JPS62293666A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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JPS62293666A
JPS62293666A JP61136555A JP13655586A JPS62293666A JP S62293666 A JPS62293666 A JP S62293666A JP 61136555 A JP61136555 A JP 61136555A JP 13655586 A JP13655586 A JP 13655586A JP S62293666 A JPS62293666 A JP S62293666A
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JP
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layer
emitter
conductivity type
injector
region
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JP61136555A
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English (en)
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Hiraaki Tsujii
辻井 平明
Soichi Kimura
木村 壮一
Takashi Terashige
寺重 隆視
Atsushi Shibata
淳 柴田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/0605Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits made of compound material, e.g. AIIIBV

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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、集積回路における論理回路に応用して好適な
半導体装置の製造方法に関する。
従来の技術 シリコンを用いた従来の半導体装置の構造を第3図に示
す。この構造はIIL回路と呼ばれ第4図に等何回路を
示す。シリコン基板101上に形成されたn型層102
と、n型層102内に形成された第1のp型拡散層10
3と第2のp型拡散層104とで横方向のpnp トラ
ンジスタ121を構成し、またn型層102と第1のp
型拡散層103と第1のp型拡散層103内に形成され
たn型拡散層106とで縦構造のnpn )ランジスタ
122を構成している。通常インジェクタ123を定電
圧源に接続し、エミッタ124を接地することばよりp
np )ランジスタ121を定電流源として用い、ベー
ス125を入力、コレクタ126を出力としてインバー
タ論理回路を構成している。
この例ではコレクタ126はC1と02の2つの出力が
取り出せるように構成されている。
この回路の特徴は、npn トランジスタ122を第3
図に示すようにいわゆる逆トランジスタとして用いてい
るためエミッタ124を共通にすることにより、一般の
バイポーラトランジスタ集積回路におけるコレクタ分離
が不要となり高密度集積化が可能なことである。
発明が解決しようとする問題点 npn)ランジスタ122を逆トランジスタとして形成
しているためベース層(第3図中のp型拡散層103に
対応)のキャリア濃度が、エミツタ層(第3図中のn型
拡散層102に対応)のキャリア濃度より犬きぐなシエ
ミッタ注入効率が小さく従って電流増幅率を大きくする
ことができない。
またベース幅を小さくして電流増幅率を大きくしようと
するがベース幅が小さくなるとベース広が9抵抗が大き
くなり高速動作ができない。さらにpnp )ランジス
タ121のベースは第1のp型拡散層103と第2のp
型拡散層104とによりはさまれた領域となるので、ベ
ース幅を制御することが困難となりエミッタ注入効率を
大きくすることができないだけでなく、無効電流が大き
くなってしまうと言う問題点があった。
問題点を解決するための手段 本発明の方法は、半導体基板上に第1導電型のインジェ
クタ層と第2導電型の電流阻止層を形成する工程と、前
記第2導電型の電流阻止層の内に、選択的にインジェク
タ領域を形成する工程と、電流阻止層上に第2導電型の
エミツタ層を形成する工程と、エミツタ層上に第1導電
型のベース層を形成する工程と、ベース層上に第2導電
型のコレクタ層を形成する工程と、前記第2導電型のコ
レクタ層の内に選択的に第1導電型のグラフトベース領
域を形成する工程と、前記インジェクタ層、インジェク
タ領域以外のエミツタ層、コレクタ層、およびグラフト
ベース領域に、それぞれオーム性接触の金属電僕を形成
する工程とを含むことを特徴とするものであって、トラ
ンジスタを全て縦方向に配置することとトランジスタを
構成する各層をエピタキシャル成長法を用いて形成する
ことにより、各層の濃度を自由に選ぶことができnpn
 トランジスタの電流増幅率を犬きくする事ができるだ
けでなく、pnp )ランジスタも縦型にすることによ
り定電流源となるトランジスタの注入効率を大きくする
ことができる。
また、npn トランジスタのエミツタ層はpnpトラ
ンジスタのベース層でもあるためこの層のうちトランジ
スタ動作に関与する領域のみ厚みを薄くし、他の領域の
厚みを厚くすることによ、6トランジスタの注入効率を
落とさずにベース抵抗の低減がはかれる。このときベー
ス層にエミツタ層より禁制帯幅の小さい材料を用いてヘ
テロ接合を形成することによシ注入効率をさらに大きく
することができるとともに、ベース層のうちトランジス
タ動作に関与しない領域のエミツタ層と接する部分にベ
ース層より禁制帯幅の大きな電流阻止層を形成すること
により無効電流をいっそう低減することができる。
作  用 この技術的手段による作用は次のようなものである。即
ち、定電流源として用いるトランジスタを縦型とするこ
とによりベース幅を制御性のよい液相成長法による膜厚
により制御できるため薄くすることが可能であり、その
ため注入効率を大きくすることが可能となる。またこの
ベース層は駆動用トランジスタのエミッタでもあるため
この層の寄生抵抗を小さくする必要があるがこの層の厚
みはトランジスタ動作に関与する部分のみ薄くして他の
領域を厚くすることによりエミッタ抵抗を低減できる。
更に定電流用のトランジスタはベース層材料にエミツタ
層材料よりも禁制帯幅が小さいためいわゆるワイドギャ
ップエミッタとなり注人動率を高めることができるとと
もに電流阻止層にベース層材料よりも禁制帯幅が大きな
材料を用いているため無効電流を小さくできる。
実施例 以下本発明の実施例を添付図面を用いて説明する。第1
図は本発明により作成された半導体集積回路装置の断面
構造図である。p型1nP基板1上にp型1nPよ構成
る定電流源を構成するインジェクタ層2を形成する。イ
ンジェクタ層上例はインジェクタからの不要なリーク電
流を低減させるだめの電流阻止層3をnfiJnPにて
形成する。電流阻止層3中に選択的にZnを拡散させて
p型とし、インジェクタ領域4を形成する。その後さら
にその上にInPより禁制帯幅の小さいn型のI nG
aAs Pにてエミツタ層6を、エミツタ層よりさらに
禁制帯幅の小さいp型のInGaAaPにてベース層6
を、さらにn型InPにてコレクタ層7をそれぞれ形成
する。コレクタ層7中に選択的にZnを拡散させてp型
としグラフトベース領域8を形成する。その後InP基
板1、エミツタ層6、コレクタ層7、グラフトベース領
域8にそれぞれオーム性接触を形成する金属にて電極を
形成し、半導体集積回路装置とする。
以下第2図に示すように製造手順に沿って本発明の詳細
な説明する。第2図体)に示すようにp型InP基板1
において、濃度I X 1018cm””のp型InP
と濃度5 X 10” cm−3(’) n型1nPと
をエピタキシャル成長させインジェクタ層2と電流阻止
層3を形成する。その後第2図(b)に示すように全面
にシリコン窒化膜を厚さ0.3μm堆積させ通常の露光
・エツチング工程によシ開孔22を所定の領域に形成す
る。開孔22を通して封管法にてZnをインジェクタ層
22に達するまで拡散し、インジェクタ領域4を形成す
る。シリコン窒化膜21を除去後、電流阻止層3の表面
を塩酸と燐酸の混合液でO,Sμmエツチングを行い、
その後第2図(C)に示すように更に液相エピタキシャ
ル成長法にてエミツタ層6として組成波長λF=1.1
μm で濃度1×1018cm−3のn型のInGaA
sPを0.2μm。
さらにその上にベース層6として組成波長λS’=1.
3μmで濃度2 X 1 o17禰−3のp型のInG
aAlIPを0.3μm。
さらにその上にコレクタ層として濃度lX10”ci3
のn型のInPを0.7μm成長を行う。
その後第2図(d)に示すようにシリコン窒化膜を全面
に0.3μm形成した後、露光・エツチング工程を用い
て開孔24を形成し、その後封管拡散法を用いてZnを
soo’Cにて拡散させベース層6に達するようにグラ
フトベース領域8を形成する。
その後エミッタコンタクトを形成するため、ホトレジス
ト24にて所望の開孔を形成後、塩酸と燐酸の混合液に
てInPのコレクタ層7のエツチングを行い、さらに硫
酸と過酸化水素水の混合液にてInGaAsPのベース
層6のエツチングを行いエミツタ層5を露出させる第2
図(e)。盪各層にオーミック接触となる金属を用いて
、即ちp型層にはA u/Z n/A uを蒸着後リフ
トオフ法によυペース電極1oを、n型層にはAu/S
n/Auを蒸着後リフトオフ法によりコレクタ電極9、
エミッタ電う11を形成する。さらに裏面にAu/Zn
/Auを全面に蒸着を行いインジェクタ電極12として
第2図(f)に示すような半導体装置が形成できる。
トランジスタ構成領域13においてはインジェクタ領域
4とエミツタ層5とでInP/I nGaAsPのへテ
ロ接合が形成されていて、いわゆるワイドギャップエミ
ッタの効果によりエミッタの注入効率を大きくすること
ができる。電流阻止層3ばn型InPであるためトラン
ジスタ構成領域13以外においてはインジェクタ層2の
電流阻止層3とで禁制帯幅の大きいInPのホモ接合を
形成してインジェクタ層2からエミツタ層5への無効電
流を低減させていると同時に1工ミツタ層5のトランジ
スタ構成領域13以外でエミツタ層の一部として働くた
めエミッタ抵抗を小さくすることができる。
また、エミツタ層6の上にはベース層6としてさらに禁
制帯幅の小さいInGaAsPを用いているためnpn
 トランジスタの電流増幅率も大きくすることができ、
高速動作が可能となる。この実施例の場合pnp )ラ
ンジスタの電流増幅率はhFE=5゜npnl−ランジ
スタの電流増幅率はhFE= 80 でちった。
発明の効果 以上述べてきたように本発明によれば、インジェクタの
トランジスタの注入効率を大きくすることができリーク
電流が少なく従って無効電流の小さい、さらに駆動用ト
ランジスタのベース抵抗の小さい、高速動作の可能な高
密度集積化論理回路洗適した半導体集積回路装置を製造
する事ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例方法による半導体集積回路装
置の断面図、第2図(a)〜(f)は同実施例の製造工
程断面図、第3図は従来のIIL回路の半導体集積回路
装置の断面図、第4図は同IIL回路の等価回路図であ
る。 1・・・・・・InP基板、2・・・・・・インジェク
タ層、3・・・・・・電流阻止層、4・・・・・・イン
ジェクタ領域、5・・・・・・エミツタ層、6・・・・
・・ベース層、7・・・・・・コレクタ層、13・・・
・・・トランジスタ構成領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 ペース電極n 第 2 図 第2図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上に第1導電型の第1層と第2導電型
    の第2層を形成する工程と、前記第2導電型の第2層の
    内、所定の第1領域を第1導電型にする工程と、前記第
    2層上に第2導電型の第3層を形成する工程と、前記第
    3層上に第1導電型の第4層を形成する工程と、前記第
    4層上に第2導電型の第5層を形成する工程と、前記第
    2導電型の第5層の内、所定の第2領域を第1導電型に
    する工程と、前記第1層、第1領域以外の第2層、第5
    層の第2領域および第2領域以外の第5層に、それぞれ
    オーム性接触の金属電極を形成する工程とを含んでなる
    半導体集積回路装置の製造方法。
  2. (2)第2導電型の第2層に、不純物の拡散を第1導電
    型の第1層に達するまで行い第2層を第1導電型とする
    特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置の製造
    方法。
  3. (3)第2導電型の第5層に、不純物の拡散を第1導電
    型の第4層に達するまで行い第5層を第1導電型とする
    特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置の製造
    方法。
  4. (4)不純物の拡散後、拡散により生じた第1領域表面
    の高不純物濃度層を除去したのち第3層を形成する特許
    請求の範囲第2項記載の半導体集積回路装置の製造方法
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