JPH01241166A - バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents

バイポーラトランジスタの製造方法

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JPH01241166A
JPH01241166A JP63067369A JP6736988A JPH01241166A JP H01241166 A JPH01241166 A JP H01241166A JP 63067369 A JP63067369 A JP 63067369A JP 6736988 A JP6736988 A JP 6736988A JP H01241166 A JPH01241166 A JP H01241166A
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Tomonori Tagami
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Masayoshi Kobayashi
正義 小林
Chushiro Kusano
忠四郎 草野
Susumu Takahashi
進 高橋
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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、高周波・高速動作に好適なバイポーラトラン
ジスタとその製造方法に係る。
〔従来の技術〕
従来、バイポーラトランジスタの非能動部分によって生
じる静電容量を減少させる手段としてはアイ・イー・イ
ー・イー、エレクトロン デバイス レターズ イーデ
ーエル5.8(1984年)第310頁から第312頁
’(TRHR,ElectronDevice Lef
fars、 EDL−5,8(1984)pp310−
312)において論じられている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術はイオン打ち込みにより半導体を空乏化さ
せて静電容量を減少させているために、同時に多数の欠
陥が導入され、電気的特性が劣化すると同時に信頼性が
低下するという解決すべき課題があった。
本発明の目的は上記a題を解決し、電気的特性を劣化さ
せずにエミッタ、ベース、コレクタ層の非能動部分に起
因する静電容量、もれ電流を減少させることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的はエミッタおよびコレクタ層の非能動部分を消
去することによって達成できる。−例を第1図に示す、
エミッタ層6およびコレクタ層3は非能部分を除去して
いる。べ゛−ス層5には非能動部分が残っており、その
部分にベース電極8が形成されている。
また、コレクタ層3の上下にエツチングストップ層4お
よび2を設ける製造方法とすることにより、上記目的を
達成できる。
〔作用〕
非能動部分を除去することによってもれ電流成分は消滅
する。又、静電容量成分は、半導体の比誘電率の逆数に
比例して減少する。従って高速動作が可能になる。
また、エツチングストップ層を設けることにより、コレ
クタ層を選択的に精度良くエツチングでき、所望の特性
の素子を再現性良く製造できる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図を用いて説明する。
実施例1 、本発明の実施例1のバイポーラトランジスタの製造工
程断面図を第2図(a)〜第2図(6)に示す。
第2図(a)に示す様に、n型GaAs基板1(不純物
密度n == 1 x 10”/i)の上にn型A Q
 xG a 1−3IA 8下部エッチストップ層2 
(x≧0、1  、  n = 5 X 10”/’a
js厚さd=10nm)、n型G a A m :Iレ
クタ層3 (n=5XIQ1B/ad、d=400nm
) 、n型A Q xG a t−xA s上部エッチ
ストップ層4 (x≧O,i  、n=5X1016/
cd、 d = 10 n m) 、p型GaAsベー
ス層5 (p =4 X 10”/cd、 d =60
 n m)、n型A Q zG a z−mA sエミ
ッタ層6 (n=IX1017/d、 d = 100
 n m)を順次結晶成長させる。尚、n型不純物とし
てはSt、p型不純物としてはBeを用いたが、n型に
Sn* S# Ss。
Go等、pにはMg、Mn、Zn、C等を用いても同様
の効果が得られる0次に、成長した結晶上エミッタ領域
6となる部分以外を通常のリソグラフィー及びエツチン
グを用いて加工し第2図(b)に示す形状にする。続い
てエミッタ領域6よりも2μmずつ外側に広いベース領
域5となる部分以外も同様に加工し、上部エツチングス
トップ層4より深く下部エツチングストップ層2より浅
くエツチングした特恵でエツチングを止めて第2図(c
)に示す形状にする。次にCCQ 2 F xガスとH
eガスの混合ガスを用い、反応室圧力0.06Torr
、バイアスRFパワー100Wで3分間G a A s
 n 3 、5 のみを選択的にエツチングする。
この際下方向へのエツチングは下部エツチングストップ
層2で阻止されそこで停止する0層3及び層5に対して
は横方向にもエツチングが進むが、M5の方が薄く、エ
ツチングず進むにつれ反応性ガスの供給が少なくなるた
め、層3を横方向に2μmエツチングする上記の条件で
は層5は300nmの程度エツチングされるにすぎず、
第2図(d)に示す形状が得られる。更に、ホトレジス
ト10を除去した後、エミッタ領域、ベース領域。
基板裏面にそれぞれオーミック接触がとれる様な金属・
例えばn型に対してはA u G e合金。
AuSn合金等、P型に対してはA u Z n合金。
A u B e合金等を被着させる。これを通常のりフ
トオフ技法を用いて選択的に除去し、第2図(a)に示
す形状のトランジスタを得る。このトランジスタにおい
て、エミッタ領域直下は能動部分、それ以外の部分は非
能動部分である。非能動部分に起因するベース・コレク
タ間静電容量Ctsaは約2XIO″″”F/jとなり
、非能動部分を除去しなった場合の約4%、イオン打込
みによりコレクタを空乏化させ球場合の約7.5 %に
まで小さくなる。
この結果、エミッタ寸法2μm X 5μmのトランジ
スタについて本発明のトランジスタのCaCは6.7 
X 10″’1fiF、これに対し、イオン打ち込みで
空乏化させた場合には18.6 X i O″″ll5
F、また、特に処理を行なわない場合には31.3X1
0″″1!ip  となる。これらのトランジスタの最
大遮断周波数JTはいずれも45GHzであり、べ−大
抵抗r5はいずれも20Ωである。最大発振可能周波数
f waaxはfT、r’b 、Cacの関数として次
の式の様に表わされる。
f−ax=  (fT/(8π rbcac))”これ
からf maXを各々のトランジスタについて計算する
と、115GHz、69GHz、53G Hzとなる。
実測では各々108GHz、63GHz、48GHzと
なり計算と良く一致し1本発明により著しい向上が見ら
れた。
実施例2 本発明の実施例2のバイポーラトランジスタを第3図に
より説明する。
実施例1においてn型GaAs基板1に替わり半絶縁性
GaAs基板1を用い、基板1と下部エツチングストッ
プ層2の間にn型G a A s層11(n=5X10
”/cd、d=500nm)を挿入し、以下実施例1と
同様の工程を経る。但し、コレクタ電極9は基板裏面で
なく1表面側に付着せしめ、第3図に示す構造のトラン
ジスタを作製する。尚、コレクタ電極部分9の下部エツ
チングストップ層は必ずしも除去しなくともよい0本構
造では素子の性能は実施例1と全く同様であるが半絶縁
性基板を用いているため、多数の素子を集積化するのに
適している。
実施例3 本発明の実施例3のバイポーラトランジスタを第4図に
より説明する。
実施例1あるいは実施例2において、第2図(a)の工
程の後第2図(b)の工程を経ずして第2図(0)の工
程を行なった。ベース電極8の取り出しは、エミッタ層
6の非能動部分にアクセプタ不純物を導入してベース層
5と電気的導通を取り1表面に電極部して行なった。ア
クセプタ不純物としてはMg、Zn、Be等いずれを用
いても同様の効果が得られる。又、導入方法としては表
面から熱拡散による方法と、不純物イオンを打ち込んだ
後に600℃以上の高温で熱処理する方法とがあり、い
ずれの方法によっても同様の効果が得られる。最終的に
第4図に示す形状のトランジスタが得られる。このトラ
ンジスタでは表面層が厚くなるためにベース部分の強度
が増加する。
従ってベース電極部下コレクタ層3の横方向エツチング
深さを大きくすることができる。例えばベース部分全膜
厚を300nmとすると横方向に3μm程度は信頼性を
そこなうことなくエツチングすることが可能である。
実施例4 実施例1〜実施例3において、p型GaAsベース層5
と上部エツチングストップ層4の間にn型GaAs層1
3、あるいはアンドープG a A s層13’(n≦
5 X 10工8/al、 d = 200 n m)
を導入する。他は同様に工程を進める。すると層13あ
るいは13′のベース電極下の部分は表面からの空乏領
域が広がるために静電容量をここに生じることが無い。
一方ベース部分の強度は厚みの増大と共に増加する。
実施例5 実施例1〜実施例4でn型とあるところをp型に、p型
とあるところをn型に変えて、pnp型トランジスタを
作製した。このトランジスタのfrは30GHzであり
% f waxは97 G Hzとなった。これは約2
倍の改善である。
実施例6 本発明の実施例6のバイポーラトランジスタを第5図(
a)〜第5図(Q)により説明する。
実施例1〜実施例5において、第2図(c)の工程に代
えて第5図(a)〜第5図(c)の工程を行なう。すな
わち、上部エッチストップ層4を突き抜けてエツチング
を行なう工程の前に第1の保護膜14、例えば5iOi
を付着せしめ、その後リソグラフィー及びエツチングを
行なって第5図(a)の形状に加工する。次にホトレジ
ストを除去した後筒2の保護膜15を例えはSing付
着せしめ、第5図(b)に示す形状を得る。この保護膜
14.15を更に上方より異方性エツチングによりエツ
チングすると第5図(c)の形状を得ることができる。
続いて、実施例1〜5の選択性エツチング以降の工程を
経てトランジスタを作製する。この場合ベース層5の側
面が第2の保護膜15によって形成された側壁16で覆
われている為、ベース層5に対してエツチングが行なわ
れない利点がある。
上記の実施例はいずれもG a A sとAQGaAs
の材料の組み合わせについて述べたが、これ以外の材料
の組み合わせについても選択比の大きいエツチングが可
能であれば全く同様の工程で同様の構造を作製し得るの
は勿論のことである。例えば、InPとInGaAsの
組み合わせについては、硫酸、過酸化水素、水の混合液
はI n G a A sを選択的にエツチングする。
又、塩酸、過酸化水素。
水の混合液はInPを選択的にエツチングする。
他にもI n G a A sとI nAfiAsの組
み合わせではI nAQAsがフッ酸、あるいは塩酸と
水の混合物で選択的にエツチングされる。そこで、これ
らの選択的にエツチングされる層をコレクタ層とし、そ
の両側にエツチングされない阻止層を設ければ、同様の
構造1.効果が得られる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、トランジスタの非能動部分に起因する
静電容量及び電流を減少あるいは消滅させ得るので高速
動作が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を説明するためのバイポーラトランジス
タの断面図、第2図は本発明の実施例1のバイポーラト
ランジスタの製造工程断面図、第3図および第4図は各
々本発明の実施例2および実施例3のバイポーラトラン
ジスタの断面図、第5図(a )〜第5図(c)は本発
明の実施例6のバイポーラトランジスタの製造工程断面
図である。 1・・・基板、2・・・下部エツチングストップ層、3
・・・コレクタ層、4・・・上部エツチングストップ層
、5・・・ベース層、6.・・・エミッタ層、7・・・
エミッタ電極、8・・・ベース電極、9・・・コレクタ
電極、10・・・ホトレジスト、11・・・コレクタ層
、12・・・アクセプタ不純物導入領域、14・・・第
1保護膜、15・・・第2第 11¥1 第 2 の (Ill”) (b) (C) 10   ネトレジ゛久ト 早z(21 (改) 第 3因 茅40

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、能動部分および非能動部分を有するベース層と、大
    略能動部分から成るエミッタ層およびコレクタ層を有し
    、上記ベース層と上記エミッタ層の非能動部分の重なり
    面積および上記ベース層と上記コレクタ層の非能動部分
    の重なり面積を小さくしたバイポーラトランジスタ。 2、上記エミッタ層の非能動部分は上記ベース層と同一
    導電型の層に変換されており、該層上にベース電極が形
    成されている特許請求の範囲第1項記載のバイポーラト
    ランジスタ。 3、特許請求の範囲第1項記載のバイポーラトランジス
    タの製造方法において、コレクタ層を挾んでエッチング
    ストップ層を設けておき、該コレクタ層のエッチング時
    に他の層がエッチングされないことを特徴とするバイポ
    ーラトランジスタの製造方法。
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