JPS62271465A - 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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JPS62271465A
JPS62271465A JP11376186A JP11376186A JPS62271465A JP S62271465 A JPS62271465 A JP S62271465A JP 11376186 A JP11376186 A JP 11376186A JP 11376186 A JP11376186 A JP 11376186A JP S62271465 A JPS62271465 A JP S62271465A
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JP
Japan
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collector
emitter
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JP11376186A
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English (en)
Inventor
Toshio Baba
寿夫 馬場
Takashi Mizutani
隆 水谷
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NEC Corp
Original Assignee
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、半導体装置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
縦型の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(WGE)ヲ有スるヘテロ
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・ミーティンク(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
、1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、へ−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
)はエミッタ層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ソチング工程、(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A l O,
3G a 6.1 A s、ベース層3としてp型のG
aAs、エミツタ層としてn型のA e 。、 3Ga
o、=As、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A16.ffGao、7As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n型Al
0.3G a O,? A Sとp型GaAs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
 eo、z Gao、t A Sとn型Al、、。
Ga0.7AS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 I
I O,3G a 0.I A sとn型A N 0.
 。
Gao、7As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(、単に寄生容量CP、、  (エミ
ッタ・ベース間寄生容量)、Cpbc(ベース・コレク
タ間寄生容量)として働く。Cpea 、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・ベース間容量C8゜b、ベース・コレクタ
間容量 c ibc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c 
pcb、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] 本発明の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、
コレクタ領域を単結晶絶縁膜中に埋め込み、該コレクタ
領域の一部を単結晶絶縁膜の表面に露出させ、該コレク
タ領域露出表面及び単結晶絶縁膜表面の一部にベースa
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)〜(f)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は単結晶の絶縁体からな
る単結晶絶縁膜である。
(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)は単結晶絶縁膜9を形成し単結晶絶縁膜9およ
びコレクタ層2の表面が平坦化するようgエツチングす
る工程、(d)はコレクタWJ2及び単結晶絶縁膜9上
にベース層3及びエミツタ層4を単結晶成長させる工程
、(e)はエミッタ領域およびベース電極領域を残すよ
うにエツチングする工程、(f)はエミッタ電極8、ベ
ース電極7およびコレクタ電極6を形成する工程である
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A10.3 Gao、t 
A s、単結晶絶縁膜9としてCaF、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(MBE。
Mo1ecular Beam EpiLaxy)法を
用いて(a)〜(f)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人程度エンチングする。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CaF。
絶縁膜9を1μm程度MBE法で形成し、平坦化用のレ
ジストを1μm程度塗布した後1、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1000人程度O2型GaAsベ
ース層3及び3000人程度0n型Al!o、z Ga
o、r Asエミツタ層4をMBE成長させる。工程(
e)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3000人程度エンチングし、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で取り除く。工
程(f)では電極形成のために単結晶絶縁膜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・ベース問およびベース・コ
レクタ間の寄生容1t(C□、。
c−bc)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有
するデバイスに適用でき、半導体の導電型や材料の組合
せに同等制限はない。
半導体としてはQaAsLか示さなかったが、Si、G
e等の元素半導体、InP、InAs、GaP、InG
aAs、InGaAsP等のfil −■化合物半導体
、CdTe、、ZnTe等のII−VT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。単結晶絶
縁膜9としてはCaF2しか示さなかったが、その他S
 r F z 、スピネルなどでもよく、また、禁制帯
幅の広いZ n 3% Z nSe、CdS等のII−
VI族半導体、Aj2As等のm−v族半導体、C等の
元素半導体や深い準位により高抵抗化している各種半導
体でも同様に用いられる。
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 PhaseE
pitaxy ) 、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)〜(f)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・・単結晶絶縁膜 代理人 弁理士 岩 佐 義 幸 第1図 第2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、コレクタ領域を単結晶絶縁膜
    中に埋め込み、該コレクタ領域の一部を単結晶絶縁膜の
    表面に露出させ、該コレクタ領域露出表面及び単結晶絶
    縁膜表面の一部に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。
JP11376186A 1986-05-20 1986-05-20 半導体装置の製造方法 Pending JPS62271465A (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
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