JPH02211632A - ヘテロ接合バイポーラトランジスタ及びその製造方法 - 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、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ及びその
製造方法に関するものであり、特に、コレクタ・アップ
構造のｎ−ｐ−ｎ型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロ接合
バイポーラトランジスタの外部ベース形成に有効である
。

（従来の技術） メサ型構造を有する縦型バイポーラトランジスタは、エ
ミッタが半導体表面側に設けられたエミッタ・アップ構
造と、コレクタが半導体表面側に設けられたコレクタ・
アップ構造とに大別される。

バイポーラトランジスタの高周波、高速性能を決める主
要な指数である電流利得遮断周波数ｆｔ及び最高発振周
波数ｆ　ｗａｘの向上を図るには、ベース・コレクタ接
合容量Ｃ８ｏの低減が不可欠であるが、寄生容量が著し
く少ないコレクタ・アップ構造がＣ１１ｃの低減には極
めて有利である（例えば、ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ　Ｏ
Ｆ　ＴＨＥ　ＩＥＥＥ、νｏ１．７０．　Ｎｏ、１．　
ｐ、１３〜ｐ、２４）。これに加えて、コレクタ・アッ
プ構造は、エミッタを半導体基板側に設けることができ
るため、集積化や実装上問題になる表面配線等の影響が
エミッタ・アップ構造に較べて少ないという利点も有す
る。従って、超高速化、高集積化を目指すにはコレクタ
・アップ構造が最適である。

このように、超高速化、高集積化に優れたコレクタ・ア
ップ構造は、エミッターベース接合面積がベース−コレ
クタ接合面積よりも大きくなるのを防ぐために、トラン
ジスタとして動作する真性トランジスタ領域の他にベー
ス電極が形成される外部ベース領域が必要であり、コレ
クタ・アップ構造の利点を生かし、その性能向上を図る
には、高品質な外部ベース領域の形成が要求される。

ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（以下ＨＢＴと呼ぶ
）における外部ベース形成法には、真性ベース層下の一
部にＰ−Ｎ接合を形成する方法と、真性ベース層下の一
部を絶縁化する方法が考えられるが、後述するベース抵
抗の低減化を考慮すると前者の方策が有利である。例え
ば、■−■族化合物半導体を用いたＨＢＴにおいては、
外部ベース領域のｐ−ｎ接合をベース層下のワイドバン
ドギャップ半導体（エミッタ）層中に形成することによ
り、真性トランジスタ部分のヘテロＰ−Ｎ接合の障壁電
位とワイドバンドギャップ中ホモＰＮ接合の障壁電位の
差を利用して、外部ベース領域へのキャリア注入を抑制
することができる。特に、最も研究が盛んであるｎ−ｐ
−ｒｔ型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ　ＨＢ　Ｔのコレクタ
・アップ構造では、ワイドバンドギャップであるｎ形Ａ
ｌＧａＡｓエミッタ中に比較的良好なＰ−Ｎ接合がＢｅ
やＭｇ等のアクセプタ不純物をイオン注入することによ
り形成されている（例えば、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　
Ｌｅｔｔｅｒｓ、　ｖｏｌ、２２＋　ｐ、３１５〜ｐ、
３１６）。

また、バイポーラトランジスタの高周波、高速性能を向
上させるには、ＣＢＣの低減と並んでベース抵抗の低減
が最重要課題となる。特に、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系
ＨＢＴで、ｆ　＋ｎａｘ　＝１００ＧＨｚの高周波特性
を目指すには、従来素子と較べて大幅なベース抵抗の低
減が要求される。

このベース抵抗の低域を図るには、ｐ型ベース層の不純
物ドーピング濃度を高くする方策が一般的であるが、ｐ
型ドーパントとしてＢｅを用いた場合、ＧａＡｓ中でそ
の最大キャリア濃度は４　Ｘｌ０１９ｃｍ−３である。

もう一つの方策は、外部ベース領域の表面側にアクセプ
タ不純物を高濃度拡散する方法である。この方法で、最
もドーピング濃度を高くできるアクセプタはＺｎである
ことが知られており、その最大キャリア濃度はＧａＡｓ
中でｌＸｌ０”°ｃｍ−’程度である。従って、ベース
抵抗の大幅な低減を図り、高周波、高速性能を向上させ
るには、ベース電極が形成される外部ベース領域表面側
でＺｎ拡散を行うことが不可欠である。

ところで、超高速、高集積化に優れたコレクタ・アップ
構造へ１ＧａＡｓ　／　ＧａＡｓ系ＨＢＴでは、Ｂｅ系
イオン注入とＺｎ拡散を用いて外部ベース領域を作製し
た従来素子の場合、素子サイズの縮小に伴う電流利得の
著しい低下が問題となっていた。以下、図面を用いて問
題点を更に具体的に説明する。

第２図（ａ）、（ハ）は、従来の典型的なｎ−ｐ−ｎ型
コレクタ・アップ構造ＡｌＧａＡｓ　／ＧａＡｓ系ＨＢ
Ｔ中外部ベース領域の概略図を示したものである。

第２図（ａ）は、半絶縁性のＧａＡｓ基板１上にｎｊ　
−ＧａＡｓ（Ｓｔトド−ング）層２を０．１１ｎ、　Ｎ
　　ＡｌＧａＡｓ　（Ｓｔトド−ング）層３を０．５ｇ
、　ｐ＋−ＧａＡｓ　（Ｂｅドーピング）層４を０．１
４．　　ｎ　−ＧａＡｓ　（Ｓｔトド−ング）層５を０
．３ｇｍ、ｎ″″−ＧａＡｓ　（Ｓｔトド−ング）層６
を０．１５μ厘分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）
により順次エビクキシャル成長させたウェハ全面に５ｔ
ｏ２膜７をプラズマＣＶＤ法により堆積させた後、フォ
トリソグラフィによりパタニングを行い、このパタニン
グしたフォトレジストをマスクに上記５ｉｎ２膜をＣ２
Ｆ６ガスＲＩＥ法によりエツチングし、更に同じマスク
で図中６，５のコレクタ層をＢｃ、１ｚガスＥＣＲプラ
ズマＲＩＢＥ法でエツチングを行い、ｐ′″−ＧａＡｓ
ベース層上にコレクタ層を０．０５ｎ程度残し、外部ベ
ース領域８を形成するためにＢｅとＦの二重イオン注入
（Ｂｅ／Ｆ）を行う工程を示したものである。このＢｅ
／Ｆ二重イオン注入法は、充分な電気的活性化率が得ら
れ、かつ制御性の良いｐ型キャリアの注入プロファイル
が得られるため、特にＡｌＧａＡｓ中では有効であるこ
とが知られている（Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｅｔ
、、　ｖｏｌ、　５２．　ｐ、１４９３−ｐ。

１４９５．１９８８）　、このような効果はＢｅ／Ｆの
二重イオン注入法でも確認されている。注入後、８００
〜９００″Ｃの短時間（１〜１０ｓ）ランプアニールを
施し、注入ドーパントを活性化させる。

第２・図（ｂ）は、その後ＳｉＮ膜を全面にプラズマＣ
ＶＤ法で堆積した後ＣＺＦ６ガスＲＩＢでエツチングし
、図中のサイドウオールを形成した後ベース抵抗低減の
ためにＺｎ拡散を５５０’Ｃ，３分間行う工程を示した
ものである。

これらの工程で問題となるのは、素子サイズを小さくし
たとき、すなわちコレクタ面積の減少に伴い電流利得ｈ
ＦＥが著しく低下する点である。電流利得が低下し、そ
の値が１０以下になると、高周波測定が甚だしく困難に
なり、例え測定可能であってもｆＴ＋ｆｍｍｘの高周波
特性が著しく低下する。

第３図（ａ）は、Ｂｅ／Ｆ二重イオン注入を行い、８５
０°Ｃ２４秒間のランプアニールを施して外部ベースを
形成（第２図（ｂ）に示した工程に従い、Ｚｎ拡散を５
５０°Ｃ，３分間行っている）したコレクタアップ構造
ＨＢＴについて、電流利得ｈＦＥのコレクタ面積依存性
を示したものである（電流密度ｉ　１　ＸＩＯ’Ａ／ｃ
ｍ”）。評価用トランジスタのコレクタの形状（上から
見た場合）は全て正方形で、そのサイズは１００Ｘ１０
０μｍ２．’　４８Ｘ４８μｍ”、　２４Ｘ２４μｍ２
．１２×１２μｍ２１６Ｘ５μｍ２．　４　ｘ　４μｍ
２の６種類である。コレクタ面積６×６μｍ２からｈＦ
Ｅが低下し始め、４×４μｍＺでは１０を切ってしまい
、先に述べたように良好な高周波特性が期待される微小
サイズの素子においての高周波測定が困難になる。

コレクタサイズの減少に伴うこのｈＦＥの急激な落込み
の原因として、注入したＢｅがＡｌＧａＡｓエミッタ中
で拡散を起こし外部ベース領域が真性ベース下のＡ］Ｇ
ａＡｓエミッタ層まで達してしまうか、またＺｎ拡散と
の相乗効果によりベース層中のｐ型キャリア（Ｂｅ、　
Ｚｒ＋）が異常に動き易くなり、真性エミッターベース
（ＥＢ）接合がワイドバンドギャップのエミッタ側にず
れこむ結果、ＥＢ接合がホモＰ−Ｎ接合になってしまう
ことが考えられる。何れにしてもこれらの現象は、外部
ベース領域側に近い真性ベース下のＡｌＧａＡｓエミッ
タ周辺部で起きる。従って、コレクタサイズが大きい場
合には影響が少ないが、コレクタサイズが６１になると
影響が現れ始め、４ｎで顕著になり、ｈＦＥの大幅な低
下を招く。このため、Ｐ型ドーパントとしてはなるべく
拡散係数の小さなドーパントを用いる必要がある。

ＢｅのＧａＡｓ中での拡散係数は８００°ＣでＩ　Ｘｌ
０−１５ｃｍ”／ｓ程度であるが、実際によく使用され
るｐ型ドーパントの中で最も拡散係数が小さいのはＣで
あることが知られている（ＣのＧａＡｓ中での拡散係数
はｓｏｏ’ｃで２　Ｘ　１０−　”　ｃｍ２／ｓ程度で
ある）。第３図（ハ）は、第２図に示した工程に従い、
Ｃ／Ｆ二重イオン注入を行って外部ベース領域を形成（
ランプアニール処理は、９５０°Ｃ，４秒間）したコレ
クタアップ構造ＨＢＴについて、ｈＦＥのコレクタ面積
依存性を示したものである（電流密度；　Ｉ　ＸＩＯ’
Ａ／ｃｍ”）。コレクタ面積が大きいときのｈＦＥは、
Ｂｅ／Ｆ二重イオン注入で外部ベースを形成した場合と
較べてやや低くなるが、４ｎのコレクタサイズでもｈＦ
Ｅが３０程度もあり、高周波測定上充分な値であること
がわかる。従って、コレクタサイズの減少に伴う急激な
ｈＦＥの低下を抑制するには、このＣ系のイオン注入を
行って外部ベースを形成するのが望ましい。しかしなが
ら、ＧａＡｓ、　ＡｌＧａＡｓ中に注入したＣの活性化
率が低いため、高品質なＰ−Ｎ接合を外部ベースＡｌＧ
ａＡｓエミッタ中に形成することが難しく、Ｂｅ系イオ
ン注入によって形成された接合に較べて再結合電流の割
合の多いＰＮ接合になり、コレクタサイズが減少するこ
とによって必然的に外部ベース領域の占める割合が増加
したときｈＦｔの低下を招く結果になる。結局、外部ベ
ース領域形成のためにＡｌＧａＡｓエミッタ中に設けた
Ｐ−Ｎ接合は、電気的活性化率の良いＢｅ系のイオン注
入によって形成した方が再結合電流の割合が少ない高品
質なＰ−Ｎ接合になる。

（発明が解決しようとする課題） 以上、従来の技術で述べた問題点をまとめると次のよう
になる。

（ｉ）　　Ｂｅ系イオン注入による外部ベースは、再結
合電流の割合が少なく高品質なＰ−Ｎ接合を形成できる
が、一方、真性ベース側（横方向）にＢｅが拡散したり
、あるいはＺｎ拡散との相乗効果によりベース層中のｐ
型ドーパントが異常に動き易くなり真性ＥＢ接合の位置
がＡｌＧａＡｓエミック側にズして、ＥＢ接合がＡｌＧ
ａＡｓｌＧａＡｓホモになる。この現象は真性ベース下
のＡｌＧａＡｓエミッタ領域の周辺部から起こり始め、
コレクタサイズの減少に伴いｈＦＥの大幅な低下が生じ
る。

６０　Ｃ系のイオン注入による外部ベースは、Ｃの拡散
係数がＢｅよりも小さいために上記（ｉ）で指摘した現
象は起こりにくく、ｈＦＥの急激な低下は抑制される。

しかし、ＡｌＧａＡｓ中でのＣの電気的活性化率がＢｅ
よりも低いために再結合電流の割合が多いＰ−Ｎ接合が
形成されるため、コレクタサイズの減少に伴い外部ベー
スの占める割合が増加すると再結合電流成分が増えｈＦ
ｌの低下が生じる。また、電気的活性化率の低さはシー
ト抵抗の増加を招き、高周波特性には不利に働く。

すなわち、外部ベース形成のために、第２図（ａ）で示
したような形状の注入マスクでｐ型イオン注入を行うな
らばイオン種によらず必然的にコレクタサイズの減少に
伴うｈＦＥの低下を引き起こすことになる。

本発明は上記の欠点を改善するために提案されたもので
、その目的はコレクタサイズの減少に伴うｈＦＥの象、
激な低下を抑え、電流利得が高く、高周波特性に優れ、
高集積化に適したコレクタアップ構造のバイポーラトラ
ンジスタ及びその製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明は第１の導電形を有
する第１の半導体層と、前記第１の半導体層よりもバン
ドギャップの大きい、第１の導電形を有する第２の半導
体層から成るエミッタ層、前記エミッタ層上に形成され
た前記第２の半導体層よりもバンドギャップの小さい、
第２の導電形の有する第３の半導体層から成るベース層
、及び前記ベース層上に形成された第１の導電形を有す
る第４の半導体層から成るコレクタ層から構成されたヘ
テロ接合バイポーラトランジスタにおいて、少なくとも
前記第２の半導体層及び第３の半導体層を含む領域中に
設けられた外部ベース領域は、その横方向全体に渡って
、第１の外部ベース領域と、第２の外部ベース領域とか
ら成り、前記第２の外部ベース領域は、前記第１の外部
ベース領域と第３の半導体層中の内部ベースの境界より
も外側の横方向全体に渡って第１の外部ベース領域中に
包含されていること、及び第１の外部ベース領域中の第
２の導電形を示す不純物中に、第２の外部ベース領域中
の第２の導電形を示す不純物よりも拡散係数の小さい第
２の導電形を示す不純物が含まれていること、及び第２
の外部ベース領域中の第２の導電形を示す不純物中に第
１の外部ベース領域中の第２の導電形を示す不純物より
も第２の半導体層中の電気的活性化率が高い第２の導電
形を示す不純物が含まれてい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を発明の要旨とするもので
ある。

さらに本発明は半導体基板上に、エミッタ層となる第１
の導電形を有する第１の半導体層と、前記第１の半導体
層よりもバンドギャップの大きい第１の導電形を有する
第２の半導体層、この第２の半導体層よりもバンドギャ
ップの小さい、ベース層となる第２の導電形を有する第
３の半導体層、及びコレクタ層となる第１の導電形を有
する第４の半導体層を順次エピタキシャル成長させた半
導体積層ウェハにおいて、誘電体膜を全面に堆積させた
後、リソグラフィ技術によりパタニングを行い、前記誘
電体膜及び第４の半導体層を選択的にエツチングして除
去し、メサ型構造を形成する工程と、前記エツチングに
より露出させた半導体層中に少なくとも１種類以上の拡
散係数の比較的小さな第２の導電形を示す不純物をイオ
ン注入法あるいは拡散法により導入し、少なくとも第２
の半導体層及び第３の半導体層を含む領域に第１の外部
ベース領域を形成する工程と、誘電体膜を全面に堆積さ
せた後、エツチングすることにより前記第４の半導体層
中のメサ型構造の両側面上に誘電体膜側壁（サイドウオ
ール）を形成する工程と、第１の外部ベース中領域の第
２の導電形を示す不純物よりも拡散係数は大きいが、第
１の外部ベース領域中の第２の導電形を示す不純物より
も第２の半導体層中で多くの第２の導電形を示すキャリ
アを生じさゼる第２の導電形を示す不純物を少なくとも
１種類以上含む不純物を、前記サイドウメールの外側に
面する半導体層中にイオン注入法あるいは拡散法により
導入し、第１の外部ベース領域と第３の半導体層中の内
部ベースとの境界よりも外側に第２の外部ベース領域を
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を発明の要旨とするもの
である。

上記外部ベース形成に伴う問題点を解決するためには、
拡散係数は大きいが電気的活性化率の高いＢｅ系イオン
注入と、電気的活性化率は低いが拡散係数が小さいＣ系
イオン注入の両者の利点を有効に生かすことが必要であ
る。

そのためには、第２図（ａ）で示した形状でＣ系のイオ
ン注入を先に行い、その後第２図Φ）で示したようにセ
ルフアライメント技術やフォトリソグラフィ技術により
イオン注入マスクの横幅寸法を広げた形状でＢｅ系のイ
オン注入を行う。高温ランプアニールを施し、注入Ｃと
Ｂｅをｐ型キャリアにならしめる。

（作用） 本発明方法で形成される外部ベースは、ＡｌＧａＡｓエ
ミッタ中のＰ’−Ｎ接合は大部分がＢｅ系イオン注入で
つくられるため再結合電流の少ない良好な接合特性を示
し、一方、真性ベース下のＡｌＧａＡｓエミッタ領域周
辺部はＢｅの影響が弱まり真性ＥＢ接合のＡｌＧａＡｓ
エミッタ側へのズレこみが抑制される。

これにより、コレクタサイズの減少に伴うｈＦ）：の急
激な低下をある程度抑えることが可能になり、電流利得
、高周波特性に優れ、高集積化に適したコレクタアップ
構造ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡ、ｓＨＢ　Ｔを提供できるよ
うになる。

（実施例） 以下、図面に基づき実施例について説明する。

なお、実施例はあくまでも一つの例示であって、本発明
の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更あるいは改良を行
いうることは言うまでもない。

第１図は、本発明によるｎ−ｐ−ｎ型コレクタアップ構
造ＨＢＴの製造工程を図示したものであり、全て素子断
面構造図を示している。本実施例では、トランジスタの
結晶材料として、半絶縁性ＧａＡｓ基板上にエピタキシ
ャル成長したＡｌＧａＡｓ　／ＧａＡ９半導体結晶を例
にとって説明する。

第１図（ａ）は、半絶縁性ＧａＡｓ基板１上にｎ”　−
ＧａＡｓ（Ｓｔドーピング濃度ｒ　３　Ｘ　１０　”　
ｃｍ　−”　）層２を０．７１、Ｎ−八１ＧａＡｓ　（
Ｓｔトド−ング濃度；　Ｉ　Ｘ１０１７ｃｍ−３）層３
を０．５μ、ｐ”　−ＧａＡｓ　（Ｂｅドーピング濃度
；２ＸＩＯ”ｃｍ−’）層４を０．　Ｉ　ｎ、　ｎ　−
ＧａＡｓ　（Ｓｔトド−ング濃度；　Ｉ　Ｘ１０”ｃ＋
ｎ−″）層５を０．３　ｎ、　ｎ　−ＧａＡｓ　（Ｓｔ
トド−ング濃度；　５　ＸＩＱ１８ａｍ−’）層６を０
．１５ｎ分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ）により
順次エピタキシャル成長させたウェハ全面に５ｉ０２膜
７をプラズマＣＶＤ法により堆積させた工程を示したも
のである。

第１図（ｂ）は１、フォトリソグラフィによりパタニン
グを行い、このパタニングしたフォトレジストをマスク
に上記５ｉ（ｌｚ膜７をＣ２Ｆ、ガスＲＩＥ法によりエ
ツチングし、更に同じマスクで図中６，５のコレクタ層
をＢＣｌ、ｌガスＥＣＲプラズマＲＩＢＥ法でエツチン
グを行い、ｐ　−ＧａＡｓヘースベー上にコレクタ層を
０．０５Ｉｌａ程度残し、ＣとＦの二重イオン注入（Ｃ
／Ｆ）を行い第１の外部ベース領域８を形成する工程を
示したものである。

第１図（Ｃ）は、その後ＳｉＮ膜を全面にプラズマＣＶ
Ｄ法で堆積した後ＣｚＦ６ガスＲＩＥでエツチングし、
図中９のサイドウオールを形成した後Ｂｅイオンを注入
し８５０°Ｃのランプアニールを４秒間施し、第２の外
部ベース領域１０を形成し、さらにベース抵抗低減のた
めにＺｎ拡散を５５０°Ｃ，３分間行う工程を示したも
のである。外部ベース領域は第１の外部ベース８と第２
の外部ベースｌＯとからなる。

第１図（ｄ）は、外部ベース面積の低減を図るためにフ
ォトリソグラフィによりパタニングを行い、このパタニ
ングしたフォトレジストをマスクにして外部ベース領域
８，１０をＢＣＩｓガスＥＣＲプラズマＲＩＢＥ法で、
少なくとも外部ベース領域８゜１０のＡｌＧａＡｓエミ
ッタ中に形成されているＰ＝Ｎ接合よりも深くまでエツ
チングを行った後ＥＣＲプラズマＳｉＯ□膜１１を埋め
込み、眉間絶縁膜としてＳｉＯ□膜１２をプラズマＣＶ
Ｄ法によって堆積し、更にフォトリソグラフィによりパ
タニングを行い、スペーサリフトオフ法を用いてベース
電極１３を形成する工程を示したものである。本実施例
では、ベース電極金属としてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを用いた
。

第１図（ｅ）は、エミッタ部にフォトリソグラフィによ
りパタニングを行い、層間絶縁膜である５ｉ（１２膜１
２及び埋め込んだＥＣＲプラズマＳｉＯ２膜１１をＣ２
Ｆ６ガスＲＩＥでエツチングすることによりｎ”　　Ｇ
ａＡｓ層２の面出しを行い、通常のリフトオフ法により
エミッタ電極１４を形成し、さらにコレクタ部にフォト
リソグラフィによりパタニングを行い、層間絶縁膜であ
るＳｉｎ、膜１２をエツチングすることによりｒ＞”−
ＧａＡｓ層６の面出しを行いスペーサリフトオフ法でコ
レクタ電極１５を形成する工程を示したものである。本
実施例では、エミッタ電極及びコレクタ電極用の電極金
属としてＡｌＧｅ／　Ｎｉ／Ｔｉ　／　ｐｔ／Ａｕを用
いた。その後、アロイオーミンク処理を３６０°Ｃで行
い、更に素子間分離のためにＨを注入する。

バット配線を施し素子製作工程は終了する。

本実施例の記載では、ＡｌＧａＡｓ　／　ＧａＡｓヘテ
ロ構造材料を用いて説明したが、本発明はバイポーラト
ランジスタの結晶材料を選ばず、本実施例で挙げた他に
も、例えば、ＩｎＰ、　ＧａＰ、また混晶のＴｎＧａＡ
ｓＧａＡｓＰ、　ＩｎＧａＡｓＰ等の■−■族化合物半
導体及び■−ＩＶ族化合物半導体にも適用可能である。

本実施例の記載では、第１の外部ベース形成にＣ／Ｆの
二重イオン注入法を用いたが、Ｃ／　Ａ　ｒの二重イオ
ン注入でも充分適用可能であるが、この場合第２の外部
ベース形成にＢｅ／Ｆの二重イオン注入を行えば、より
効果的である。

本実施例の記載では、第２の外部ベース形成にＡｌＧａ
Ａｓ中での活性化率が比較的高いＢｅを注入ドーパント
とじて用いたが、これは恥でも適用可能である（Ｍｇの
拡散係数もＣよりも大きいので、Ｍｇ系のイオン注入を
第１の外部ベース形成に用いることば困難である）。

本実施例の記載では、コレクタアップ構造のＨＢＴにつ
いて説明したが、本発明はエミッタアップ構造のＨＢＴ
の外部ベースにも適用可能である。

（発明の効果） 叙上のようにコレクタアップ構造ＨＢＴの外部ベース領
域形成において、本発明によれば、拡散係数は大きいが
電気的活性化率の高いＢｅ系イオン注入（Ｍｇ系イオン
注入）と、電気的活性化率は低いが拡散係数が小さいＣ
系イオン注入の両者の利点を有効に生かすために、Ｃ系
のイオン注入を先に行い、その後セルフアライメント技
術やフォトリソグラフィ技術によりＣ系イオン注入に用
いたイオン注入マスクの横幅寸法を広げた形状でＢｅ系
（Ｍｇ系）のイオン注入を行う。この方法で形成される
外部ベースは、ＡｌＧａＡｓエミッタ中のＰ−Ｎ接合は
大部分がＢｅ系イオン注入でつくられるため再結合電流
の少ない良好な接合特性を示し、一方、真性ベース下の
ＡｌＧａＡｓエミック領域周辺部はＢｅの影響が弱まり
真性ＥＢ接合のＡｌＧａＡｓ−エミッタ側へのズレこみ
が抑制される。これにより、コレクタサイズの減少に伴
うｈＦＥの急激な低下をある程度抑えることが可能にな
り、電流利得が高く、高周波特性に優れ、高集積化に適
したコレクタアップ構造ＡｌＧａＡｓ　／　ＧａＡｓ　
ＨＢ　Ｔを提供できる効果を有す

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は、本発明によるｎ−ｐ−ｎ型コ
レクタアップ構造ＨＢＴの一連の製造工程を図示したも
のであり、全て素子断面構造図を示している。 第２図（ａ）、　（ｂ）は、従来の典型的なｎ−ｐ−ｎ
型コレクタアップ構造ＡｌＧａＡｓ　／　ＧａＡｓ系Ｈ
ＢＴ中外部ベース領域の概略図を示したものである。 第３図（ａ）は、Ｂｅ／Ｆ二重イオン注入を行い、８５
０’Ｃ，４秒間のランプアニールを施して外部ベースを
形成したコレクタアップ構造ＨＢＴについて、電流利得
ｈＦ、のコレクタ面積依存性を示したものである（電流
密度；　Ｉ　ＸＩＯ’　Ａ／ｃｍ”　）。 第３図（ｂ）は、Ｃ／Ｆ二重イオン注入を行って外部ベ
ース領域を形成（ランプアニール処理は、９５０°Ｃ２
４秒間）したコレクタアップ構造ＨＢＴについて、ｈＦ
Ｅのコレクタ面積依存性を示したものである（電流密度
；　Ｉ　ＸＩＯ’　Ａ／ｃｍ２）。 ■・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板 ２−−−　ｎ−ＧａＡｓ　（Ｓｉミド−ピング度ｉ　３
　Ｘｌ０１６ｃ＋＋ｒ３）層 ３−　・・Ｎ　−ＡＩＧａＡｓ　（Ｓｉドーピング濃度
；　Ｉ　ＸＩＯ”Ｃｍ−″）層 ４−−　・ｐ　−ＧａＡｓ　（Ｂｅドーピング濃度；２
×１０１８ＣＩｎ−３）層 ５・・・ｎ−ＧａＡｓ（Ｓｉドーピング濃度；Ｉ　ＸＩ
Ｏ”〔−３）層 ６・・・に−ＧａＡｓ　（Ｓｉドーピング濃度；　５　
ＸＩＯ”ｃｍ　−’　）層 ７・・・プラズマＣＶＤ５ｉＯｚ膜 ８・・・第１の外部ベース領域 ９・・・プラズマＣＶＤ５ｉＮ膜サイドウオール１０・
・・第２の外部ベース領域 １１・・・埋め込みＥＣＲプラズマＳｉＯ□膜１２・・
・層間絶縁用プラズマＣＶＤ５ｉＯ□膜１３・・・Ｔｉ
／Ｐｔ／Ａｕヘース電極１４ベー・・ＡｌＧｅ／Ｎｉ／
Ｔｉ／Ｐｔ／＾Ｕエミッタ電極１５　・・・ＡｌＧｅ／
Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕコレクタ電極第１図 （ａ） （ｂ） 弔 コ 図 （ｃ） （ｄ） 、、／”２ □２

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の導電形を有する第１の半導体層と、前記第
   １の半導体層よりもバンドギャップの大きい、第１の導
   電形を有する第２の半導体層から成るエミッタ層、前記
   エミッタ層上に形成された前記第２の半導体層よりもバ
   ンドギャップの小さい、第２の導電形の有する第３の半
   導体層から成るベース層、及び前記ベース層上に形成さ
   れた第１の導電形を有する第４の半導体層から成るコレ
   クタ層から構成されたヘテロ接合バイポーラトランジス
   タにおいて、少なくとも前記第２の半導体層及び第３の
   半導体層を含む領域中に設けられた外部ベース領域は、
   その横方向全体に渡って、第１の外部ベース領域と、第
   ２の外部ベース領域とから成り、前記第２の外部ベース
   領域は、前記第１の外部ベース領域と第３の半導体層中
   の内部ベースの境界よりも外側の横方向全体に渡って第
   １の外部ベース領域中に包含されていること、及び第１
   の外部ベース領域中の第２の導電形を示す不純物中に、
   第２の外部ベース領域中の第２の導電形を示す不純物よ
   りも拡散係数の小さい第２の導電形を示す不純物が含ま
   れていること、及び第２の外部ベース領域中の第２の導
   電形を示す不純物中に第１の外部ベース領域中の第２の
   導電形を示す不純物よりも第２の半導体層中の電気的活
   性化率が高い第２の導電形を示す不純物が含まれている
   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）半導体基板上に、エミッタ層となる第１の導電形
   を有する第１の半導体層と、前記第１の半導体層よりも
   バンドギャップの大きい第１の導電形を有する第２の半
   導体層、この第２の半導体層よりもバンドギャップの小
   さい、ベース層となる第２の導電形を有する第３の半導
   体層、及びコレクタ層となる第１の導電形を有する第４
   の半導体層を順次エピタキシャル成長させた半導体積層
   ウェハにおいて、誘電体膜を全面に堆積させた後、リソ
   グラフィ技術によりパタニングを行い、前記誘電体膜及
   び第４の半導体層を選択的にエッチングして除去し、メ
   サ型構造を形成する工程と、前記エッチングにより露出
   させた半導体層中に少なくとも１種類以上の拡散係数の
   比較的小さな第２の導電形を示す不純物をイオン注入法
   あるいは拡散法により導入し、少なくとも第２の半導体
   層及び第３の半導体層を含む領域に第１の外部ベース領
   域を形成する工程と、誘電体膜を全面に堆積させた後、
   エッチングすることにより前記第４の半導体層中のメサ
   型構造の両側面上に誘電体膜側壁（サイドウォール）を
   形成する工程と、第１の外部ベース領域中の第２の導電
   形を示す不純物よりも拡散係数は大きいが、第１の外部
   ベース領域中の第２の導電形を示す不純物よりも第２の
   半導体層中で多くの第２の導電形を示すキャリアを生じ
   させる第２の導電形を示す不純物を少なくとも１種類以
   上含む不純物を、前記サイドウォールの外側に面する半
   導体層中にイオン注入法あるいは拡散法により導入し、
   第１の外部ベース領域と第３の半導体層中の内部ベース
   との境界よりも外側に第２の外部ベース領域を形成する
   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。
3. （３）請求項２記載の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、第２の半導体層がＡｌＧａＡｓ
   、第３の半導体層がＧａＡｓであり、第１の外部ベース
   領域がＣ（カーボン）系の二重イオン注入法により形成
   され、第２の外部ベース領域がＢｅ（ベリリュウム）系
   の二重イオン注入法あるいはＭｇ（マグネシウム）系の
   二重イオン注入法により形成されることを特徴とするコ
   レクタアップ構造のヘテロ接合バイポーラトランジスタ
   の製造方法。