JPS6231165A - ヘテロ接合化合物半導体装置 - Google Patents

ヘテロ接合化合物半導体装置

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JPS6231165A
JPS6231165A JP17151485A JP17151485A JPS6231165A JP S6231165 A JPS6231165 A JP S6231165A JP 17151485 A JP17151485 A JP 17151485A JP 17151485 A JP17151485 A JP 17151485A JP S6231165 A JPS6231165 A JP S6231165A
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JP
Japan
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compound semiconductor
semiconductor layer
layer
heterojunction
semiconductor device
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JP17151485A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Mori
義弘 森
Atsushi Shibata
淳 柴田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、ヘテロ接合を用いた高速動作あるいは高電流
利得を持つ化合物半導体装置に関し、特にヘテロ接合バ
イポーラトランジスタに関する。
従来の技術 現在、ヘテロ接合を有する化合物半導体装置は、各種結
晶層を結晶成長で作成する方法が主流である。結晶成長
には、液相成長法、気相成長法2分子線エピタキシー法
等がある。特に液相成長法は実用化の段階をむかえてい
るが、この成長法で厚さ0・2μm程度あるいはそれ以
下の層を、段差のあるウェハに成長させようとすると、
膜厚の不均一、角部での膜のとぎれ等が生じ制御が難し
い。
また他の2種の成長法でも角部での膜のとぎれが生じる
ことがあった。そこで、従来ヘテロ接合を有する半導体
装置は、まず平担なウニノ・上に必要な結晶層を同じく
平担に成長し、その後にエツチング等のプロセスにより
素子形成を行っていた。
特に集積化等に備えて全ての電極をウニ八表面よりとシ
出す必要のある時には、下部の層とのコンタクトのため
、その上部の員をエツチングで選択的に除去するため、
その部分に段差が生じ、プロセスを難しくしていた。
第3図は従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタ(以
後HBTと呼ぶ。)の断面図を示している。この構造で
はベース層106とベース電極110とのコンタクトの
ために厚さ0.7μm程度のエミツタ層を通して亜鉛を
拡散してp型ZnPグラフトベース層106を形成して
いる。ところがコレクタ層1o3とコレクタ電極のコン
タクトは、拡散等でエミツタ層とベース層を通シ抜けて
ウニ八表面で形成することが難しい。なぜなら、InP
系化合物半導体ではn型不純物の深い拡散が難しい、I
nPとInGaAsP で拡散速度が違う等の問題があ
るからである。このような問題はG&人S系でもある。
従って通常HBTのベースの下側にある層への電極のコ
ンタクトには、エツチングによりその層を露出し、直接
金属を堆積させる手法が採られており、コレクタ電極1
11はこのようにして形成されている。
このようにすると、最低0.8μm程度、あるいは本従
来例以外の例では1μm以上の段差を表面に持つため、
後に絶縁膜14の被覆不良等が生じ、不純物拡散、電極
形成等を難しくしていた。第3図において、12は裏面
電極、101はn−InP1102はp−InP分離層
、104はp −InP Zn拡散層、109,110
,111はエミッタ、べ一ス、コレクタ電極である。
発明が解決しようとする問題点 このように、主に電極形成のために形成されてしまう段
差はプロセスを難しくし、素子の歩留りの低乍、リーク
電流の発生等を引き起こす。また、集積度の向上のため
にもプレーナ型HBTの実現は不可欠である。
問題点を解決するための手段 本発明は、このような問題点を解決するために、従来ウ
ェハ表面の所定の層をエツチングして電極とのコンタク
トを形成する必要のあった化合物半導体層を最初に形成
し、その化合物半導体層を選択的にエツチングして凹部
を作り、その時のエツチングマスクを除去せずに結晶成
長を行ない、凹部の中のみ単結晶を成長させ、その高さ
がウェハの表面とほぼ一致するような膜厚に制御し、そ
の後、エツチングマスク上の多結晶または非結晶の部分
のみを、エツチングレートの差またはsio 。
等を用いた平担化プロセスにより除去し、ウニ八表面を
平担することにより、プレーナ型のHBT等のヘテロ接
合化合物半導体装置を提供するものである。加えて、凹
部に最初に成長された層が薄膜で、その層と電極とのコ
ンタクトを形成することが難しい場合あらかじめ凹部の
周囲に前記薄膜と同一導電型の層を設けておくことによ
り、この層を介して電極とのコンタクトを形成可能にす
るものである。
作用 本発明によれば、プレーナ型のヘテロ接合化合物半導体
装置が形成され、歩留りの向上、集積度の向上等に有効
である。特に従来ブレーナ化の難しかったHBTに適用
した場合、はぼ完全なプレーナ化が達成され、HBTを
用いたIC,LSIの実現に大変有効である。
実施例 第1図は本発明による一実施例を示す。本装置はHBT
であシ、n型1nPコレクタ層3上に、p型InGaA
sP  ベース層6.n型工nPエミッタ層を配置した
縦型トランジスタ構造である。大きな特徴はn型1nP
コレクタ層3がウニ八表面まで存在していることであり
、容易な電極とのコンタクト形成とプレーナ化を実現し
ている。このHBTセルはp型InP分離層1とp型I
nP亜鉛拡散層4とによりミ気的に他の素子と分離され
ている。またp型1nGaAsP ベース層6は厚さが
約0.2 μmであシウエハ表面に露出する幅も同様の
寸法であるので、そのままだと電極とのコンタクトの形
成が大変困難である。そこで、この層6の周囲にはあら
かじめ亜鉛を拡散してp型InPグラフトベース層5を
形成しておき、電極形成を容易にしている。
なお、このグラフトベース層6は、層6,7.8形成後
に亜鉛拡散をして、層6の内側に形成してもさしつかえ
ない。また、本実施例では、p型分離層を用いて素子分
離をしているが、S工基板上に直接素子を設け、横方向
の分離を陽子照射等による半絶縁層で行うと、素子の持
つ容量が下がシ特性は改善される。またこの構成では、
エミッタとコレクタを逆に用いても同様にワイドエミッ
タ構造となりHBTとして十分機能するので例えばII
L等を構成することも容易にできる。第1図において、
1は半絶縁性InP基板、2はp型InP分離層、3は
n型XrhPコレクタ層、4はp型Zn拡散層、5はp
 InPグラフトベース層、6はpInGaASPベー
ス層、7はn工nPエミッタ層、8はn InGaAg
P コンタクト層、 9,10は電極、11は配線であ
る。さらに、この構成はInPとI nGaムsPのみ
に限らず、GaA!iとムJGaAg等を用いても同様
の効果が得られることは言うまでもない。また、ワイド
コレクタにせず、コレクタとベースのバンドギャップを
同じとしても所期の性能は保たれる。また、npn型に
限らず、pnp型HBTも本発明により容易に作成でき
る。
第2図は第1図に示す実施例の製作プロセスを示す。図
中の番号は第1図の同じ番号と同様の筒所を示す。第2
図人のようにあらかじめp型1nP分離層2とn型In
Pコレクタ層3を順次成長した半絶縁性InP基板1に
、亜鉛の選択拡散を2回行ない、p型InP亜鉛拡散M
4、p型InPグラフトベース層6(深さ約0.6μm
)を形成する(第2図B)。
次に厚さ約SOO人の5i−N膜を全表面に堆積し、部
分的に除去した後、塩酸系エツチング液によりp型1n
Pグラフトベース層5を通り抜けるまで選択的エツチン
グをする(第2図C)(深さ約0・8μm)。
次に有機金属気相成長法により、p型InGaAsPベ
ース層6とn型rnPエミッタ層7、n型InGaAs
Pコンタクト層8を順次成長する。このとき、n型In
GaAsPコンタクト層8の表面はn型InPコレクタ
層3の表面と同じ位置になるように制御する(第2図D
)。一方、5i−N膜13の上に堆積した層は、多結晶
あるいは非晶質となり、エツチングにより容易に除去さ
れる(第2図E)。
これでプレーナ型のH870層構造が出来上ったので、
このあと、5i−N膜13を除去した後、新たに絶縁膜
を形成し、コンタクト用開口部の形成、電極用金属の堆
積と選択的除去、最後に配線を形成してプロセスを終了
する(第2図F)。
発明の効果 本発明によれば、ヘテロ接合化合物半導体装置の歩留シ
の向上、集積化に有効である。また化合物半導体の結晶
成長の弱点である角部での膜厚の不均一性の素子性能へ
の影響を、亜鉛拡散によるグラフトベース層で遮断して
いるので、さらに歩留りの高い素子作製が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例におけるヘテロ接合バイポー
ラトランジスタの断面図、第2図は同トランジスタの製
造プロセスを示す工程図、第3図は従来のヘテロ接合バ
イポーラトランジスタの断面図である。 3・・・・・・n型InPコレクタ層、5・・・・・・
p型InPグラフトベース層、6・・・・・・p 型I
nGaAsPベース層、7・・・・・・n型1nP工ミ
ツタ層、9,10・・・・・・電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名ず−
−−卒!!1糾’XInP蟇p( 2−、−rrvt−xnPlb撃i 7−−−n’!InPエミプヅ1t 8−−−n %III(yaルPコシタn49−金6を
罹 IQ−−−A九)1シ鉛4gと 11−一一ナタン 1i5区線 第2図 fクー−−δピーN1!%′ q 第2図 L02−・−F’1InP分馳1 +D5−−−f’lrJり゛ラフL1−=1,9(og
−−−P覧エバ=AyP *−7層IOグー−−ハ”1
rnPエミ7グ警 tDq、N1−Au5n f、Jj Ha−−Au・in  ・

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電形の第1の化合物半導体層を含む化合物
    半導体基体表面に形成した第2導電形の第2の化合物半
    導体層と、前記第2の化合物半導体層を選択的に除去し
    て形成した凹部に結晶成長により形成した厚みが少数キ
    ャリアの拡散長より十分に薄い第2導電形の第3の化合
    物半導体層と、前記第3の化合物半導体層に接し前記凹
    部を充填するに十分な体積を持つ第1導電形の第4の化
    合物半導体層と、前記第1、第2、第4の化合物半導体
    表面に形成した電極を有してなるヘテロ接合化合物半導
    体装置。
  2. (2)第4の化合物半導体層と電極の接する部分には、
    第1導電形で第4の半導体層より電極との接触抵抗が低
    い第5の化合物半導体層が設けられている特許請求の範
    囲第1項記載のヘテロ接合化合物半導体装置。
  3. (3)第4の化合物半導体層表面の位置が、化合物半導
    体基体表面と±0.5μm以内の範囲にある特許請求の
    範囲第1項記載のヘテロ接合化合物半導体装置。
  4. (4)第4と第5の化合物半導体層表面の位置が、前記
    化合物半導体表面と±0.5μm以内の範囲にある特許
    請求の範囲第2項記載のヘテロ接合化合物半導体装置。
  5. (5)第3の化合物半導体層の結晶成長を有機金属気相
    成長法で行う特許請求の範囲第1項記載のヘテロ接合化
    合物半導体装置。
  6. (6)第3の化合物半導体層の結晶成長をハイドライド
    気相成長法あるいはハライド気相成長法で行う特許請求
    の範囲第1項記載のヘテロ接合化合物半導体装置。
  7. (7)第3の化合物半導体層の結晶成長を分子線エピタ
    キシー法で行う特許請求の範囲第1項記載のヘテロ接合
    化合物半導体装置。
  8. (8)第4の化合物半導体層を結晶成長で形成する特許
    請求の範囲第1項記載のヘテロ接合化合物半導体装置。
  9. (9)第1の化合物半導体層の下には第2導電形の第6
    の化合物半導体層が形成され、第1、第2、第3及び第
    4の化合物半導体層を囲み不純物拡散あるいはイオン打
    込みにより化合物半導体基体表面より前記第6の化合物
    半導体層に至る深さまで第2導電形の第7の化合物半導
    体層が形成され、前記第7の化合物半導体層上には電極
    が形成され、前記電極に前記第6及び第7の化合物半導
    体層が第1の化合物半導体層に対し逆バイアスされるよ
    うな電圧が印加される特許請求の範囲第1項記載のヘテ
    ロ接合化合物半導体装置。
  10. (10)第4の化合物半導体層が第3の化合物半導体層
    より大きなバンドギャップエネルギーを持ち、前記第4
    の化合物半導体層がエミッタ、前記第3の化合物半導体
    層がベース、第2の化合物半導体層がグラフトベース、
    第1の半導体層がコレクタである特許請求の範囲第8項 又は第9項記載のヘテロ接合化合物半導体装置。
  11. (11)第1の化合物半導体層が第3の化合物半導体層
    より大きなバンドギャップエネルギーを持ち、前記第1
    の化合物半導体層がエミッタ、前記第3の化合物半導体
    層がベース、第2の化合物半導体層がグラフトベース、
    第4の化合物半導体層がコレクタである特許請求の範囲
    第1項記載のヘテロ接合化合物半導体装置。
  12. (12)化合物半導体がInP、InGaAsPあるい
    はInGaAsである特許請求の範囲第1項記載のヘテ
    ロ接合化合物半導体装置。
JP17151485A 1985-08-02 1985-08-02 ヘテロ接合化合物半導体装置 Pending JPS6231165A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63110774A (ja) * 1986-10-29 1988-05-16 Sony Corp ヘテロ接合型バイポ−ラトランジスタ
JPH02280338A (ja) * 1989-04-21 1990-11-16 Nec Corp ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
JPH0487319U (ja) * 1990-11-30 1992-07-29

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63110774A (ja) * 1986-10-29 1988-05-16 Sony Corp ヘテロ接合型バイポ−ラトランジスタ
JPH02280338A (ja) * 1989-04-21 1990-11-16 Nec Corp ヘテロ接合バイポーラトランジスタ
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