JPS63102258A - Manufacture of bipolar semiconductor device - Google Patents
Manufacture of bipolar semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
本発明は、バイポーラ半導体装置の製造方法に於いて、
(100)面を有するGaAs基板に斜面が(111)
A面である段差を形成し、次いで、全面に少な(とも
SiドープGaAs系化合物半導体層を形成して前記(
111) A面にはp壁領域を且つ(100)面にはn
型領域を形成し、p型領域上にはベース電極を且つそれ
を挟むn型領域上にはエミッタ電極とコレクタ電極を形
成することに依り、高集積化が可能な高速の横方向バイ
ポーラ・トランジスタを容易に製造できるようにしたも
のである。[Detailed Description of the Invention] [Summary] The present invention provides a method for manufacturing a bipolar semiconductor device.
A GaAs substrate with a (100) plane has a (111) slope.
A step is formed on the A side, and then a small (Si-doped GaAs-based compound semiconductor layer) is formed on the entire surface.
111) P-wall region on A-plane and n-wall region on (100) plane
A high-speed lateral bipolar transistor that can be highly integrated by forming a type region, a base electrode on the p-type region, and an emitter electrode and a collector electrode on the n-type region sandwiching it. This makes it easy to manufacture.
本発明は、高速で且つ高集積化することが容易な横力向
バイポーラ・トランジスタを製造するのに好適なバイポ
ーラ半導体装置の製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a bipolar semiconductor device suitable for manufacturing a lateral force bipolar transistor that can be easily manufactured at high speed and highly integrated.
現在、次世代の高速半導体装置の一つとして、シリコン
に比較して電子移動度が高い化合物半導体を用いたバイ
ポーラ半導体装置及びその高集積化に関して多くの研究
・開発が行われている。Currently, as one of the next-generation high-speed semiconductor devices, much research and development is being conducted on bipolar semiconductor devices that use compound semiconductors that have higher electron mobility than silicon and their higher integration.
従来の化合物半導体バイポーラ半導体装置はへテロ接合
バイポーラ半導体装置(heterojunction
bipolar transistor:H
BT)をはじめとして、多くのものが必要な各半導体層
を分子線エピタキシャル成長(molecular
beam epitaxy:MBE)法を用いて積層
した縦型構造をしている。A conventional compound semiconductor bipolar semiconductor device is a heterojunction bipolar semiconductor device (heterojunction bipolar semiconductor device).
bipolar transistor:H
Various semiconductor layers, including BT), are grown by molecular beam epitaxial growth (molecular beam epitaxial growth).
It has a vertical structure laminated using the beam epitaxy (MBE) method.
前記した従来技術に依る半導体装置を製造するには、ベ
ース電極やエミッタ電極などの電極を形成する際、各半
導体層に段差が大きい階段状のメサ・エツチングを施す
必要があり、そのエツチングが容易ではないばかりか、
その複数の大きな段差が存在していることから高集積化
するには甚だ不利である。また、ベース・エミッタ間、
或いは、ベース・コレクタ間に於ける容量を低減するの
に構造上からの限界がある。In order to manufacture a semiconductor device according to the above-mentioned conventional technology, when forming electrodes such as a base electrode and an emitter electrode, it is necessary to perform step-like mesa etching with large steps on each semiconductor layer, and this etching is easy. Not only is it not,
Due to the presence of the plurality of large steps, it is extremely disadvantageous for high integration. Also, between base and emitter,
Alternatively, there is a structural limit to reducing the capacitance between the base and the collector.
本発明は、複数の階段状メサ・エツチングなどを必要と
せず、高集積化が容易である高速の横方向バイポーラ半
導体装置を製造する方法を提供する。The present invention provides a method for manufacturing a high speed lateral bipolar semiconductor device that does not require multiple stepped mesa etchings and is easily highly integrated.
本発明に係わるバイポーラ半導体装置の製造方法に於い
ては、主面の面指数が(100)であるGaAs基板(
例えば半絶縁性GaAs基板1)に段差を形成して該段
差に於ける斜面(例えば斜面IA)として面指数が(1
11)Aである面を表出させる工程と、次いで、少なく
とも3iド一プGaAs系化合物半導体層(例えばSi
ドープAAGaAsキャリヤ供給層3など)を形成する
工程と、その後、前記面指数が(111) Aである面
に対応してベース電極(例えばベース電極8)を且つ該
ベース電極を挟んで前記面指数が(100)である面に
対応してエミッタ電極(例えばエミッタ電極6)及びコ
レクタ電極(例えばコレクタ電極7)を形成する工程と
が含まれた構成になっている。In the method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to the present invention, a GaAs substrate (
For example, a step is formed on a semi-insulating GaAs substrate 1), and a slope (for example, slope IA) at the step has a surface index of (1).
11) A step of exposing the surface A, and then exposing at least a 3i-doped GaAs-based compound semiconductor layer (for example, Si
doped AAGaAs carrier supply layer 3, etc.), and then a base electrode (for example, base electrode 8) corresponding to the plane with the plane index of (111) A, and a step of forming a base electrode (for example, the base electrode 8) with the plane index of (111) A on both sides of the base electrode. The configuration includes a step of forming an emitter electrode (for example, emitter electrode 6) and a collector electrode (for example, collector electrode 7) corresponding to the plane where is (100).
前記手段を採ることに依り、pn接合が横方向に並んで
いる、所謂、横方向トランジスタをマスク合わせなど面
倒なプロセスを要することなく容易に製造することがで
き、そのようにして得られたバイポーラ半導体装置はプ
レーナ構造になっているから、全ての電極は表面側から
取り出され、縦型構造のものと比較すると、集積化する
場合に大変有利であり、また、半導体層構成の選択如何
に依っては、二次元キャリヤ・ガス層を利用することが
できるから、極めて高速のバイポーラ半導体装置を得る
ことができ、更にまた、ベース・コレクタ間の寄生容量
を小さくできるから一段と高速化することが可能である
。By adopting the above-mentioned method, a so-called lateral transistor in which pn junctions are arranged laterally can be easily manufactured without requiring a complicated process such as mask alignment, and the bipolar transistor thus obtained can be easily manufactured. Since the semiconductor device has a planar structure, all electrodes are taken out from the surface side, which is very advantageous when integrating compared to a vertical structure, and also depends on the selection of the semiconductor layer structure. Since it is possible to use a two-dimensional carrier gas layer, it is possible to obtain an extremely high-speed bipolar semiconductor device, and furthermore, because the parasitic capacitance between the base and collector can be reduced, it is possible to achieve even higher speeds. It is.
第1図乃至第3図は本発明一実施例を解説する為の工程
要所に於けるバイポーラ半導体装置の要部切断側面図で
あり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。1 to 3 are cross-sectional side views of essential parts of a bipolar semiconductor device at key points in the process for explaining one embodiment of the present invention, and the following description will be made with reference to these figures.
第1図参照
(1)通常のフォト・リソグラフィ技術を適用すること
に依り、面指数が(100)である半絶縁性GaAs基
板1を選択的にエツチングして深さDが例えば0.2〔
μm〕である段差を形成する。Refer to FIG. 1. (1) By applying ordinary photolithography technology, a semi-insulating GaAs substrate 1 with a surface index of (100) is selectively etched to a depth D of, for example, 0.2 [
[μm]] is formed.
このようにすると、段差をなす斜面IAには面指数が(
111) Aである面が表出される。In this way, the slope IA that forms a step has a surface index (
111) The surface that is A is exposed.
第2図参照
(2)MBE法を適用することに依り、アン・ドープG
aAs能動層2、SiドープAj!GaAsキャリヤ供
給層3、SiドープGaAsコンタクト層4を形成する
。(2) By applying the MBE method, undoped G
aAs active layer 2, Si-doped Aj! A GaAs carrier supply layer 3 and a Si-doped GaAs contact layer 4 are formed.
この場合の各半導体層に於ける主要データを例示すると
次の通りである。Examples of main data in each semiconductor layer in this case are as follows.
■ 能動層2について
厚さ:0.5Cμm〕
■ キャリヤ供給層3
厚さ:0.1Cμm〕
不純物濃度: I X 10I8(cm−”]■ コン
タクト層4
厚さ:0.2Cμm〕
不純物4度= I X 10” (am−’)このよう
にすると、基板1に於ける面指数が(100)である部
分上に成長された半導体層はn型に、また、面指数が(
111) Aである部分上に成長された半導体層はp型
になる。従って、能動層2は、n型GaAs領域2Aと
p型G a A s pJi域2Bとで構成され、キャ
リヤ供給層3はn型GaAs領域3Aとp型G a A
s領域3Bとで構成され、コンタクト層4はn型Ga
As領域4Aとp型G a A s 領域4Bとで構成
される。■ Active layer 2 thickness: 0.5Cμm] ■Carrier supply layer 3 thickness: 0.1Cμm] Impurity concentration: I x 10I8 (cm-”) ■ Contact layer 4 thickness: 0.2Cμm] Impurity 4 degree = I X 10''(am-') In this way, the semiconductor layer grown on the part of the substrate 1 whose plane index is (100) becomes n-type, and whose plane index is (am-').
111) The semiconductor layer grown on the part A becomes p-type. Therefore, the active layer 2 is composed of an n-type GaAs region 2A and a p-type GaAs pJi region 2B, and the carrier supply layer 3 is composed of an n-type GaAs region 3A and a p-type GaAs pJi region 2B.
s region 3B, and the contact layer 4 is made of n-type Ga.
It is composed of an As region 4A and a p-type Ga As region 4B.
従って、p型GaAs領域2B、3B、4Bは両側から
n型G a A s jl域2A、3A、4Aで挟まれ
た状態になっている。Therefore, the p-type GaAs regions 2B, 3B, and 4B are sandwiched between the n-type GaAs jl regions 2A, 3A, and 4A from both sides.
そこで、このp型Q a A S jJ[域をベース領
域Bに、その両側のn型G a A s 領域をエミッ
タ領域E及びコレクタ領域Cとして横方向バイポーラ半
導体装置を構成するものである。尚、能動層2とキャリ
ヤ供給層3の界面はへテロ接合面になっているので、該
界面近傍の能動層2側には二次元キャリヤ・ガス層5が
生成されている。Therefore, a lateral bipolar semiconductor device is constructed in which this p-type Q a A S jJ region is used as a base region B, and the n-type Ga As regions on both sides thereof are used as an emitter region E and a collector region C. Incidentally, since the interface between the active layer 2 and the carrier supply layer 3 is a heterojunction surface, a two-dimensional carrier gas layer 5 is generated on the active layer 2 side near the interface.
このようなn型及びp型の各領域の作り分けは、下地で
ある半導体層の面指数に応して自然発生的に行われるの
で、工程上の厄介な問題は全くない。Since the formation of such n-type and p-type regions occurs naturally according to the planar index of the underlying semiconductor layer, there are no troublesome problems in the process.
第3図参照
(3) 真空蒸着法及びリフト・オフ法を適用するこ
とに依り、ベース電極8を形成し、半導体層とのオーミ
ック・コンタクトをとる為の合金化熱処理を行う。Refer to FIG. 3 (3) By applying a vacuum evaporation method and a lift-off method, a base electrode 8 is formed, and an alloying heat treatment is performed to establish ohmic contact with the semiconductor layer.
この電極8に関する主要データを例示すると次の通りで
ある。Examples of main data regarding this electrode 8 are as follows.
材料: A u / Z n / A u厚さ:300
0 (人)/300(人)/300〔人〕
熱処理温度:460(’C)
熱処理時間=5 〔分〕
(4)真空蒸着法及びリフト・オフ法を適用することに
依り、エミッタ電極6、コレクタ電極7を形成し、半導
体層とのオーミック・コンタクトをとる為の合金化熱処
理を行う。Material: A u / Z n / A u thickness: 300
0 (people) / 300 (people) / 300 [people] Heat treatment temperature: 460 ('C) Heat treatment time = 5 [minutes] (4) By applying the vacuum evaporation method and lift-off method, the emitter electrode 6 , a collector electrode 7 is formed, and alloying heat treatment is performed to establish ohmic contact with the semiconductor layer.
これ等の電極6.7に関する主要データを例示すると次
の通りである。Examples of main data regarding these electrodes 6.7 are as follows.
材料:Au/AuGe
厚さ:3000 (人)/300(人〕熱処理温度:
430(”C)
熱処理時間:1 〔分〕
これに依り、各電極6.7.8からそれぞれに対応する
二次元キャリヤ・ガス層5にとどく合金化領域6A、7
A、8Aが形成される。Material: Au/AuGe Thickness: 3000 (person)/300 (person) Heat treatment temperature:
430 ("C) Heat treatment time: 1 [minute] Accordingly, alloying regions 6A, 7 reach from each electrode 6.7.8 to the corresponding two-dimensional carrier gas layer 5, respectively.
A, 8A is formed.
前記実施例に依って得られたバイポーラ半導体装置は二
次元キャリヤ・ガス層を利用したものであるが、能動層
2やキャリヤ供給層3のような組み合わせを用いること
な(、SiドープGaAs層のみで通常のnpn横方向
バイポーラ半導体装置を形成することもできる。The bipolar semiconductor device obtained according to the above embodiment utilizes a two-dimensional carrier gas layer, but does not use combinations such as the active layer 2 and the carrier supply layer 3 (or only the Si-doped GaAs layer). It is also possible to form a normal npn lateral bipolar semiconductor device.
本発明に依るバイポーラ半導体装置の製造方法に於いて
は、(100)面を有するGaAs基板に斜面が(11
1) A面である段差を形成し、次いで、全面に少な(
ともSiドープGaAs系化合物半導体層を形成して前
記(111) A面にはp型頭域を且つ(100)面に
はn型領域を形成し、p型領域上にはベース電極を且つ
それを挟むn型領域上にはエミッタ電極とコレクタ電極
を形成するようにしている。In the method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to the present invention, a GaAs substrate having a (100) plane has an inclined plane (11
1) Form a step on side A, then create a small (
In both cases, a Si-doped GaAs-based compound semiconductor layer is formed, a p-type head region is formed on the (111) A plane, an n-type region is formed on the (100) plane, and a base electrode is formed on the p-type region. An emitter electrode and a collector electrode are formed on the n-type region sandwiching the.
前記構成を採ることに依り、pn接合が横方向に並んで
いる、所謂、横方向トランジスタをマスク合わせなど面
倒なプロセスを要することなく容易に製造することがで
き、そのようにして得られたバイポーラ半導体装置はプ
レーナ構造になっているから、全ての電極は表面側から
取り出され、縦型構造のものと比較すると集積化する場
合に大変有利であり、また、半導体層構成の選択如何に
依っては、二次元キャリヤ・ガス層を利用することがで
きるから、極めて高速のバイポーラ半導体装置を得るこ
とができ、更にまた、寄生容量を小さくできるから一段
と高速化することが可能である。By adopting the above structure, a so-called lateral transistor in which pn junctions are arranged in a horizontal direction can be easily manufactured without requiring a complicated process such as mask alignment, and the bipolar transistor thus obtained can be easily manufactured. Since the semiconductor device has a planar structure, all electrodes are taken out from the surface side, which is very advantageous when integrating compared to a vertical structure, and also depends on the selection of the semiconductor layer structure. Because a two-dimensional carrier gas layer can be used, an extremely high-speed bipolar semiconductor device can be obtained, and furthermore, because the parasitic capacitance can be reduced, the speed can be further increased.
第1図乃至第3図は本発明一実施例を説明する為の工程
要所に於ける横方向バイポーラ半導体装、7−
置の要部切断側面図を表している。
図に於いて、1は半絶縁性GaAs基板、2はアン・ド
ープGaAs能動層、3はSiドープAAGaAsキャ
リヤ供給層、4はSiドープGaAsコンタクト層、5
は二次元キャリヤ・ガス層、6はエミッタ電極、7はコ
レクタ電極、8はベース電極をそれぞれ示している。
特許出願人 富士通株式会社
代理人弁理士 相 谷 昭 司
代理人弁理士 渡 邊 弘 −
第1図
第2図
第3図1 to 3 are cross-sectional side views of essential parts of a lateral bipolar semiconductor device 7 at key points in the process for explaining one embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a semi-insulating GaAs substrate, 2 is an undoped GaAs active layer, 3 is a Si-doped AAGaAs carrier supply layer, 4 is a Si-doped GaAs contact layer, and 5 is a Si-doped GaAs contact layer.
denotes a two-dimensional carrier gas layer, 6 an emitter electrode, 7 a collector electrode, and 8 a base electrode. Patent Applicant: Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney: Shoji Aitani Representative Patent Attorney: Hiroshi Watanabe - Figure 1 Figure 2 Figure 3
Claims (1)
形成して該段差に於ける斜面として面指数が(111)
Aである面を表出させる工程と、次いで、少なくともS
iドープGaAs系化合物半導体層を形成する工程と、 その後、前記面指数が(111)Aである面に対応して
ベース電極を且つ該ベース電極を挟んで前記面指数が(
100)である面に対応してエミッタ電極及びコレクタ
電極を形成する工程とが含まれてなることを特徴とする
バイポーラ半導体装置の製造方法。[Claims] A step is formed on a GaAs substrate whose main surface has a surface index of (100), and the slope of the step has a surface index of (111).
A step of exposing the surface that is A, and then at least
a step of forming an i-doped GaAs-based compound semiconductor layer, and then forming a base electrode corresponding to the plane with the plane index of (111)A and sandwiching the base electrode with the plane index of (111)A;
100) A method for manufacturing a bipolar semiconductor device, comprising the step of forming an emitter electrode and a collector electrode corresponding to a surface.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24731786A JPS63102258A (en) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | Manufacture of bipolar semiconductor device |
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JP24731786A JPS63102258A (en) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | Manufacture of bipolar semiconductor device |
Publications (1)
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JPS63102258A true JPS63102258A (en) | 1988-05-07 |
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JP24731786A Pending JPS63102258A (en) | 1986-10-20 | 1986-10-20 | Manufacture of bipolar semiconductor device |
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JP (1) | JPS63102258A (en) |
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1986
- 1986-10-20 JP JP24731786A patent/JPS63102258A/en active Pending
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