JPH02158138A - バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents

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、バイポーラトランジスタの製造方法に関する
ものである。

従来の技術 半導体装置の動向は、高密度集積化と高速化。

高周波化にある。バイポーラトランジスタにおいて、高
周波化を考える場合の基本的性能因子の一つに最大発振
周波数ｆ　ｗａｘがある。ｆｍａｘは一般につぎの式で
表わされる。

Ｃｆ　　ｗａｘ）　　”　　−ｆ　Ｔ　／　　（８ｘＲ
ｂＣｂｃ）・・・・・・・・・　（１） ここで、ｆＴは最大遮断周波数、Ｒｂはベース抵抗、Ｃ
ｂｃはベース・コレクタ間容量である。

従って、Ｃｂｃの低減はバイポーラトランジスタにおけ
る高周波化の必要事項である。

最近高周波デバイスとして、シリコンよりも速い電子移
動度を有する砒化ガリウム系を用いたヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタが注目されている。ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタでは、ベースの半導体よりも大きな禁
制帯幅を存する半導体をエミッタに用い、エミッタ・ベ
ース間でヘテロ接合が形成されている。これにより、ベ
ース側からエミッタ側へのキャリア注入が低減されるた
め、高周波化のためベースを薄くかつ高濃度にしても充
分な電流増幅率が得られるという利点がある。従来のへ
テロ接合バイポーラトランジスタは、エミッタ領域直下
の真性ベース領域から引き出された外部ベース領域下の
コレクタ層のキャリアをイオン注入で減少させて絶縁化
し、その領域の接合容量をなくすことで、Ｃｂｃを低減
していた。

また、上記イオン注入により上記外部ベース領域の結晶
性が悪くなり抵抗が増加するため、さらに不純物を上記
外部ベース領域にイオン注入してキャリアを増加させ、
抵抗を低減していた。その例を第５図に示す。

半導体基板１上に、ｎ型不純物を高濃度に含有したコレ
クタコンタクト領域２．ｎ型不純物を含有したコレクタ
領域３．Ｐ型不純物を高濃度に含有した真性ベース領域
４．ヘテロ接合を形成するためにベース領域よりも大き
い禁制帯幅を有する半導体からなる、ｎ型不純物を含有
したエミッタ領域５およびｎ型不純物を高濃度に含有し
たエミためにベース領域よりも大きい禁制帯幅を有する
半導体からなる、ｎ型不純物を含有したエミッタ領域５
およびｎ型不純物を高濃度に含有したエミッタコンタク
Ｈ１域６が順に形成され、抵抗を低減させるためのＰ型
不純物をイオン注入した外部ベース領域１２が、外部ベ
ース領域１２直下のコレクタ層にはイオン注入によりキ
ャリアを低減された絶縁領域１１が形成され、周辺には
イオン注入により絶縁化された素子間分離領域１３が形
成されている。また、コレクタコンタクト領域２゜外部
ベース領域１２およびエミッタコンタクト領域６上にそ
れぞれオーミ７り接触するコレクタ電極７．ベース電極
８およびエミッタ電極９が形成されている０例えばＩ　
ＢＥＥエレクトロン　デバイス　レターズｖｏｌ、ＥＤ
Ｌ−５，３１０（１９８４）　。

発明が解決しようとする課題 しかし上記のような構成では、絶縁領域の下にコレクタ
電極の引出し用であるコレクタコンタクｌ域が存在する
ために、外部ベース領域直下に依然として、その外部ベ
ース領域とコレクタコンに拡散すると、Ｃｂｃが増加す
るという欠点があった。従って、Ｃｂｃの低減には構造
上の限界があり、トランジスタをより高周波化する上で
問題であった。

本発明は、上記の問題点を大きく改良するもので、外部
ベース領域直下の浮遊容量を解消することにより、Ｃｂ
ｃを構造上はとんど最小にするバイポーラトランジスタ
の製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本発明のバイポーラトランジ
スタの製造方法は、半絶縁性基板上に、基板側から少な
くともコレクタコンタクト領域となるコレクタコンタク
ト層と、コレクタ領域となるコレクタ層と、外部ベース
領域および真性ベース領域となるベース層と、エミッタ
領域となるエミッタ層との多層膜を形成する工程と、上
記多層股上に第一のマスクを形成する工程と、上記第一
のマスクを用いて上記コレクタコンタクト層および上記
コレクタ層の周辺を上記多層膜表面からのイオン注入で
絶縁化し、コレクタコンタクト領域およびコレクタ領域
を形成する工程と、上記第一のマスクの一部を覆うよう
に第二のマスクを形成する工程と、上記第二のマスクに
覆われていない上記第一のマスクの部分を除去する工程
と、上記第二のマスクを用いて上記ベース層の周辺を上
記多層膜表面からのイオン注入で絶縁化し、外部ベース
領域および真性ベース領域を形成する工程と、上記第二
のマスクを除去し上記第一のマスクの残りを第三のマス
クとする工程と、上記第三のマスクを用いて上記エミッ
タ層の周辺を除去し、エミッタ領域を形成する工程とを
有することを特徴とする。

作用 上記構成のバイポーラトランジスタの製造方法は、コレ
クタコンタクト領域およびコレクタ領域をきめる第一の
マスクと、外部ベース領域をきめる第二のマスクとの自
己整合により、エミッタ領域をきめる第三のマスクを形
成するので、上記コレクタコンタクト領域およびコレク
タ領域と外部ベース領域が実効的に重なることなく形成
でき、高周波化に大きく貢献するＣｂｃが、構造上はと
んど最小になるトランジスタを形成することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

第１図〜第４図は、本発明の実施例における砒化ガリウ
ム系ｎｐｎ型バイポーラトランジスタの製造方法を示す
構成図である。第１図（ａ）、第２図（ａ）、第３図（
ａ）、第４図（ａ）はトランジスタを上からみたときの
構成図、第１図（ｂ）、第２図（ト））、第３図（ｂ）
、第４図Φ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ’に沿ッテノ断面
図、第１図（Ｃ）、第２図（Ｃ）、第３図（Ｃ）、第４
図（Ｃ）は第１図ｆａ）のＢ−Ｂ’に沿っての断面図で
ある。

まず砒化ガリウムの半絶縁性基板２１上に、コレクタコ
ンタクト領域となる、ｎ型不純物を高濃度に含有したコ
レクタコンタクト層２２．コレクタ領域となる、ｎ型不
純物を含有したコレクタ層２３、外部ベース領域および
真性ベース領域となる、ｐ型不純物を高濃度に含有した
ベース層２４゜エミッタ領域となる、ｎ型不純物を含有
したエミッタ層２５．およびエミッタコンタクト領域と
なる、ｎ型不純物を高濃度に含有したエミッタコンタク
ト層２６を順に膜成長により形成し、エミッタコンタク
ト層２６の上に第一のマスク４１をシリコンの酸化膜等
を用いて形成して、上記コレクタコンタクト層２２およ
びコレクタ層２３の周辺に表面から酸素イオン等を深く
注入し、第一絶縁領域３１を形成する。続いて外部ベー
ス抵抗低減のため、ベリリウム等を注入し外部ベース層
３２を形成する（第１図（ａ）、■）、（Ｃ１）。次に
、第二のマスク４２をアルミニウム等を用いて、上記第
一のマスク４１にまたがるように細長く形成し、上記第
一のマスク４１の上記第二のマスク４２に覆われていな
い部分を乾式エツチングで除去する。

続いて、少なくとも上記ベースＮ２４の周辺に、表面か
ら酸素イオンを浅く注入し、第二絶縁領域３３を形成す
る（第２図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ））　、さらに、
上記第二のマスク４２を除去し、第一のマスク４１の残
りの部分を第三のマスク４３とする。この第三のマスク
４３を用いて、上記エミッタ層２５および上記エミッタ
コンタクト層２６の周辺を湿式エツチングで除去する（
第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）　）。

以上により、第一のマスク４１でコレクタコンタクト層
２２およびコレクタ層２３からコレクタコンタクト領域
およびコレクタ領域が、また第二のマスク４２で外部ベ
ース層３２から外部ベース領域がそれぞれ独立に形成さ
れ、かつ第一のマスク４１と第二のマスク４２の自己整
合で形成された第三のマスク４３でエミッタ１２６から
エミッタ領域が形成されることになる。最後に、熱処理
によりイオン注入部分の結晶性を回復させた後、上記コ
レクタコンタクト領域２２上にコレクタ電極２７、上記
外部ベース領域３２上にベース電極２８、上記エミッタ
コンタクト領域２６上にエミッタ領域２９をそれぞれ形
成し、本実施例におけるｎｐｎ型バイポーラトランジス
タが完成する（第４図（ａ）、　（ｂｌ、　（Ｃ１）　
。

上記製造方法におけるコレクタ電極およびべ一スミ掻の
配置は、第一のマスクと第二のマスクの形状により、種
々の組み合わせをとることが可能である。また、上記第
一絶縁領域はベース層より深い位置に形成されるため、
外部ベース抵抗低減のためのイオン注入を行う必要は特
にない。

上記製造方法を、より高周波特性に優れたベテロ接合バ
イポーラトランジスタに用いることもでき、この場合は
膜成長の時にベース層に用いた半導体よりも大きな禁制
帯幅を有する半導体をエミッタ層に用いればよい。さら
に、ｐｎｐ型トランジスタにおいても適用しうる。

発明の効果 以上に記したように、本発明の構成のバイポーラトラン
ジスタの製造方法は、コレクタコンタクト領域およびコ
レクタ領域をきめる第一のマスクと、外部ベース領域を
きめる第二のマスクとの自己整合により、エミッタ領域
をきめる第三のマスクを形成するので、上記コレクタコ
ンタクト領域およびコレクタ領域と外部ベース領域が実
効的に重なることなく形成でき、高周波化に大きく貢献
するＣｂｃが、構造上はとんど最小になるトランジスタ
を形成することができる。また、第一＠縁領域と第二絶
縁領域の両者で素子間分離を兼ねているので、従来の製
造方法に比べ少ない工程数でトランジスタを作製するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例におけるトランジス
タの製造方法を示す構成図、第５図は従来のトランジス
タの構成を示す断面図である。 ２１・・・・・・半絶縁性基板、２２・・・・・・コレ
クタコンタクト層、２３・・・・・・コレクタ層、２４
・・・・・・ベース層、２５・・・・・・エミッタ層、
２６・・・・・・エミッタコンタクト層、２７・・・・
・・コレクタ電極、２８・・・・・・ベース電極、２９
・・・・・・エミッタ電橋、３１・・・・・・第一絶縁
領域、３２・・・・・・外部ベース層、３３・・・・・
・第二絶縁領域、４１・・・・・・第一のマスク、４２
・・・・・・第二のマスク、４３・・・・・・第三のマ
スク。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ばか１名２１−−子
特＆＋Ｕ販 ｔｔ−−−Ｅ（，７ｑコンク７ト４ ｔ３−−−コレ７り１ ｔ４−−・）ゝ−ス１ 第４図 コトー蓼−彦１東頒ｔぺ 第　５　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半絶縁性基板上に基板側から少なくともコレクタ
   コンタクト領域となるコレクタコンタクト層と、コレク
   タ領域となるコレクタ層と、外部ベース領域および真性
   ベース領域となるベース層と、エミッタ領域となるエミ
   ッタ層との多層膜を形成する工程と、上記多層膜上に第
   一のマスクを形成する工程と、上記第一のマスクを用い
   て上記コレクタコンタクト層および上記コレクタ層の周
   辺を上記多層膜表面からのイオン注入で絶縁化し、コレ
   クタコンタクト領域およびコレクタ領域を形成する工程
   と、少なくとも上記第一のマスクの一部と上記一部に続
   く上記第一のマスク以外の部分とを覆うように第二のマ
   スクを形成する工程と、上記第二のマスクに覆われてい
   ない上記第一のマスクの部分を除去する工程と、上記第
   二のマスクを用いて上記ベース層の周辺を上記多層膜表
   面からのイオン注入で絶縁化し、外部ベース領域および
   真性ベース領域を形成する工程と、上記第二のマスクを
   除去し上記第一のマスクの残りを第三のマスクとする工
   程と、上記第三のマスクを用いて上記エミッタ層の周辺
   を除去し、エミッタ領域を形成する工程とを有すること
   を特徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。
2. （２）ベース層に用いる半導体よりも禁制帯幅の大きい
   半導体をエミッタ層に用いる工程を有することを特徴と
   する請求項（１）記載のバイポーラトランジスタの製造
   方法。
3. （３）第一のマスクを用いてベース層の周辺に多層膜表
   面からイオン注入し、外部ベース領域の抵抗を低減する
   工程を有することを特徴とする請求項（２）記載のバイ
   ポーラトランジスタの製造方法。