JPS63248168A - ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタおよびその製造方法

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JPS63248168A
JPS63248168A JP8235387A JP8235387A JPS63248168A JP S63248168 A JPS63248168 A JP S63248168A JP 8235387 A JP8235387 A JP 8235387A JP 8235387 A JP8235387 A JP 8235387A JP S63248168 A JPS63248168 A JP S63248168A
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JP
Japan
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layer
collector
base
semi
emitter
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JP8235387A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Hayama
信幸 羽山
Madeihian Mohamatsudo
モハマッド・マディヒアン
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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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〕 本発明はへテロ接合バイポーラトランジスタおよびその
製造方法に関する。
〔従来の技術〕
近年、半導体装置は高集積化・高速化に向けて精力的な
研究開発が進められている。特に、分子線エピタキシャ
ル成長法や有機金属熱分解気相成長法等による化合物半
導体の薄膜多層結晶成長技術の進展に伴い、その実現が
可能となったヘテロ接合バイポーラトランジスタ(以降
HBTと称す)は、エミッタ注入効率が高いので、より
高利得で高速の次世代半導体素子として注目されている
ところで、バイポーラトランジスタの高速・高周波性能
を表わす一つの指標である最大発振周波数f□8は、次
式で示される。
ここで、f↑は電流利得遮断周波数、RBはベース抵抗
、CBCはバイポーラトランジスタの能動領域のベース
・コレクタ接合容量、Cbcはバイポーラトランジスタ
の外部領域のベース・コレクタ寄生接合容量である。
即ち、(1)式からバイポーラトランジスタの高速・高
周波性能をより向上するには、ベース・コレクタ寄生接
合容ff1cbcを出来るだけ小さくすることが好まし
いことがわかる。この条件を実現するために従来は、外
部ベース領域とコレクタ領域との界面に選択的に高エネ
ルギーで酸素イオンや水素イオンなどをイオン注入して
ベース・コレクタ接合部を半絶縁化することにより、ベ
ース・コレクタ寄生接合容量を低減していた。
第4図は従来のHBTの一例の断面図である。
この従来例は、半絶縁性基板1上に順次形成したn型G
aAsから成るコレクタ層2及びn型GaAsから成る
ベース層5の界面に選択的に酸素イオンや水素イオンを
イオン注入して絶縁層8を設けてベース層5の外部領域
とその下のコレクタ層2との間のベース・コレクタ寄生
接合容量Cbcを低減すると共に、コレクタ及びベース
層2及び5のイオン注入による結晶欠陥の無い真性領域
上に少くともn型Aff GaAsからなるエミッタ層
6を形成し、更にコレクタ、ベース及びエミッタ層2.
5及び6の各露出面にコレクタ、ベース及びエミッタ電
極7c、7b及び7eを形成している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述したように従来のHBTは、ベース・コレクタ間の
絶縁層を酸素イオンや水素イオンをイオン注入すること
によって形成するので、そのときのイオン注入によって
ベース層に結晶欠陥を誘起する。その結果、ベース層の
キャリヤがトラップされるようになり、ベース抵抗Ra
が大幅に増大して高速・高周波性能を損うという欠点が
ある。
即ち、従来のHBTでは、(1)式から分るように、C
bcが低減されてもRBが大きくなるため、相殺されて
f l!aXの増加があまり期待出来ない。
しかも、イオン注入後の熱処理工程は、能動領域におけ
るベース、エミッタ及びコレクタの各層の不純物を隣接
する層に拡散させ、不純物濃度分布を変化させてしまう
特にベース層の不純物がエミッタ層に拡散することによ
り再結合電流が増加し、エミッタ注入効率まで大幅に低
下してしまう。
本発明の目的は、外部ベース領域とその直下のコレクタ
層との界面に、これらの各層と格子整合した不純物を含
まない真性半導体層からなる半絶縁層を設けることによ
って、ベース・コレクタ寄生容址を低減しかつベース抵
抗の増大とエミッタ注入効率の低下とを防止したヘテロ
接合バイポーラトランジスタ及びそ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〕
本発明のへテロ接合バイポーラトランジスタは、選択的
に形成した半絶縁層を表面に備えた一導電型のコレクタ
層と前記コレクタ層の少なくとも露出面上に順次形成し
た反対導電型のベース層及び一導電型のエミッタ層とを
有するヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、前
記半絶縁層が前記コレクタ層及び前記ベース層と格子整
合した真性半導体層から成る。
本発明のへテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法
は、選択的に形成した半絶縁層を表面に備えた一導電型
のコレクタ層と前記コレクタ層の少くとも露出面上に順
次形成した反対導電型のベース層及び一導電型のエミッ
タ層とを有するヘテロ接合バイポーラトランジスタの製
造方法において、前記コレクタ層及び前記ベース層と格
子整合した真性半導体層からなる前記半絶縁層を前記コ
レクタ層表面に選択的に形成する工程とを含んで構成さ
れる。
〔作用〕 本発明においては、外部ベース領域直下のコレクタ層と
ベース層の間にコレクタ層及びベース層と格子整合しか
つ不純物を含まない真性半導体材料からなる半絶縁層が
設けられているため、ベース・コレクタ寄生接合容量が
低減される。
更に、半絶縁層をエピタキシャル成長法によって形成す
るので、従来例のようなイオン注入工程及びそれにとも
なう熱処理工程が不要となり、ベース層への結晶欠陥の
誘起及びベースの不純物のエミッタ層への拡散を防止で
きる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明のHBTの一例の断面図である。
この実施例は、GaAsからなる半絶縁性基板1上にド
ナー(例えばSi)をドープしたn型GaAsからなる
コレクタ層2を設け、コレクタ層2表面に選択的にGa
Asのエピタキシャル成長による真性半導体層からなる
半絶縁層4を設け、コレクタ層2の能動領域及び半絶縁
R4上にアクセプタ(例えばBe)をドープしたn型G
aAsからなるベース層5を設け、ベース層5の少くと
も能動領域上にドナーをドープしたn型AgGaAsか
らなるエミッタ層6を設け、更にコレクタ、ベース及び
エミッタ層2.5及び6のそれぞれの露出面にコレクタ
ベース及びエミッタ電IQi7c、7b及び7eを設け
た構造となっている。
第2図(a)〜(C)は本発明のHBTの製造方法の第
1の実施例を説明するための半導体チップの断面図であ
る。
この実施例は、先ず、第2図(a)に示すように、Ga
Asから成る半絶縁性基板1上に、ドナー(例えばSi
)をドープしたn型GaAsから成るコレクタ層2を厚
さ0.5μm乃至1.0μmに分子線エピタキシャル成
長法あるいは有機金属熱分解気相成長法等を用いて成長
した後、SiO□やSi3N4等の絶縁体あるいはタン
グステンやタングステンシリサイド等の耐熱性導体から
なる所定のパターンを有するマスクN3を形成し、更に
マスクN3を用いてコレクタ層2表面を選択的に0.2
μm乃至0.5μm程度の深さにエツチングする。
次に、第1図(b)に示すように、コレクタ層2のエツ
チングされた領域に、コレクタ層2と同じ材料でしかも
ドナーもしくはアクセプタ等の不純物をドープしていな
いGaAsをコレクタ層2のエツチング深さと同程度の
厚みにエピタキシャル成長し、半絶縁層4を形成する。
このエピタキシャル成長には、有機金属熱分解気相成長
法に代表される選択性の高い成長法が良い。
次に、第1図(c)に示すように、マスク層3を除去し
た後、アクセプタ(例えばBe)をドープしたn型Ga
Asから成る厚さ数百人乃至数千人程度のベース層5及
びドナーをドープしたn型AtzGaAsからなる数千
人の厚さのエミッタ層6を順次エピタキシャル成長法に
より形成する。
最後に、周知の方法でエミッタ層6及びベース層5を順
次所定のパターンにエツチングして電極を形成すべき所
定部分を露出させ、n型GaAsに対するオーミック接
触性金属(例えばAuGe/N’i)から成るエミッタ
電極7e及びコレクタ電極7C並びにn型GaAsに対
するオーミック接触性金属(例えば、^u2n、^uC
r、AuMn等)から成るベース電極7bを形成すれば
、第1図に示すHBTが完成する。
第3図(a)〜(C)は本発明のHBTの製造方法の第
2の実施例を説明するための半導体チップの断面図であ
る。
この実施例は、先ず、第3図(a)に示すように、Ga
Asからなる半絶縁性基板1上に、ドナー(例えばSi
)をドープしたn型GaAsから成るコレクタ層2を厚
さOj乃至0.5μmに形成し、更にコレクタ層2と同
じ材料でしかもドナーもしくはアクセプタ等の不純物を
ドープしていないGaAsから成る半絶縁性層4を厚さ
0.2μm乃至0.5μmに形成する。形成方法として
は、分子線エピタキシャル成長法あるいは有機金属熱分
解気相成長法等がある。
次に、第3図(b)に示すように、S i02 、 S
 i3N4等の絶縁体からなる所定のパターンの開口部
を有するマスク層3を形成し、この開口部から例えばS
iをイオン注入し更に、熱処理によって活性化して半絶
縁P44表面からコレクタ層2に至るコレクタ層2と同
じ導電型のn型のコレクタ層2aを形成する。ここで、
イオン注入の条件としては、例えば半絶縁層4の厚みが
0.5μmの場合には、Stイオンをドーズ量2 X 
1012[cm−2] 、加速エネルギ280 keV
で注入すれば800℃、5秒間の熱処理によって約5X
1016原子/ cm −’のキャリヤ濃度を有するn
型のコレクタ層2aが形成される。
次に、第1図(c)に示すように、マスク層3を除去し
た後、アクセプタ(例えば[le)をドープしたn型G
aAsから成る厚さ数百人乃至数千人程度のベース層5
及びドナーをドープしたn型^1! GaAsからなる
厚さ数千人のエミッタ層6を順次エピタキシャル成長等
により形成する。
最後に、周知の方法でエミッタ及びベース層6及び5を
それぞれ所定のパターンにエツチングして電極を形成す
べき所定の部分を露出し、n型GaAsに対するオーミ
ック接触性金属(例えばAuGe/Ni)から成るエミ
ッタ電極7e及びコレクタ電極7C並びにn型GaAs
に対するオーミック接触性金属(例えばAuZn 、^
uCr、AuMn等)から成るベース電極7bを形成す
れば、第1図に示す本発明のHB Tが完成する。
〔発明の効果〕 以上説明したように本発明では、コレクタ層及びベース
層と格子整合ししかも不純物を含まない真性半導体材料
から成る半絶縁層を外部ベース領域直下のベース・コレ
クタ層界面に、エピタキシャル成長法等により形成する
ことにより、イオン注入及びそれに伴う熱処理工程に伴
うベース層からエミッタ層への不純物拡散によるエミッ
タ注入効率の低下並びに結晶欠陥によるベース抵抗の増
大を防止しつつベース・コレクタ寄生接合容量を大幅に
低減した高速・高周波性能の優れたH B Tを実現で
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のHBTの一実施例の断面図、第2及び
第3図(a)〜(C)はそれぞれ本発明のHBTの製造
方法の第1及び第2の実施例を説明するための半導体チ
ップの断面図、第4図は従来のHBTの一例の断面図で
ある。 1・・・半絶縁性基板、2,2a・・・コレクタ層、3
.3′・・・マスク層、4・・・半絶縁層、5・・・ベ
ース層、6・・・エミッタ層、7b・・・ベース電極、
7C・・・コレクタ電極、7e・・・エミッタ電極、8
・・・絶縁層。 、/−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)選択的に形成した半絶縁層を表面に備えた一導電
    型のコレクタ層と前記コレクタ層の少なくとも露出面上
    に順次形成した反対導電型のベース層及び一導電型のエ
    ミッタ層とを有するヘテロ接合バイポーラトランジスタ
    において、前記半絶縁層が前記コレクタ層及び前記ベー
    ス層と格子整合した真性半導体層からなることを特徴と
    するヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
  2. (2)選択的に形成した半絶縁層を表面に備えた一導電
    型のコレクタ層と前記コレクタ層の少くとも露出面上に
    順次形成した反対導電型のベース層及び一導電型のエミ
    ッタ層とを有するヘテロ接合バイポーラトランジスタの
    製造方法において、前記コレクタ層及び前記ベース層と
    格子整合した真性半導体層からなる前記半絶縁層を前記
    コレクタ層表面に選択的に形成する工程とを含むことを
    特徴とするヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方
    法。
JP8235387A 1987-04-02 1987-04-02 ヘテロ接合バイポ−ラトランジスタおよびその製造方法 Pending JPS63248168A (ja)

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