JPS62271464A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS62271464A
JPS62271464A JP11376086A JP11376086A JPS62271464A JP S62271464 A JPS62271464 A JP S62271464A JP 11376086 A JP11376086 A JP 11376086A JP 11376086 A JP11376086 A JP 11376086A JP S62271464 A JPS62271464 A JP S62271464A
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JP
Japan
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emitter
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JP11376086A
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English (en)
Inventor
Toshio Baba
寿夫 馬場
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NEC Corp
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NEC Corp
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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】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装1の製造分野に属するもので、基板
に垂直な方向にエミッタ、ベース、コレクタ層を有する
縦型アトランジスタにおいて、寄生容量を低減し超高速
動作に適したデバイス構造を得るための半導体装置の製
造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
超高速動作が可能と考えられている能動半導体装置の1
つに広い禁止帯幅のエミッタ(WOE)を有するヘテロ
接合・バイポーラ・トランジスタ(HBT)がある。例
えば、アスペック(Asbeck)らによりインターナ
ショナル・エレクトロン・デバイス・ミーティング(I
EDM、テクニカル・ダイジェスト 629ページ、1
981年)において、HBTの試作が報告されている。
このデバイスは、 (1)エミッタ注入効率を劣化させることなくベース抵
抗を大幅に低減しベース幅を狭くし得る。
(2)エミッタ領域の不純物濃度を低減し得るためエミ
ッタ・ベース間容量を小さくできる。
という利点を有するため、ホモ接合だけからなる通常の
バイポーラトランジスタ以上に高速動作に適している。
従来のへテロ接合バイポーラトランジスタの製造工程に
ついて図を用いて説明する。
第2図(a)〜(d)は従来のへテロ接合バイポーラト
ランジスタの製造工程を説明するための図で、各主要工
程における半導体装置の断面模式図である。図において
、■は単結晶で半絶縁性の半導体または絶縁体の基板、
2は一導電型を存する第1の半導体からなるコレクタ層
、3は該コレクタ層と異なる導電型を有し第2の半導体
からなるベース層、4は第1の半導体と同一導電型を有
し第2の半導体よりもバンドギャップの広い第3の半導
体からなるエミツタ層、5はコレクタ層2およびエミツ
タ層4がベース層3と同一導電型になるように高濃度に
不純物を含有したイオン注入領域、6はコレクタ層2と
オーミック接合を形成するコレクタ電極、7はイオン注
入領域5とオーミック接合を形成するベース電極、8は
エミツタ層4とオーミック接合を形成するエミッタ電極
を示す。
また、(a)は基板1上にコレクタ層2、ベース層3お
よびエミツタ層4を順次に単結晶成長させる工程、(b
)はエミツタ層4表面よりベース層3を含みコレクタ層
2の一部までにわたり不純物をイオン注入し該不純物を
アニールによって活性化させる工程、(C)はコレクタ
層2の一部を露出するためのエツチング工程、(d)は
コレクタ層2、イオン注入領域5、エミツタ層4のそれ
ぞれの表面にコレクタ電極6、ベース電極7、エミッタ
電極8を形成しアロイする工程である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来製造プロセスの問題点を、基板1として半絶縁性の
GaAs基板、コレクタ層2としてn型のANo、:+
 Ga6,1 As、ベース層3としてp型のGaAs
、エミツタ層としてn型のA l o、3 G a 6
,7 A S、イオン注入領域5形成の為の不純物とし
てp型半導体を作るBeを用いた場合について説明する
工程(b)のBeのイオン注入はp型GaAsのベース
層3に表面より電気的コンタクトを得るために、表面の
n型A 7!o、z G a O,? A sのエミツ
タ層の一部をp型に変えるために行うものである。イオ
ン注入は深さ方向に“だれ”を持つので、一般にイオン
注入領域5はコレクタ層2まで達する。Beイオン注入
後の800〜900℃のアニールによりイオン注入領域
5は、全てp型半導体となりエミッタ層内イオン注入領
域5のp型AN−o、x Ga6.、ASとp型GaA
sベース層3のオーミック接合が形成される。
しかし、同時にエミッタ層内イオン注入領域5のp型A
 l 、、 、 G a 0.7 A sとn型A7!
。、3Gao、7As工ミツタ層4との間にp−n接合
が形成され、またコレクタ層内イオン注入領域5のp型
A 7!0.3 G a G、7 A Sとn型A J
 、、。
G a O,7A Sのコレクタ層2との間にもp−n
接合が形成される。これらのp−n接合はトランジスタ
の基本動作に全く関係なく、単に寄生容量C□b (エ
ミッタ・ベース間寄生容量)、Cpb、(ベース・コレ
クタ間寄生容量)として働く。Cp*b%Cpbcの値
はトランジスタの基本動作に関係した領域で有する真正
のエミッタ・ペース間容量C,,b、ベース・コレクタ
間容量c t b eと同程度かそれ以上になるので、
トランジスタの速度を遅くする大きな要因になっている
以上述べたように、従来の製造方法では寄生容量Cpc
b、Cpbcを充分に低減することが困難であり、超高
速のへテロ接合バイポーラトランジスタを実現すること
はできなかった。
本発明の目的は、従来のへテロ接合バイポーラトランジ
スタの製造方法のもつ前記の欠点を除去し、超高速動作
を実現する半導体装置の製造方法を提供することにある
〔問題点を解決するための手段〕 本発明半導体装置の製造方法は、エミッタ、ベース、コ
レクタ領域を有する半導体装置の製造方法において、コ
レクタ領域を絶縁膜中に埋め込み、該コレクタ領域の一
部を絶縁膜の表面に露出させ、該コレクタ領域露出表面
を種として該露出表面及び絶縁体表面の一部に単結晶領
域を広げてベース領域を形成し、該ベース領域上の一部
にエミッタ領域を形成することを特徴とする。
〔作用〕
本発明の製造方法においては、トランジスタ動作に関与
しないコレクタ層を絶縁体で覆うため、ベース・コレク
タ間寄生容量の発生が抑制される。
また、エミッタ・ベース間寄生容量もほとんど発生しな
い構造となる。したがって、超高速動作が可能な半導体
装置を作ることができる。
〔実施例〕
以下、本発明による半導体装置の製造方法を図面を参照
して詳細に説明する。
第1図(a)〜(g)は本発明による半導体装置の製造
プロセスを説明するための図で、各主要工程における半
導体装置の断面模式図である。
第1図において、第2図と同じ番号のものは第2図と同
等物で同一機能を果たすものである。9は絶縁体からな
る絶縁膜、10はコレクタ層2表面を種としてコレクタ
層2表面上および絶縁膜9表面上にも単結晶成長したラ
テラルエピ層である。
(a)は基板1上にコレクタ層2を単結晶成長させる工
程、(b)は素子分離のために素子領域以外を基板に至
るまでエツチングし、トランジスタ動作に直接関係しな
い領域を基板までは至らないようにエツチングする工程
、(c)は絶縁膜9を設は絶縁膜9およびコレクタ層2
の表面が平坦化するようにエツチングする工程、(d)
はコレクタ層2表面を種とし、コレクタ層2表面および
絶縁膜9上にもラテラルエピ層10を単結晶成長させる
工程、(e)はラテラルエピ層10上にベース層3およ
びエミッタN4を順次単結晶成長させる工程、<r>は
エミッタ領域およびベース電極令頁域を残すようにエツ
チングする工程、(g)はエミッタ電極、ベース電極お
よびコレクタ電極を形成する工程である。
基板lとして半絶縁性のGaAs基板、コレクタ層2と
してn型のGaAs、ベース層3としてp型のGaAs
、エミツタ層4としてn型のAj!o、3Gao、7A
s、絶縁膜9としてSin、、ラテラルエピ層10とし
て不純物を含有しないGaAsを用いた。次に、これら
半導体を成長する方法として分子線エピタキシー(MB
E。
Mo1ecular Beam Epitaxy)法を
用いて(a)〜(g)の各工程を詳細に説明する。
工程(a)では、GaAs基板1上にn型GaAsコレ
クタ層2を5000人程度成長させる。
工程(b)ではトランジスタ素子領域以外の部分を1μ
m程度エツチングにより除去し、またトランジスタ動作
領域以外を2000人程度エフチングする。エツチング
には例えば、硫酸系のエッチャントを用いればよい。工
程(c)ではSiO□絶縁膜9を1μm程度化学気相成
長(CVD)法で形成し、平坦化用のレジストを1μm
程度塗布した後、ドライエツチングによりコレクタ層2
表面が露出するまで削る。この時、全体が平坦になるよ
うにする。この状態でコレクタ層2の直接動作に関係す
るところ以外は絶縁物で囲まれる事になる。
工程(d)ではまずMBEによりアモルファスのGaA
sを100人程変形成し、その後温度を上げてコレクタ
層2表面より絶縁膜表面に向かって単結晶化させ、ラテ
ラルエピ層10とする。工程(e)では工程(d)に引
続き1000人のp型GaAsベース層3および300
0人程度0n型A7!6.z Gao、7 Asエミッ
タ1!4をMBEを用いて成長させる。工程(f)では
エミッタ動作領域だけを残すようにエミツタ層4を30
00人程度エフチングし、更にベース層3の動作領域及
び電極領域以外をエツチングして取り除く。この時、ラ
テラルエピ層10も同時にエツチングする。
工程(g)では電極形成のために絶縁膜9の一部を削っ
てコレクタ層2を露出させ、コレクタ電極6、ベース電
極7及びエミッタ電極8を形成してヘテロ接合バイポー
ラトランジスタを完成させる。
上述の本発明による製造方法によれば寄生的なpn接合
はできないので、エミッタ・ベース間およびベース・コ
レクタ間の寄生容1t(cpeb。
Cabc)は殆ど無視できる。従って、本発明により寄
生容量が少なく超高速動作が可能なヘテロ接合バイポー
ラトランジスタができた。本発明によるヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタと同一層構造を有する従来の製造方
法で作成したものとの遅延時間を比較すると、本発明に
よるものは同じエミッタ面積(25μm)の従来のもの
に比べ約半分の遅延時間(15ps)が得られた。
以上述べた本発明の実施例ではnpn型のバイポーラト
ランジスタについてしか示さなかったが、本発明は半導
体の導電型を反対にしたpnp型のものに対しても同様
に適用できることは明らかである。また、本発明はバイ
ポーラトランジスタだけでなく、その他の縦型構造を存
するデバイスに適用でき、半導体の導電型や材料の組合
せに回答制限はない。
半導体としてはQaAsLか示さなかったが、Si、、
Ge等の元素半導体、[nP、InAs。
GaP、InGaAs、InGaAsP等の■−■化合
物半導体、CdTe、ZnTe等のII−Vl化合物半
導体およびその他の各種半導体も同様に用いられる。絶
縁膜としては3i0.Lか示さなかったが、その他S 
i 3 Na 、A 1201等が同様に用いられる。
本発明の構造を得るための結晶成長方法としては、原理
的にはどんな方法でも良く、MBE法の他に、気相エピ
タキシー(V P E 、 Vapour Phase
Epitaxy ) 、液相エピタキシー(L P E
、 LiquidPhase Epitaxy ) 、
有機金属化学気相成長(MOCV D、 Metal 
Organic Chemical Vapour D
epo−sition)法等が同様に用いられる。
〔発明の効果〕
本発明の半導体装置の製造方法により、寄生容量を大幅
に減少させた超高速のデバイスが得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(g)は本発明の半導体装置の製造方法
を説明するための各主要工程における断面模式図、 第2図(a)〜(d)は従来技術を説明するための各主
要工程における断面模式図である。 1・・基板 2・・コレクタ層 3・・ベース層 4・・エミツタ層 5・・イオン注入領域 6・・コレクタ電極 7・・ベース電極 8・・エミッタ電極 9・・絶縁膜 10・・ラテラルエピ層 代理人 弁理士 岩 佐 義 幸 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)エミッタ、ベース、コレクタ領域を有する半導体
    装置の製造方法において、コレクタ領域を絶縁膜中に埋
    め込み、該コレクタ領域の一部を絶縁膜の表面に露出さ
    せ、該コレクタ領域露出表面を種として、該露出表面及
    び絶縁体表面の一部に単結晶領域を広げてベース領域を
    形成し、該ベース領域上の一部にエミッタ領域を形成す
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP11376086A 1986-05-20 1986-05-20 半導体装置の製造方法 Pending JPS62271464A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6095966A (ja) * 1983-10-31 1985-05-29 Fujitsu Ltd ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタとその製造方法
JPS6097670A (ja) * 1983-11-02 1985-05-31 Hitachi Ltd 半導体装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6095966A (ja) * 1983-10-31 1985-05-29 Fujitsu Ltd ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタとその製造方法
JPS6097670A (ja) * 1983-11-02 1985-05-31 Hitachi Ltd 半導体装置

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