small, and the electrode contact resistance is low, so that high frequency characteristics are improved.

実施例 第1図は本発明の構造の一実施例を示したものである。Example FIG. 1 shows an embodiment of the structure of the present invention.

第1図において、lは半絶縁性QaAs法板、2はn十
型GaAsコレクタ1層(電極取出し層)、3はn型G
aAsコレクタ2N、4はp型GaAsベース1層(電
極取出し層)、5はp型GaAsベース2層、6はn型
AlXCa、−。
In Fig. 1, l is a semi-insulating QaAs method plate, 2 is an n-type GaAs collector layer (electrode extraction layer), and 3 is an n-type G
aAs collector 2N, 4 is one layer of p-type GaAs base (electrode extraction layer), 5 is two layers of p-type GaAs base, 6 is n-type AlXCa, -.

As (x=0.3)エミッタ1層、7はn十型GaA
sエミッタ2層(電極取出し層)、8はコレクタ電極、
9はベース電極、IOはエミッタ電極である。
As (x=0.3) 1 emitter layer, 7 is n+ type GaA
s Emitter 2 layer (electrode extraction layer), 8 is collector electrode,
9 is a base electrode, and IO is an emitter electrode.

11はS i O2進縁膜、11上部の5. 6. 7
斜線部は5102膜上に形成されたため半絶縁化した多
結晶状膜である。
11 is an S i O2 advance film; 5. on the top of 11; 6. 7
The shaded area is a semi-insulating polycrystalline film formed on the 5102 film.

各層の厚みは、■の半1色縁性GaAs基手反が40(
1μm、2のn十型GaAsコレクタ1層が4000人
、3のn型GaAsDレクタ2層が2000人、4のp
型GaAsベースIIMが5000人、5のp型GaA
sベース2層が400人、6のn型AlXGa1−xA
sエミッタ1層は1500人、7のH%取出し用nf型
GaAsエミッタ2層は1500人である。2〜7の各
層は、分子線エピタキシー(MBIE)によって形成さ
れた。11の3102膜は1000人であり化学気相成
長により形成された。
The thickness of each layer is 40 (
1 μm, 2 n-type GaAs D collector layer 1 layer is 4000 people, 3 n type GaAsD collector 2 layer is 2000 people, 4 p
5000 p-type GaAs-based IIM, 5 p-type GaAs
400 s-base 2 layers, 6 n-type AlXGa1-xA
The number of participants is 1,500 for the first layer of the S emitter, and 1,500 for the second layer of the nf type GaAs emitter for extracting 7 H%. Each layer 2-7 was formed by molecular beam epitaxy (MBIE). The 11 3102 film had a thickness of 1000 and was formed by chemical vapor deposition.

次に本実施例の素子の製造方法について述べる。Next, a method for manufacturing the device of this example will be described.

第2図に示すように、まず1の半絶縁性GaAs基板の
上に分子線エピタキシーにより、2.3゜4の各層を所
定の厚みに形成した。次に化学気相成長により11の5
IO2膜を2000人の17みに形成した。次に通常の
ホトリソグラフィー法によりレジストマスクを形成し、
このレジストマスクによって、第3図に示すように、1
1の5in2膜、4のp型GaAsベース】層一部をエ
ツチングして、3のコレクタ2層の一部を露出させた。
As shown in FIG. 2, first, each layer of 2.3.degree. 4 was formed to a predetermined thickness on a semi-insulating GaAs substrate 1 by molecular beam epitaxy. Next, by chemical vapor deposition, 5 of 11
IO2 membranes were formed on 17 of 2,000 people. Next, a resist mask is formed using normal photolithography,
With this resist mask, as shown in FIG.
Part of the 5in2 film of No. 1, p-type GaAs base of No. 4 was etched to expose a part of the collector two layers of No. 3.

この場合エツチングは第2回の点線で示したように、コ
レクタ層内まですずんでもかまわないし、また4のベー
ス1層を薄く残しておいても良い。S i O2膜のエ
ツチングはフ・7酸で、GaAsのエツチングは、H2
SO4−1120□−11□0混合ン良を用いて行なっ
た。Ga八へ基キ反として、(OO1)を用いることに
より、[1101方向から見て第3図に示すような逆台
形の形にエツチング部を形成することができた。
In this case, the etching may be carried out to the inside of the collector layer, as shown by the dotted line in the second step, or the base layer 4 may be left thin. Etching of SiO2 film is performed using fluorine-7 acid, and etching of GaAs is performed using H2
The test was carried out using SO4-1120□-11□0 mixture. By using (OO1) as the Ga base, it was possible to form an etched portion in the shape of an inverted trapezoid as shown in FIG. 3 when viewed from the [1101 direction.

次にレジストをアセトンで除去し、フッ酸でS i O
2を1000人除去して、第4図に示すように4のp型
ベース電極取出し層の一部の頭出しを行なった。
Next, the resist was removed with acetone, and SiO was removed with hydrofluoric acid.
After removing 1,000 layers of layer 2, a part of the p-type base electrode extraction layer of layer 4 was located as shown in FIG.

次に全体の上から分子線エピタキシーにより、400人
のp型GaAsヘ−ス2層および1500人のn型AI
X Ga1−X AsIミッタ1層、1500人のn十
型GaAsエミッタ2層を第5図に示すように再成長さ
せた。
Next, by molecular beam epitaxy, 400 layers of p-type GaAs and 1500 layers of n-type AI were formed on top of the whole.
One layer of X Ga1-X AsI emitters and two layers of 1500 n+ type GaAs emitters were regrown as shown in FIG.

次にホトリソグラツイーン去によって、該1色縁膜のあ
る部分の一部をH2SO,−H2O2−H20混合ン&
およびフン酸を用いてエツチングLベース1層およびコ
レクタ1層の一部を露出させた。
Then, by photolithography, a part of the one-color border film was removed with H2SO, -H2O2-H20 mixture &
Then, a portion of the L base 1 layer and the collector 1 layer was exposed by etching using hydronic acid.

次に、レジスト部をアセトンで除去し、通常のホトリソ
グラフィーおよび真空蒸着および熱処理技術により、該
露出コレクタ層上部に成長したエミッタ2上にlOのエ
ミッタ電極を、露出させたベース、コレクタ層に、それ
ぞれ9.8のベース電極。コレクタ電極を形成した。
Next, the resist part is removed with acetone, and an emitter electrode of lO is formed on the emitter 2 grown on the exposed collector layer by ordinary photolithography, vacuum evaporation, and heat treatment techniques, and an emitter electrode of lO is formed on the exposed base and collector layer. 9.8 base electrodes each. A collector electrode was formed.

本実施例の構造のエミッタ容量Ceは、再成長部のエミ
ッタとベースの接合面積に比例する。本実施例の場合、
露出コレクタ層上部にエピタキシャル成長した接合部面
積と絶縁膜上部に成長した多結晶状膜接合部面積の和と
なる。本実施例では5のp型ベースを形成するためにB
eを用いl・10”/Cdのドーピングを、また6のエ
ミッタ1層を形成するためにSiを用い5・10”/c
Mのドーピングを行なった。しかしえられた多結晶状+
1Xは106オームの高抵抗を示し半絶縁性となってい
た。そのためこの部分の接合容量はほとんど無視するこ
とができる。したがってエミノタベース接合部の面積は
露出コレクタ部の面積とほぼ同一となり最小とすること
ができる。またエミッタ電極をエミノクエピタキ7ヤル
成長部面積より大きくとっても、多結晶状膜の半絶縁性
のためにショートや寄生容量などの問題が発生しない。
The emitter capacitance Ce of the structure of this example is proportional to the junction area between the emitter and the base of the regrowth portion. In the case of this example,
This is the sum of the area of the junction epitaxially grown on the exposed collector layer and the area of the polycrystalline film junction grown on the insulating film. In this example, in order to form the p-type base of 5, B
doping of 1·10”/Cd using e and 5·10”/c using Si to form one emitter layer of 6.
M doping was performed. However, the obtained polycrystalline +
1X exhibited a high resistance of 106 ohms and was semi-insulating. Therefore, the junction capacitance in this part can be almost ignored. Therefore, the area of the eminota base junction is approximately the same as the area of the exposed collector portion, and can be minimized. Furthermore, even if the emitter electrode is made larger in area than the eminoqueous epitaxial growth area, problems such as short circuits and parasitic capacitance do not occur due to the semi-insulating nature of the polycrystalline film.

すなわちコレクタ、エミッタ、エミッタ電極のセルファ
ライン構造となっている。したがってエミッタ電極をエ
ミノクjft域全面に形成することができる。コンタク
ト抵抗は電極との接合部の面積に比例するので、これに
よりエミッタコンタクト抵抗を最小にすることができる
That is, it has a self-line structure of a collector, an emitter, and an emitter electrode. Therefore, the emitter electrode can be formed over the entire eminook JFT region. Since the contact resistance is proportional to the area of the junction with the electrode, this allows the emitter contact resistance to be minimized.

直列抵抗の減少は容量分への充電時間を早めるので高周
波特性の改善に大いに貢献する。
Reducing the series resistance speeds up the charging time for the capacitance, which greatly contributes to improving high frequency characteristics.

本実施例の方法で、車にエミッタとコレクタをおきかえ
て作れば、コレクタ容量を小さくすることができる。ま
たコレクタの電極コンタクト抵抗を小さくすることがで
きる。電極のコンタクト抵抗が問題となるのは、その面
積の小さいほうであり、この場合にはコレクタ電極とな
る。いずれにしても本実施例の方法を用いれば接合容量
及び電極コンタクト抵抗を凍らすことができ、高周波特
性を改善することができる。
By using the method of this embodiment to create a car by replacing the emitter and collector, the collector capacitance can be reduced. Further, the electrode contact resistance of the collector can be reduced. The contact resistance of the electrode becomes a problem when the area is smaller, and in this case it is the collector electrode. In any case, by using the method of this embodiment, the junction capacitance and electrode contact resistance can be frozen, and the high frequency characteristics can be improved.

さらに、本実施例の構造のベース長は、400人と極め
て短い。バイポーラトランジスタの電子の走行時間ts
は、近似的に以下のように表わされることが知られてい
る。
Furthermore, the base length of the structure of this example is extremely short, 400 people. Transit time ts of electrons in bipolar transistor
is known to be approximately expressed as follows.

、   ・    ゛ 〔舎  「I   、   か   酔36.) ts=  (5/2)Rb −Cc’  (Rb/RL
)・ t  b+  (3Cc+CL)RLRL;負荷
抵抗 tb;ベース走行時間 CC;負荷容量 一方、ベース走行時間は t b = L b / V e          
(41Lbiベース長 VeHベースにおける電子の速度 で与えられる。
, ・ ゛〔sha ``I, KA 36.) ts= (5/2)Rb -Cc' (Rb/RL
)・t b+ (3Cc+CL)RLRL; Load resistance tb; Base running time CC; Load capacity On the other hand, the base running time is t b = L b / Ve
(Given by the electron velocity in the 41Lbi base length VeH base.

本実施例では、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの特
徴を生かして、ベース領域のキャリア濃度を極めて高く
している。(実施例では1・lOθ/cIIlのキャリ
ア濃度を用いた)他に、実際ベースとして動作する以外
の部分の厚みが5000人と厚いため、ベースの引出し
にまつわるベース抵抗を極めて低くできる。また本実施
例の製造方法を用いれば、極めて薄いベースに対しても
その引出しは極めて容易である。
In this embodiment, the characteristics of a heterojunction bipolar transistor are utilized to make the carrier concentration in the base region extremely high. (In the example, a carrier concentration of 1.lOθ/cIIl was used.) In addition, since the thickness of the portion other than the part that actually operates as the base is 5,000 thick, the base resistance related to the extraction of the base can be extremely low. Furthermore, if the manufacturing method of this embodiment is used, it is extremely easy to draw out even an extremely thin base.

また、本実施例によれば、接合容量(CeまたはCc)
、ベース砥抗Rb、ベース長Lb、直列コンタクト抵抗
のすべてを同時に減少させることができるため最大遮断
周波数の極めて高い高周波特性に優れたトランジスタを
得ることができる。
Furthermore, according to this embodiment, the junction capacitance (Ce or Cc)
, base grinding resistance Rb, base length Lb, and series contact resistance can all be reduced at the same time, making it possible to obtain a transistor with excellent high frequency characteristics having an extremely high maximum cutoff frequency.

本実施例で得られたヘテロ接合トランジスタは予想され
たように以下の特徴を示した。まず400人という非常
に薄いベースに良好なオーミ7り電極を形成することが
できた。そのためベース走行時間が短くなった。さらに
接合容量も小さくなった。更にベース抵抗、電極コンタ
クト(氏抗も小さくなった0以上のことから、エミッタ
面積を同一寸法にした場合、従来のものに比べて高周波
特性が非常に向上した。
The heterojunction transistor obtained in this example exhibited the following characteristics as expected. First, we were able to form a good ohmic electrode on a very thin base made of 400 people. As a result, the base running time became shorter. Furthermore, the junction capacitance has also become smaller. Furthermore, the base resistance and electrode contact (resistance) have also been reduced to 0 or more, so when the emitter area is made the same size, the high frequency characteristics are greatly improved compared to the conventional one.

本実施例では、ベース長として400人の例を示したが
、分子線エピタキシー技術を用いれば、更に薄くするこ
とが可能である。そのほかに、例えば、有機金属化学気
相成長(MO−CVD)法を用いても同様の薄いベース
を作成することができる。
In this embodiment, an example of 400 base lengths is shown, but it is possible to make it even thinner by using molecular beam epitaxy technology. Alternatively, a similar thin base can be created using, for example, metal organic chemical vapor deposition (MO-CVD).

本実施例では絶縁膜としてS r 02をもちいたがS
iNでも同様な結果が得られており、その上に半導体が
エピタキシャル成長しない絶縁膜であればよい。
In this example, S r 02 was used as the insulating film, but S
Similar results have been obtained with iN, and any insulating film on which a semiconductor is not epitaxially grown may be used.

また本実施例では、半導体としてGaAs −A l 
x G a + −x A sを用いたが、他の半導体
材料、例えばInP−1nGaAsP等を用いても作成
することができる。またAt;5度として、X=0.3
を用いたが、これは0〜1の範囲で任意にi5fふこと
かできる。
Further, in this example, GaAs-Al is used as the semiconductor.
Although x Ga + -x As is used, other semiconductor materials such as InP-1nGaAsP can also be used. Also, At: 5 degrees, X=0.3
was used, but this can be arbitrarily set to i5f in the range of 0 to 1.

本実施例では、エミッタ、コレクタをn型に、ベースを
p型にしたが、エミッタ、コレクタをp型に、ベースを
n型にすることもできる。
In this embodiment, the emitter and collector are of n-type and the base is of p-type, but the emitter and collector may be of p-type and the base of n-type.

本実施例では、基板側にコレクタを、」二部にエミッタ
を形成したが、前述した如く同様の製造方法により基板
側にエミッタを、」二部にコレクタを形成することもで
きる。この場合にも接合容量と電極コンタクト抵抗を小
さくでき、高周波特性を改善できることはあきらかであ
る。
In this embodiment, the collector is formed on the substrate side and the emitter is formed on two parts, but as described above, it is also possible to form the emitter on the substrate side and the collector on two parts by the same manufacturing method. It is clear that in this case as well, the junction capacitance and electrode contact resistance can be reduced and the high frequency characteristics can be improved.

発明の効果 以上述べた如く、本発明は、ベース電極の取り出しの容
易さを保ったまま、ベース長を著しく短くかつ抵抗を低
くし、更に接合容量を小さくし、更にコンタクト抵抗を
低くすることにより、高周波特性に優れたバイポーラト
ランジスタを、提供するものである。
Effects of the Invention As described above, the present invention significantly shortens the base length and lowers the resistance while maintaining the ease of taking out the base electrode, further reduces the junction capacitance, and further reduces the contact resistance. , a bipolar transistor with excellent high frequency characteristics is provided.

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

第1図は本発明によるバイポーラトランジスタの製造方
法を用いて形成したトランジスタの断面図、第2図〜第
5図はその製造途中の断面図、第6図は従来のハイボー
ラトランノスクの断面図。 第7図は従来のへテロ接合トランジスタの断面図である
。 1・・・・・・半絶縁性GaΔS基板、  2・・・・
・n→−GaAsコレクタ(またはエミッタ)1層(電
(すj取り出し府)、3・・・・・・n型G 3 +’
13コレクタ(またはエミッタ)2層、4・・・・・・
p型Ga A Sベース1層(電極取り出し層)、5 
・・・・p型GaAsへ一ス2層、6・・・・・・n型
G a 7’l Sエミッタ(またはコレクタ)1層、
7・・・・・・n+GaAsエミッタ(またはコレクタ
)2層(電極取り出し層)、8・・・・・・コレクタ(
またはエミッタ)電極、9・・・・・・ベース電極、1
0・・・・・・エミッタ(またはコレクタ)電極、11
・・・・・・絶縁膜、12・・・・・・レジスト代理人
の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名/−−−基捩 、3−− コレクタZ(dh+1エミ9り2)4−−−
〜−スlc宅7極取上し用ノ σ−−−ベース2 に−−一 エミ・1りHdt−tlコレ7り127−−
− エミッタ?(j 7s +ココレフ72)第1図 
δI’/、to−・−ち再 1/−,41へ泥恥層し 第2図 第3図 第4図 第5図 に 第6図 第7図
FIG. 1 is a cross-sectional view of a transistor formed using the bipolar transistor manufacturing method according to the present invention, FIGS. 2 to 5 are cross-sectional views of the transistor in the middle of its manufacture, and FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional high-bolar transistor transistor. . FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional heterojunction transistor. 1... Semi-insulating GaΔS substrate, 2...
・n→-GaAs collector (or emitter) 1 layer (electronic (output), 3... n-type G 3 +'
13 collector (or emitter) 2 layers, 4...
p-type Ga A S base 1 layer (electrode extraction layer), 5
....2 layers of p-type GaAs, 6...1 layer of n-type Ga 7'l S emitter (or collector),
7...N+GaAs emitter (or collector) 2 layers (electrode extraction layer), 8...Collector (
or emitter) electrode, 9...Base electrode, 1
0...Emitter (or collector) electrode, 11
...Insulating film, 12...Name of resist agent Patent attorney Toshio Nakao Haka1 person/-- Motonori, 3-- Collector Z (dh+1 Emi 9ri 2) 4- ---
~-SLC home 7 pole pick-up σ---Base 2--1 Emi 1 Hdt-tl Kore 7 127--
− Emitter? (j 7s + Kokolev 72) Figure 1
δI'/, to-・-chire 1/-, 41 to the muddy layer of Figure 2, Figure 3, Figure 4, Figure 5, Figure 6, Figure 7.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板の上にコレクタ(またはエミッタ)層
及びベース電極取り出し層を順次エピタキシャル成長し
、更にその上に絶縁膜を形成した後、該絶縁膜、該ベー
ス電極取出し層の一部をエッチングにより除去して、核
ベース電極取出し層の一部を薄膜化ないしは該コレクタ
(またはエミッタ)層の一部を露出させ、その上にベー
ス層、エミッタ(またはコレクタ)層を順次エピタキシ
ャル成長させ、その時該絶縁膜上部には半絶縁性多結晶
状膜で成長させることによってエミッタ(またはコレク
タ)−ベース接合容量を低減しかつエピタキシャル成長
したエミッタ(またはコレクタ)部を他から絶縁するよ
うにし、該エミッタ(またはコレクタ)部上部全面にエ
ミッタ(またはコレクタ)電極を、また該半絶縁性多結
晶状膜のある部分の一部をエッチングして、該ベース層
、該コレクタ(またはエミッタ)層の一部を露出させ、
それぞれにベース電極、コレクタ(またはエミッタ)電
極を形成したことを特徴とするバイポーラトランジスタ
の製造方法。
(1) After sequentially epitaxially growing a collector (or emitter) layer and a base electrode extraction layer on a semiconductor substrate and further forming an insulating film thereon, a part of the insulating film and the base electrode extraction layer are etched. It is removed to thin a part of the core base electrode extraction layer or to expose a part of the collector (or emitter) layer, on which a base layer and an emitter (or collector) layer are sequentially epitaxially grown. A semi-insulating polycrystalline film is grown on the top of the film to reduce the emitter (or collector)-base junction capacitance and to insulate the epitaxially grown emitter (or collector) from others. ), and etching a part of the semi-insulating polycrystalline film to expose a part of the base layer and the collector (or emitter) layer. ,
A method for manufacturing a bipolar transistor, characterized in that a base electrode and a collector (or emitter) electrode are formed respectively.
(2)少なくともエミッタの禁制帯エネルギー幅がベー
スの禁制帯エネルギー幅よりも大きいことを特徴とする
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) The method for manufacturing a bipolar transistor according to claim (1), wherein at least the forbidden band energy width of the emitter is larger than the forbidden band energy width of the base.
(3)III−V化合物半導体を用いたことを特徴とする
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) A method for manufacturing a bipolar transistor according to claim (1), characterized in that a III-V compound semiconductor is used.
(4)絶縁膜として酸化珪素または窒化珪素を用いたこ
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 for manufacturing a bipolar transistor according to claim (1), characterized in that silicon oxide or silicon nitride is used as the insulating film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01233768A (en) * 1988-03-14 1989-09-19 Nec Corp Bipolar transistor and manufacture thereof
JP2008116075A (en) * 2006-11-01 2008-05-22 Tgk Co Ltd Expansion valve

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