JPS62206880A - ヘテロバイポ−ラトランジスタの製造方法 - Google Patents

ヘテロバイポ−ラトランジスタの製造方法

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JPS62206880A
JPS62206880A JP4963786A JP4963786A JPS62206880A JP S62206880 A JPS62206880 A JP S62206880A JP 4963786 A JP4963786 A JP 4963786A JP 4963786 A JP4963786 A JP 4963786A JP S62206880 A JPS62206880 A JP S62206880A
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semiconductor
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resistance
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Masaki Ogawa
正毅 小川
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ヘテロ接合を利用したヘテロバイポーラトラ
ンジスタの製造方法に関する。
〔従来の技術〕
ヘテロバイポーラトランジスタ(以下HBTと称する)
は、エミッタにペースよりも禁制帯幅の大きな半導体を
用いることにより、ペース電流を減らすことができ、し
たがって電流利得を大きくすることができるため、超高
速動作のトランジスタとして注目を集めている。
エミッタとしてn型アルミニウム・カリウム・砒素混晶
(以下n型AlGaAsと称する)、ペースとしてp型
ガリウム砒素(以下p型GaAsと称する)、コレクタ
としてn型GaAs1用いたnpnHBTが試作されて
いる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このようなHBTはシリコンを用いた通常のバイホーラ
トランジスタより高速で動作すると考えられているが、
実際には、そのような超高速動作は実現していない。
この原因の1つに、エミッタ・ペースおよびペース・コ
レクタの間の寄生容量カシリコンハイホーラトランジス
タに較べると大きいという問題点がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、エミ、り・ペース間およびペース・コ
レクタ間の寄生容量の極めて小さいヘテロバイポーラト
ランジスタの製造方法を提供することにある。
〔発明の構成〕
本発明のへテロバイポーラトランジスタの製造方法は、
−導電型の低抵抗層と高抵抗層が順次積層されてなる半
導体基板表面に縮少構造形成用の薄膜およびフォトレジ
スト族を順次形成する工程。
フォトレジストmf、バター二/グしてマスクを形成し
該マスクを用いて前記薄膜ヲエッチングしマスクの寸法
より小さな寸法をもつ薄膜を残す工程。
全面に第1の絶縁物を垂直方向より被着し第1の絶縁層
を形成したのちマスク上の第1の絶縁層をマスクととも
に除去する工程、全面に第2の絶縁物を垂直方向より被
潰し第2の絶縁膜音形成する工程、残された前記薄膜上
の第2の絶縁膜を薄膜とともに除去し前記半導体基板表
面に前記マスク寸法の凹みをもちマスク寸法より小さな
開口部をもつ第1および第2の絶縁層からなる絶l1j
k膜を残す工程、垂直方向より一導電型の不純物を拡散
もしくはイオン注入し露出した開口部の前記半導体基板
の高抵抗層部分を低抵抗化する工程、開口部の前記半導
体基板表面と接して、−擲’Ilc型の第1の半導体か
らなる層と反対導′vL型の第1の半導体からなる層と
前記半導体基板の禁制帯幅よりも大きな禁制帯幅をもつ
一導電型の第2の半導体からなる層を順次形成し、同時
に、第1および第2の絶縁層上に高抵抗多結晶の第1の
半導体からなる層および高抵抗多結晶の第2の半導体か
らなる層′1tJlj1次形成する工程、全面に金属薄
族を被着したのち表面全体が平坦になるように凹部にの
みフォトレジスト膜を形成する工程、前記フォトレジス
ト族をマスクに露出した前記金11t&および該金属膜
に覆われた高抵抗多結晶の第2.第1の半導体からなる
層會除去する工程、残された高抵抗多結晶の第1の半導
体からなる層のみを選択的に除去する工程、少なくとも
前記反対導電型の第1の半導体からなるj−の側面と接
して反対導電型の第1の半導体からなる層を選択的に成
長させる工程とを含んで構成される。
〔発明の作用・原理〕
本発明により製造さrL&)iBTは、ベース電極とり
だし用の反対導電型で低抵抗の第1の半導体からなる層
とエミ、り電極およびコレクタ電極の間にそれぞれ高抵
抗で多結晶の第2の半導体からなる層および絶縁層が介
在しているため、エミッタ・ベース間およびペース・コ
レクタ間の寄生容量はほとんど無視できる程度に低減さ
れる。
このため寄生容量による特性劣化がなく、従って8iバ
イポーラトランジスタよりはるかに優れた超高速動作特
性が得られる。
本発明は特に上述の構造のHBTを製造するにあたって
、マスク寸法より小さなエミツタ幅を実現し、かつ自己
整合的にエミッタおよびベースを形成するものである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。
第1図(a)〜(j)は本発明の一実施例を説明する為
の工程順に示した半導体チップの断面図である。
まず第1図(a)に示すように、n型砒化ガリウム(G
aAs)層11と0.3μmの厚さの高抵抗n型() 
a A s層12からなるG a A s基板上に縮少
構造形成用薄膜として0.5μmの厚さのアルミニウム
膜15會板着しその上に幅1μmのフォトレジスト族か
らなるマスク14を写真蝕刻法で形成する。
次に第1図(b)に示すように、マスク14を用いて6
0℃のリン&溶液でアルミニウム膜15をエツチングし
て、マスク14下に@0.4μmのアルミニウム膜15
Aを残す。続いて全面に蒸着法もしくはスパッタ法で垂
直方向から第1の絶縁膜として酸化硅素會扱着し厚さ0
.2μmの酸化砒素膜17を形成する。
次に第1図(C)に示すようにマスク14上の酸化硅素
膜17A’iマスク14と共に除去する。この結果、高
抵抗GaAs層12表面には幅0.4μmのアルミニウ
ム膜15A’iはさんで0.3μmの間隔盆もって厚さ
02μmの酸化硅素PIA17が配置される。
次に第1図(d)に示すように、垂直方向から第2の絶
縁膜として酸化硅素を被着し、厚さ0.2μmの酸化硅
素膜18を形成する。第2の絶縁膜材料としては酸化硅
素の外窓化硅素、酸化アルミニウムが適当である。
次に第1図(e)に示すように、アルミニウム膜15A
上の酸化硅素膜18Aを、60℃のリン酸溶液でアルミ
ニウム膜15Al除去するとともに除去する。このよう
にしてアルミニウム膜15Aが形成されていた高抵抗の
nfiGaAs層12の表面層外22は露出さnる。続
いてシリコンをイオン注入し、露出した高抵抗G a 
A s層12をn型の低抵抗層に変換させる。
次に第2図(f)に示すように1分子線エピタキ7ヤル
法を用いて、露出されたn型G a A s層の表面2
2上にn型GaAs層23會厚さQ、2μm、さらにそ
の上にp型GaAs層24を厚さ0.1μm、さらにそ
の上にn型AlGaAs層を厚さ0.5μm。
順次被着する。この時同時に、酸化硅素膜17゜18上
には高抵抗の多結晶GaAs層26およびAJ(jaA
s層27層上7ぞれ0.3 ttm * 0.5μmの
厚さで形成される。
次に第11伝)に示すように、多結晶AlGaAs層2
7上に金、ケルマニウム合金を含む金属層28を被着し
、さらにフォトレジスト膜29 ’i表面全体が平坦に
なるように凹部にのみ形成する。このようなフォトレジ
スト膜29の形成はフォトレジスト族の軟化を利用した
塗布方法とドライエツチング法とを組みあわせた通常の
平坦化技術によって容易に行うことができる。
次に第1図(h)に示すように、フォトレジスト膜29
t−マスクとして島田した金属層28とその下方に位置
する高抵抗の多結晶AlGaAs層27およびGaAs
層26をそれぞれ除去する。この除去工程には通常の化
学エツチング法もしくはドライエツチング法を用いるこ
とができる。
次に第1図(i)に示すように、フォトレジスト膜29
下に残された高抵抗多結晶GaAs層26のみを硫酸・
過酸化水素・水の混合液を用いて選択的に除去し、少な
くともp型G a A s層24の側面を露出させる。
次に第1図(j)に示すように、フォトレジスト膜29
を除いたのち、三塩化砒素を用いた気相成長法でp型G
aAsの成長を行うと、p型Ga A sは露出された
単結晶のpffiGaAs層24の側面か層成4が進向
し、いわゆる横方向成長が行われ、少なくともp型G 
a A s層24に接してp fjl G aA s 
層30が形成される。続いてこのp型Q a A s餉
域30表面上に金・亜鉛合金を含む電極31および基板
であるn型(J a A s層17の表面に金・ケルマ
ニウム合金を含む電極32を形成することによりHBT
が完成する。
第1図(f)において金属層28および電極31゜32
はそれぞれエミッタ、ベース、コレクタの各電極として
機能する。
このようにして製造された)IBTにおいては。
ベース電極とりたし用のpfiGaAs層30の下部層
液0る層が酸化硅素層17.18であるため、ベース・
コレクタ間の寄生容量がきわめて小さくまた上部に接す
る層が高抵抗多結晶AlGaAs層27であるためベー
ス・エミッタ間の寄生容量もきわめて小さくなる。
更に本実施例によ妙製造されたHBTはマスク寸法より
小さな幅を持つエミッタが自己整合的に形成できるため
、製造されたnpn HBTは著しい超高速特性を示す
。従来のnpnHBTの遮断周波数が20ギガヘルツ程
度でめったのに対し。
本発明の実施例によってつくられfcnpnHBTのそ
れは150ギガヘルツに向上した。
上記実施例では、npn型のHBTについて説明したが
、pnp型の)IBTも同様な製造方法を用いて形成可
能である。また用いた半導体材料の組みあわせとしても
(jaAs−AIGaAsの他、5iGe−8i、1n
GaAs−AJlnAs、InAs−AJlnAs、I
nAs−InGaAs、GaAs−(jalnP、In
GaAs−I nP 、 Garb −klOa8b 
、 8 i −GaP 。
G e −(j a A s等種々の組みあわせに対し
ても有効であることは云うまでもない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、ベース電極とり出し用の
反対導′ilt型で低抵抗の第1の半導体からなる層と
エミッタ電極およびコレクタ電極の間に。
それぞれ高抵抗で多結晶の第2の半導体からなる層およ
び絶縁層を介在させている為、エミッタ・ベース間およ
びベース・コレクタ間の寄生容量が極めて小さくなり、
超高速動作特性を有するヘテロバイポーラトランジスタ
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(j)は本発明の一実施例ケ説明つる為
の工程順に示した半導体チップの断面図である。 11・・・・・・n型GaAs層、12・・・・・・高
抵抗n型GaAs層、14°°゛°°°マスク、15,
15A・・・・・・アルミニウム族、17.17A、1
8.18A・・・・・・酸化硅素層、22・・・・・・
表面、23・・・・・・n型(j a A s層、24
−・−・・p型(jaAs層、25−・・・n型AlG
aAs層、26・・・・・・多結晶GaAs層、27・
・・・−・多結晶AIG a A s @ s 28・
°°・・・金属層、29・・・・・・フォトレジスト膜
、30・・・・・・pfiUaAs層、31.32・・
・・・・電極。 代理人 弁理士  内 原   1g −一へ r 第 /rf!J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一導電型の低抵抗層と高抵抗層が順次積層されてなる半
    導体基板表面に縮少構造形成用の薄膜およびフォトレジ
    スト膜を順次形成する工程、フォトレジスト膜をパター
    ニングしマスクを形成し該マスクを用いて前記薄膜をエ
    ッチングしマスクの寸法より小さな寸法をもつ薄膜を残
    す工程、全面に第1の絶縁膜を垂直方向より被着し第1
    の絶縁膜を形成したのちマスク上の該第1の絶縁膜をマ
    スクとともに除去する工程、全面に第2の絶縁物を垂直
    方向より被着し第2の絶縁膜を形成する工程、残された
    前記薄膜上の第2の絶縁膜を薄膜とともに除去し前記半
    導体基板表面に前記マスク寸法の凹みをもちマスク寸法
    より小さな開口部をもつ第1および第2の絶縁膜からな
    る絶縁膜を残す工程、垂直方向より一導電型の不純物を
    拡散もしくはイオン注入し露出した開口部の前記半導体
    基板の高抵抗層部分を低抵抗化する工程、開口部の前記
    半導体基板表面と接して一導電型の第1の半導体からな
    る層と反対導電型の第1の半導体からなる層と前記半導
    体基板の禁制帯幅よりも大きな禁制帯幅をもつ一導電型
    の第2の半導体からなる層を順次形成し、同時に第1お
    よび第2の絶縁膜上に高抵抗多結晶の第1の半導体から
    なる層および高抵抗多結晶の第2の半導体からなる層を
    順次形成する工程、全面に金属薄膜を被着したのち表面
    全体が平坦になるように凹部にのみフォトレジスト膜を
    形成する工程、前記フォトレジスト膜をマスクに露出し
    た前記金属膜および該金属膜に覆われた高抵抗多結晶の
    第2、第1の半導体からなる層を除去する工程、残され
    た高抵抗多結晶の第1の半導体からなる層のみを選択的
    に除去する工程、少なくとも前記反対導電型の第1の半
    導体からなる層の側面と接して反対導電型の第1の半導
    体からなる層を選択的に成長させる工程とを含むことを
    特徴とするヘテロ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
EP0817276A1 (en) * 1995-03-17 1998-01-07 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and production method therefor
US6657281B1 (en) * 2000-08-03 2003-12-02 Agere Systems Inc. Bipolar transistor with a low K material in emitter base spacer regions

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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