JPH0373540A - 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
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ及びその製造方法Info
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- JPH0373540A JPH0373540A JP1209825A JP20982589A JPH0373540A JP H0373540 A JPH0373540 A JP H0373540A JP 1209825 A JP1209825 A JP 1209825A JP 20982589 A JP20982589 A JP 20982589A JP H0373540 A JPH0373540 A JP H0373540A
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- Japan
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- semiconductor layer
- gaas
- collector
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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。
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、超高速へ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る。
びその製造方法に関するものである。
(従来の技術)
メサ型1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・アンプ構
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。
ミッタが半導体表面側に設けられたエミッタ・アンプ構
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5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f。
要な指数である電流利得遮断周波数f。
及び最高発振周波数f。、の向上を図るには、ベース・
コレクタ接合容量CICの低減力さ不可欠であるが、寄
生容量が著しく少ないコレクタ・アップ構造が接合容I
Cm cの低減には極めて有利である(例えば、F’
ROCEED[にS OF THE IEEE、 vo
l、 70゜No、1. p、19〜p、24) 、こ
れに加えて、コレクタ・アップ構造は、工くツタを半導
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。
コレクタ接合容量CICの低減力さ不可欠であるが、寄
生容量が著しく少ないコレクタ・アップ構造が接合容I
Cm cの低減には極めて有利である(例えば、F’
ROCEED[にS OF THE IEEE、 vo
l、 70゜No、1. p、19〜p、24) 、こ
れに加えて、コレクタ・アップ構造は、工くツタを半導
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・アンプ構造が最適であ
る。
る。
この様に、コレクタ・アンプ構造は、超高速化5高集積
化に優れているが、トランジスタとして動作する真性ト
ランジスタ以外の領域へのキャリア注入を抑制するため
の外部ベース領域を形成する必要があり、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0例えば、■
−■族化合物半導体を用いたヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ(以下HBTと呼ぶ)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より、真性トラ
ンジスタ部分のへテロP−N接合の障壁電位とワイドバ
ンドギャップ中ホモP−N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−n型At
GaAs/GaAsHBTでは、C,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ワイドバン
ドギャップAlGaAsエミッタ中にP−N接合を形成
し、素子製作が行われている(例えば、Electro
nicsLettsrs、 vat、 2L p、 3
15〜316.1986 ) aしかしながら、N形A
lGaAs層中にナクセブタ不純物のイオン注入により
形成されたP−N接合は、MBE等のエピタキシャル成
長により形成された接合よりもn値が高く、再結合電流
成分が多いことが良く知られている(例えば、J、 A
ppl、 Phys、。
化に優れているが、トランジスタとして動作する真性ト
ランジスタ以外の領域へのキャリア注入を抑制するため
の外部ベース領域を形成する必要があり、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0例えば、■
−■族化合物半導体を用いたヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ(以下HBTと呼ぶ)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より、真性トラ
ンジスタ部分のへテロP−N接合の障壁電位とワイドバ
ンドギャップ中ホモP−N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−n型At
GaAs/GaAsHBTでは、C,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ワイドバン
ドギャップAlGaAsエミッタ中にP−N接合を形成
し、素子製作が行われている(例えば、Electro
nicsLettsrs、 vat、 2L p、 3
15〜316.1986 ) aしかしながら、N形A
lGaAs層中にナクセブタ不純物のイオン注入により
形成されたP−N接合は、MBE等のエピタキシャル成
長により形成された接合よりもn値が高く、再結合電流
成分が多いことが良く知られている(例えば、J、 A
ppl、 Phys、。
vol、 62(7)、 p、3042〜3046.1
987) 、真性トランジスタEB接合との障壁電位の
差によりキャリア注入を抑制するためには、このような
外部ベース^lGaAs P −N接合の再結合電流成
分が少ないことが要求されるが、実際、イオン注入で形
成したP−N接合は再結合電流成分が多く、十分にキャ
リア注入を抑制することができない。
987) 、真性トランジスタEB接合との障壁電位の
差によりキャリア注入を抑制するためには、このような
外部ベース^lGaAs P −N接合の再結合電流成
分が少ないことが要求されるが、実際、イオン注入で形
成したP−N接合は再結合電流成分が多く、十分にキャ
リア注入を抑制することができない。
特に、高電流密度[1では外部ベースAlGaAsダイ
オードが動作してしまい、リーク電流が増大し、トラン
ジスタ特性が著しく低下する。
オードが動作してしまい、リーク電流が増大し、トラン
ジスタ特性が著しく低下する。
以下、図面を用いてコレクタ・アップ構造HBTの従来
形外部ベース製作方法を具体的に示す。
形外部ベース製作方法を具体的に示す。
第3図(a)、(ロ)は、従来の典型的なfi−p−n
型コレクタ・アップ構造^lGaAs / GaAs系
HBT中外部ベース領域の概略図を示したものである。
型コレクタ・アップ構造^lGaAs / GaAs系
HBT中外部ベース領域の概略図を示したものである。
第3図(3)は、半絶縁性のGaAs基板l上にn+−
GaAS (Siドーピング)層2を0.7n、 N
−AIlliaAi(Siドーピング)層3を0.5n
、 p″″−GaAS (Beドーピング)層4を0.
In、 n−GaAS(5iドーピング)層5を0.3
g、 n” −GaAs (Siドーピング)層6を0
.15n分子線エピタキシャル成長(MBE)法により
順次エピタキシャル成長させたウェハ全面に5iOJj
7をプラズマCVD法により堆積させた後、フォトリン
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stow膜をCJa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BCI!ガスECRプラズマRrB
E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9
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
ために、特にAlGaAs中では有効であることが知ら
れている(Appl、 Phys、 Lett、、 v
ol、52゜p、1493〜p、1495.1988)
、この様な効果はBe/Pの二重イオン注入法でもl
i?!!されている。注入後、800〜900℃の短時
間(1〜10+)ランプアニールを施し、注入ドーパン
トを活性化させる。
GaAS (Siドーピング)層2を0.7n、 N
−AIlliaAi(Siドーピング)層3を0.5n
、 p″″−GaAS (Beドーピング)層4を0.
In、 n−GaAS(5iドーピング)層5を0.3
g、 n” −GaAs (Siドーピング)層6を0
.15n分子線エピタキシャル成長(MBE)法により
順次エピタキシャル成長させたウェハ全面に5iOJj
7をプラズマCVD法により堆積させた後、フォトリン
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stow膜をCJa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BCI!ガスECRプラズマRrB
E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9
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
ために、特にAlGaAs中では有効であることが知ら
れている(Appl、 Phys、 Lett、、 v
ol、52゜p、1493〜p、1495.1988)
、この様な効果はBe/Pの二重イオン注入法でもl
i?!!されている。注入後、800〜900℃の短時
間(1〜10+)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3図中)は、その後SiN膜を全面にプラズマCVD
法で堆積した後CアF、ガスRIEでエツチングし、図
中12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。
法で堆積した後CアF、ガスRIEでエツチングし、図
中12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。
外部ベース領域9中のP−N接合は、Be/Fイオン注
入法注形法されているので、エピタキシャル成長により
形成されたEB接合と較べてn値が高く、再結合電流成
分が支配的であるため、特に高電流密度6I域において
リーク電流が増大し、トランジスタ特性の著しい低下を
引き起こす。
入法注形法されているので、エピタキシャル成長により
形成されたEB接合と較べてn値が高く、再結合電流成
分が支配的であるため、特に高電流密度6I域において
リーク電流が増大し、トランジスタ特性の著しい低下を
引き起こす。
(発明が解決しようとする課11)
従来のコレクタ・アップ形HBTにおいては、イオン注
入で形成したワイドバンドギャップ外部ベース中P−N
接合のn(aが高く、再結合′rji流成分が多いため
、特に、高電流密度領域において外部ベースからのリー
ク電流が増大し、トランジスタ特性が著しく低下すると
いう問題があった。
入で形成したワイドバンドギャップ外部ベース中P−N
接合のn(aが高く、再結合′rji流成分が多いため
、特に、高電流密度領域において外部ベースからのリー
ク電流が増大し、トランジスタ特性が著しく低下すると
いう問題があった。
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、外部ベースと真性トランジスタの境界部
に高抵抗領域を設けることにより、イオン注入で形成し
たAlGaAs P −N接合のリーク電流を抑制し、
電流利得6高周波特性に優れたトランジスタを提供する
ことにある。
、その目的は、外部ベースと真性トランジスタの境界部
に高抵抗領域を設けることにより、イオン注入で形成し
たAlGaAs P −N接合のリーク電流を抑制し、
電流利得6高周波特性に優れたトランジスタを提供する
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の半導体層から成るエミツタ層、前記エミツタ
層上に形成された前記第1の半導体層よりもバンドギャ
ップの小さい、第2の導電形を有する第2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R電形を有する第3の半導体層から戒るコレクタ層を
含む半導体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1の半導体層及び
第2の半導体層を含む領域中に設けられた外部ベース領
域と、少なくとも前記第1の半導体層及び第2の半導体
層を含む領域中の真性トランジスタの境界部分に、キャ
リア補償効果によって生成された高抵抗領域が設けられ
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。
する第1の半導体層から成るエミツタ層、前記エミツタ
層上に形成された前記第1の半導体層よりもバンドギャ
ップの小さい、第2の導電形を有する第2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R電形を有する第3の半導体層から戒るコレクタ層を
含む半導体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1の半導体層及び
第2の半導体層を含む領域中に設けられた外部ベース領
域と、少なくとも前記第1の半導体層及び第2の半導体
層を含む領域中の真性トランジスタの境界部分に、キャ
リア補償効果によって生成された高抵抗領域が設けられ
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、本発明は第1の導電形を有する第1の半導体層
から成るエミツタ層、前記エミツタ層上に形成された前
記第1の半導体層よりもバンドギャップの小さい、第2
の導電形を有する第2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
3の半導体層から成るコレクタ層を含む半導体層から構
成されたヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、
パタニングを行いコレクタ層をエツチングすることでメ
サ型構造を形成する工程と、前記メサ型構造のコレクタ
層側面とエツチングされた領域に埋め込まれた誘電体膜
との間に生じる極微細寸法の溝孔を通して0゛(酸素)
イオンを注入する工程と、ついで高温アニール処理を施
すことにより、外部ベース領域と真性トランジスタ領域
の微細寸法境界部にキャリア補償効果によって高抵抗領
域を生成させ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。
から成るエミツタ層、前記エミツタ層上に形成された前
記第1の半導体層よりもバンドギャップの小さい、第2
の導電形を有する第2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
3の半導体層から成るコレクタ層を含む半導体層から構
成されたヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、
パタニングを行いコレクタ層をエツチングすることでメ
サ型構造を形成する工程と、前記メサ型構造のコレクタ
層側面とエツチングされた領域に埋め込まれた誘電体膜
との間に生じる極微細寸法の溝孔を通して0゛(酸素)
イオンを注入する工程と、ついで高温アニール処理を施
すことにより、外部ベース領域と真性トランジスタ領域
の微細寸法境界部にキャリア補償効果によって高抵抗領
域を生成させ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。
(作用)
外部ベース中P−N接合には再結合電流成分が多く、十
分にキャリア注入を抑制することができない点を解決す
るために、本発明では、このP−N接合の外側に高抵抗
領域を設けることによって、外部ベースからのリーク電
流を抑制でき、良好なトランジスタ特性を有するHBT
をうることかできる。
分にキャリア注入を抑制することができない点を解決す
るために、本発明では、このP−N接合の外側に高抵抗
領域を設けることによって、外部ベースからのリーク電
流を抑制でき、良好なトランジスタ特性を有するHBT
をうることかできる。
外部ベースの外側、すなわち外部ベースと真性トランジ
スタの境界部に高抵抗領域を設けるためには、自らはキ
ャリアを発生しない不活性イオン種をイオン注入して、
その際生じる注入ダメージによる半導体結晶欠陥に起因
するトラップ準位を利用してキャリアを補償する方策が
有効であると考えられる。
スタの境界部に高抵抗領域を設けるためには、自らはキ
ャリアを発生しない不活性イオン種をイオン注入して、
その際生じる注入ダメージによる半導体結晶欠陥に起因
するトラップ準位を利用してキャリアを補償する方策が
有効であると考えられる。
GaAs、AIGaAsにおいては、キャリア補償効果
を有し、半絶縁化をもたらすイオン種としては、H7Q
’、 8’等が良く用いられているが、実際のプロセス
工程上の高温熱処理を考慮すると、注入ダメージによる
結晶欠陥は回復し、キャリア補償効果が半減する。しか
し、この中でも0°イオンは、特にAIGaAs中で、
900℃程度の高温アニールを施すことにより深い準位
が生じ、これによりキャリア補償効果が増大する。一方
、GaAs中では、高温アニールを施しても深い準位が
生じることはなく、反対に、注入ダメージによる半導体
結晶欠陥に起因する準位が消滅してしまいキャリア補償
効果が半減する(Appl、 Phys、 Lett、
、 vol、52. p、395〜397゜1988)
。
を有し、半絶縁化をもたらすイオン種としては、H7Q
’、 8’等が良く用いられているが、実際のプロセス
工程上の高温熱処理を考慮すると、注入ダメージによる
結晶欠陥は回復し、キャリア補償効果が半減する。しか
し、この中でも0°イオンは、特にAIGaAs中で、
900℃程度の高温アニールを施すことにより深い準位
が生じ、これによりキャリア補償効果が増大する。一方
、GaAs中では、高温アニールを施しても深い準位が
生じることはなく、反対に、注入ダメージによる半導体
結晶欠陥に起因する準位が消滅してしまいキャリア補償
効果が半減する(Appl、 Phys、 Lett、
、 vol、52. p、395〜397゜1988)
。
ところで、ここで問題となるのは、この高抵抗領域を外
部ベースと真性トランジスタの微細寸法境界領域に設け
るために、0゛イオンを選択的に微細寸法境界領域に注
入する方法である。この高抵抗領域が必要以上に外部ベ
ースに広がると、素子特性に重要な影響を与えるベース
抵抗が著しく増大して、初期の目的が達成されなくなっ
てしまうことは言うまでもない、従って、2外部ベース
と真性トランジスタの微細寸法境界領域にのみ0°イオ
ンが選択的に注入される必要性が生じる。
部ベースと真性トランジスタの微細寸法境界領域に設け
るために、0゛イオンを選択的に微細寸法境界領域に注
入する方法である。この高抵抗領域が必要以上に外部ベ
ースに広がると、素子特性に重要な影響を与えるベース
抵抗が著しく増大して、初期の目的が達成されなくなっ
てしまうことは言うまでもない、従って、2外部ベース
と真性トランジスタの微細寸法境界領域にのみ0°イオ
ンが選択的に注入される必要性が生じる。
このための最も有効な手段と考えられるのが、セルファ
ライン的に注入マスクを形成する方法であり、第2図に
示すように、コレクタメサの両側にECRプラズマ法と
リフトオフ法によりSing等の誘電体膜を設番す、上
記半導体層5,6と誘電体膜の間にリフトオフの際に生
じる溝孔を通して01イオンを注入し、外部ベースと真
性トランジスタの微細寸法境界領域に高抵抗領域を形成
することが可能になる。
ライン的に注入マスクを形成する方法であり、第2図に
示すように、コレクタメサの両側にECRプラズマ法と
リフトオフ法によりSing等の誘電体膜を設番す、上
記半導体層5,6と誘電体膜の間にリフトオフの際に生
じる溝孔を通して01イオンを注入し、外部ベースと真
性トランジスタの微細寸法境界領域に高抵抗領域を形成
することが可能になる。
この様な高抵抗領域をAfGaAs外部ベースと真性ト
ランジスタの境界部に導入することによりイオン注入で
形成したP−N接合に起因するリーク電流が抑制され、
電流利得、高周波特性に優れたコレクタ・アップ構造^
lGaAs/ GaAs HB Tを提供できるように
なる。
ランジスタの境界部に導入することによりイオン注入で
形成したP−N接合に起因するリーク電流が抑制され、
電流利得、高周波特性に優れたコレクタ・アップ構造^
lGaAs/ GaAs HB Tを提供できるように
なる。
以下、図面に基づき実施例について説明する。
なお、本発明では、P−N接合のリーク電流抑制を図る
ことができる高抵抗領域を主に外部ベースの横方向の外
側に設けた場合について説明したが、同様な高抵抗領域
を外部ベースの深さ方向の外側に設けてP−N接合のリ
ーク電流を抑制することも十分に可能である。これば、
Be/F二重イオン注入を行い外部ベースを形成した直
後、このBe/Fの投影飛程(Projected R
ange)よりも深く04イオンを注入することで、外
部ベースの下側に高抵抗領域が容易に形成される。
ことができる高抵抗領域を主に外部ベースの横方向の外
側に設けた場合について説明したが、同様な高抵抗領域
を外部ベースの深さ方向の外側に設けてP−N接合のリ
ーク電流を抑制することも十分に可能である。これば、
Be/F二重イオン注入を行い外部ベースを形成した直
後、このBe/Fの投影飛程(Projected R
ange)よりも深く04イオンを注入することで、外
部ベースの下側に高抵抗領域が容易に形成される。
また、本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、種々の変更があるいは改
良を行いうろことは言うまでもない。
明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の変更があるいは改
良を行いうろことは言うまでもない。
(実施例)
次に、本発明の実施例を図面とともに説明する。
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0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/GaAs半導体結晶を
例にとって説明する。
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0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/GaAs半導体結晶を
例にとって説明する。
第1図(6)は、半絶縁性のGaAs基板1上にn゛−
GaAs (Siドーピング濃度; 3 X 10 ’
@cm−” )層2を0.7nSN −AIGaAs
(Slドーピング濃度i 1 XIO”C13)層3
を0.5ns p’ −GaAs (Beドーピング濃
度i 2 XIO”am−”)層4をO、l、n、 n
−GaAs (Siドーピング濃度; I X101
?cm−”)層5を0.3n、イーGaAs (Siド
ーピング濃度;5 XIO”cm−’)層6を0.15
n分子線エピタキシャル成長(MBE)法により順次エ
ピタキシャル成長させたウェハ全面にSlow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。
GaAs (Siドーピング濃度; 3 X 10 ’
@cm−” )層2を0.7nSN −AIGaAs
(Slドーピング濃度i 1 XIO”C13)層3
を0.5ns p’ −GaAs (Beドーピング濃
度i 2 XIO”am−”)層4をO、l、n、 n
−GaAs (Siドーピング濃度; I X101
?cm−”)層5を0.3n、イーGaAs (Siド
ーピング濃度;5 XIO”cm−’)層6を0.15
n分子線エピタキシャル成長(MBE)法により順次エ
ピタキシャル成長させたウェハ全面にSlow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(ロ)は、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(PR)8
をマスクに上記5lot膜7をC1Fi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BCIsガスBCRプラズマRIBE法でエツ
チングを行い、p4′−GaAsベース層4上にコレク
タ層を0.05〜0.1n残し、BeとFの二重イオン
注入(Be/F)を行い、外部ベース領域9を形成する
工程を示したものである。
を行い、このパタニングしたフォトレジスト(PR)8
をマスクに上記5lot膜7をC1Fi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BCIsガスBCRプラズマRIBE法でエツ
チングを行い、p4′−GaAsベース層4上にコレク
タ層を0.05〜0.1n残し、BeとFの二重イオン
注入(Be/F)を行い、外部ベース領域9を形成する
工程を示したものである。
第1図(C)は、ECRプラズマ堆積装置を用いて、S
i[14と0.ガスから低温(室温)で5IOJIを全
面に堆積し、リフトオフ法により、上記メサエッチング
されたコレクタ半導体上の片側段差部分を上記S10□
膜10で埋め込み、この1sio□膜とコレクタ半導体
の間に生じる片側V字形の溝孔10aを通して、0゛イ
オンを注入し、高抵抗領域11を形成する工程を示した
ものである。ECRプラズマ堆積堆積層いて堆積した5
ill膜は、側面に堆積した部分が極めて脆弱であると
いう性質を有している0本実施例では、リフトオフを行
う前に、バッファーフッ#(肝: NH,F−1: 1
20)で30秒間ウェットエツチングを行い、臘弱な側
面の510g膜を取り除くことでリフトオフを容易にし
た。これら一連の工程において、5iot膜10とコレ
クタ半導体5,6の間に図中に示した欅な片側V字形の
溝孔10aが形成されるが、これは、上記ECRプラズ
マ堆積装置を用いて低温で堆積して、リフトオフを行い
、5rOx膜を埋め込んだ場合にのみ容易に、しかも再
現性良く形成される。他の誘電体膜堆積方法、例えば、
CVD及びプラズマCVD法では、低温で高品質な誘電
体膜を再現性良く堆積することは困難であり、また、ス
パッタ法を用いれば低温で誘電体膜を堆積することが可
能となるが、ECRプラズマ法で堆積した誘電体膜で見
られるような、側面のみ脆弱な膜が生成され効果的にエ
ツチングされた後リフトオフされることで再現性の良い
溝孔を形成することは困難である。1字形溝孔のなす角
度は、20〜30度であることが知られている。
i[14と0.ガスから低温(室温)で5IOJIを全
面に堆積し、リフトオフ法により、上記メサエッチング
されたコレクタ半導体上の片側段差部分を上記S10□
膜10で埋め込み、この1sio□膜とコレクタ半導体
の間に生じる片側V字形の溝孔10aを通して、0゛イ
オンを注入し、高抵抗領域11を形成する工程を示した
ものである。ECRプラズマ堆積堆積層いて堆積した5
ill膜は、側面に堆積した部分が極めて脆弱であると
いう性質を有している0本実施例では、リフトオフを行
う前に、バッファーフッ#(肝: NH,F−1: 1
20)で30秒間ウェットエツチングを行い、臘弱な側
面の510g膜を取り除くことでリフトオフを容易にし
た。これら一連の工程において、5iot膜10とコレ
クタ半導体5,6の間に図中に示した欅な片側V字形の
溝孔10aが形成されるが、これは、上記ECRプラズ
マ堆積装置を用いて低温で堆積して、リフトオフを行い
、5rOx膜を埋め込んだ場合にのみ容易に、しかも再
現性良く形成される。他の誘電体膜堆積方法、例えば、
CVD及びプラズマCVD法では、低温で高品質な誘電
体膜を再現性良く堆積することは困難であり、また、ス
パッタ法を用いれば低温で誘電体膜を堆積することが可
能となるが、ECRプラズマ法で堆積した誘電体膜で見
られるような、側面のみ脆弱な膜が生成され効果的にエ
ツチングされた後リフトオフされることで再現性の良い
溝孔を形成することは困難である。1字形溝孔のなす角
度は、20〜30度であることが知られている。
このECRプラズマ法で堆積したSiO□膜10の膜厚
は、イオン注入した0*に対して充分なストツピングパ
ワー(Stopping power)が得られる程度
の厚さとし、かつコレクタ上にプラズマCVD法で堆積
したStow膜7よりも厚くならないものとする。
は、イオン注入した0*に対して充分なストツピングパ
ワー(Stopping power)が得られる程度
の厚さとし、かつコレクタ上にプラズマCVD法で堆積
したStow膜7よりも厚くならないものとする。
また、01イオンの注入エネルギーは、Be/F二重イ
オン注入で形成したP−N接合よりも深くなる欅に選ぶ
ものとする。
オン注入で形成したP−N接合よりも深くなる欅に選ぶ
ものとする。
第1図(ψは、二重イオン注入したBs”を活性化させ
るために850℃のランプアニールを5秒間程度施した
後、ECRプラズマ法で堆積した5lot膜10をC1
F&ガスRIEでエツチングし、半導体面9を露呈させ
た後、SiN膜を全面にプラズマCVD法で堆積し、C
*Fiガス及びSF、ガスのRIBでエツチングし、図
中12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℃、3分間、開責法で行い、
p形高濃度層(10!・elm−”程度H3を形成させ
る工程を示したものである。このとき、サイドウオール
12の横幅は高抵抗領域11よりも厚くなるように作製
し、Zn拡散が高抵抗領域11の外側から行われるもの
とする0本実施例では、このサイドウオール12の横幅
は0.15a程度とした。
るために850℃のランプアニールを5秒間程度施した
後、ECRプラズマ法で堆積した5lot膜10をC1
F&ガスRIEでエツチングし、半導体面9を露呈させ
た後、SiN膜を全面にプラズマCVD法で堆積し、C
*Fiガス及びSF、ガスのRIBでエツチングし、図
中12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℃、3分間、開責法で行い、
p形高濃度層(10!・elm−”程度H3を形成させ
る工程を示したものである。このとき、サイドウオール
12の横幅は高抵抗領域11よりも厚くなるように作製
し、Zn拡散が高抵抗領域11の外側から行われるもの
とする0本実施例では、このサイドウオール12の横幅
は0.15a程度とした。
先に述べた欅に、O′″注入したAjGaAsll域は
850℃の高温アニールを施すと深い準位が生じるが、
GaAs中では、この様な深い準位が生じることはなく
、むしろ注入ダメージによる結晶欠陥が回復しキャリア
補償効果が低減される。従って、高抵抗領域11が存在
していてもGaAaベース抵抗の増加はほとんどないも
のと考えられる。
850℃の高温アニールを施すと深い準位が生じるが、
GaAs中では、この様な深い準位が生じることはなく
、むしろ注入ダメージによる結晶欠陥が回復しキャリア
補償効果が低減される。従って、高抵抗領域11が存在
していてもGaAaベース抵抗の増加はほとんどないも
のと考えられる。
第1図(e)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
9.13をactsガスECRプラズマRIBE法で、
少なくとも外部ベース領域の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プラズマ堆積堆積層り、s i o
z 1114を埋め込み、更に眉間絶縁膜として5in
I膜15をプラズマCVD法によって堆積し、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16を形成する工程を示したも
のである0本実施例では、ベース電極金属としてτi/
Pt/^Uを用いた。
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
9.13をactsガスECRプラズマRIBE法で、
少なくとも外部ベース領域の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プラズマ堆積堆積層り、s i o
z 1114を埋め込み、更に眉間絶縁膜として5in
I膜15をプラズマCVD法によって堆積し、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16を形成する工程を示したも
のである0本実施例では、ベース電極金属としてτi/
Pt/^Uを用いた。
第1図(f)は、工ξツ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Sing膜15
及び埋め込んだBCRプラズマsio*膜14をCth
ガスおよびSP、ガスのRIEでエツチングすることに
よりri’ −GaAs層2の面出しを行い、層間絶縁
膜として510g膜15をプラズマCVD法によって堆
積し、スペーサリフトオフ法によりエミッタ電極17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SlO!Wj41
5をエツチングすることによりn” −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18
を形成する工程を示したものである0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AuG
e/Ni/Tt/Pt/Auを用いた。その後、アロイ
オーミック処理を360’Cで行い、更に素子間分離の
ために11”を注入する。パッド配線を施し素子製作工
程は終了する。
りパタニングを行い、層間絶縁膜であるSing膜15
及び埋め込んだBCRプラズマsio*膜14をCth
ガスおよびSP、ガスのRIEでエツチングすることに
よりri’ −GaAs層2の面出しを行い、層間絶縁
膜として510g膜15をプラズマCVD法によって堆
積し、スペーサリフトオフ法によりエミッタ電極17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SlO!Wj41
5をエツチングすることによりn” −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18
を形成する工程を示したものである0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AuG
e/Ni/Tt/Pt/Auを用いた。その後、アロイ
オーミック処理を360’Cで行い、更に素子間分離の
ために11”を注入する。パッド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、外部ベース形成にBe/Fの二重
イオン注入法を用いたが、二重イオン注入法を用いると
、Be”の単独注入よりもAlGaAs中での活性化率
が増加し、良好な注入プロファイルが得られることがわ
かっている。二重イオン注入の組合せとしては、本実施
例で用いたBe/Fの他にもBe/ P 、 Be/
Asでもほぼ同様な効果が期待できる。また、p形ドー
パントとしては、C,Mgも有効である。
イオン注入法を用いたが、二重イオン注入法を用いると
、Be”の単独注入よりもAlGaAs中での活性化率
が増加し、良好な注入プロファイルが得られることがわ
かっている。二重イオン注入の組合せとしては、本実施
例で用いたBe/Fの他にもBe/ P 、 Be/
Asでもほぼ同様な効果が期待できる。また、p形ドー
パントとしては、C,Mgも有効である。
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H
BTの外部ベースにも適用可能である。
ついて説明したが、本発明はエミッタ・アップ構造のH
BTの外部ベースにも適用可能である。
(発明の効果)
コレクタ・アップ構造HBTの外部ベース領域形成にお
いて、本発明では、真性トランジスタとP形ドーパント
(Be、 Mg等)をイオン注入した外部ベース領域と
の境界部に横幅微細寸法の高抵抗領域を設けることによ
り、外部ベースP−N接合に起因するリーク電流が抑制
でき、電流利得、高周波特性に優れた良好なコレクタ・
アップ構造AlGaAs、/GaAs HB Tを提供
できるようになる。
いて、本発明では、真性トランジスタとP形ドーパント
(Be、 Mg等)をイオン注入した外部ベース領域と
の境界部に横幅微細寸法の高抵抗領域を設けることによ
り、外部ベースP−N接合に起因するリーク電流が抑制
でき、電流利得、高周波特性に優れた良好なコレクタ・
アップ構造AlGaAs、/GaAs HB Tを提供
できるようになる。
第1図(a)〜(0は、本発明によるn−p−n型コレ
クタ・アップ構造へテロ接合バイポーラトランジスタの
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図は、0゛イオン注入によって横幅微細寸法の高抵
抗領域を形成するために、ECR埋め込み5lotとコ
レクタメサの間に生じた溝孔を利用したイオン注入マス
クの概略図を示したものである。 第3図(a)、 (b)は、従来の典型的なQ−p−n
型コレクタ・アンプ構造AlGaAs/GaAsヘテロ
接合バイポーラトランジスタの外部ベース領域の概略図
を示したものである。 1・・・半絶縁性GaAs基板 2 ・−・r: −GaAs (Siドーピング濃度;
3X10’・cm−’)層 3−−−N−^lGaAs (Siドーピング濃度;
I XIO”C13)層 4 ・・・p’ −GaAs (Beドーピング濃度;
2 XIO”C13)層 5 ・・・n −GaAs (Siドーピング濃度;
I Xl0I?c13)層 6−−−n”−GaAs (54ド一ピング濃度、5’
X10”C11)層 7 ・ ・ 8 ・ ・ 9 ・ ・ 10・ ・ 10a ・ 11・ ・ 12・ ・ 13・ ・ 14・ ・ 15・ ・ 16・ ・ 17・ ・ 18・ ・ ・7”ラス? CV DSi、O1膜 ・フォトレジスト(PR) ・Be/F二重イオン注入で形成した外部ベース・04
イオン注入マスク用ECR埋め込み5tot膜・溝孔 ・0°イオン注入によって形成した斉抵抗領域・プラズ
マCVD5iNサイドウオール・Zn拡散を行った高濃
度層 ・EB容量低減用ECR埋め込みSiOヨ膜′・層間絶
縁用プラズマCV DSIOt膜・τi/Pt/^Uベ
ース電極 ・AuGe/ Ni/Tl/Pt/Au工Qツタ電極・
AuGe/Ni/Tl/Pt/Auコレクタ電極第 1 図 第 図 聾4 第 2図 第 図 n”−GaAs S、 L GaAs
クタ・アップ構造へテロ接合バイポーラトランジスタの
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図は、0゛イオン注入によって横幅微細寸法の高抵
抗領域を形成するために、ECR埋め込み5lotとコ
レクタメサの間に生じた溝孔を利用したイオン注入マス
クの概略図を示したものである。 第3図(a)、 (b)は、従来の典型的なQ−p−n
型コレクタ・アンプ構造AlGaAs/GaAsヘテロ
接合バイポーラトランジスタの外部ベース領域の概略図
を示したものである。 1・・・半絶縁性GaAs基板 2 ・−・r: −GaAs (Siドーピング濃度;
3X10’・cm−’)層 3−−−N−^lGaAs (Siドーピング濃度;
I XIO”C13)層 4 ・・・p’ −GaAs (Beドーピング濃度;
2 XIO”C13)層 5 ・・・n −GaAs (Siドーピング濃度;
I Xl0I?c13)層 6−−−n”−GaAs (54ド一ピング濃度、5’
X10”C11)層 7 ・ ・ 8 ・ ・ 9 ・ ・ 10・ ・ 10a ・ 11・ ・ 12・ ・ 13・ ・ 14・ ・ 15・ ・ 16・ ・ 17・ ・ 18・ ・ ・7”ラス? CV DSi、O1膜 ・フォトレジスト(PR) ・Be/F二重イオン注入で形成した外部ベース・04
イオン注入マスク用ECR埋め込み5tot膜・溝孔 ・0°イオン注入によって形成した斉抵抗領域・プラズ
マCVD5iNサイドウオール・Zn拡散を行った高濃
度層 ・EB容量低減用ECR埋め込みSiOヨ膜′・層間絶
縁用プラズマCV DSIOt膜・τi/Pt/^Uベ
ース電極 ・AuGe/ Ni/Tl/Pt/Au工Qツタ電極・
AuGe/Ni/Tl/Pt/Auコレクタ電極第 1 図 第 図 聾4 第 2図 第 図 n”−GaAs S、 L GaAs
Claims (2)
- (1)第1の導電形を有する第1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1の半
導体層よりもバンドギャップの小さい、第2の導電形を
有する第2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3の半導体
層から成るコレクタ層を含む半導体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1の半導体層及び第2の半導体層を含む領域中に
設けられた外部ベース領域と、少なくとも前記第1の半
導体層及び第2の半導体層を含む領域中の真性トランジ
スタの境界部分に、キャリア補償効果によって生成され
た高抵抗領域が設けら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)第1の導電形を有する第1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1の半
導体層よりもバンドギャップの小さい、第2の導電形を
有する第2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3の半導体
層から成るコレクタ層を含む半導体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、パタニング
を行いコレクタ層をエッチングすることでメサ型構造を
形成する工程と、前記メサ型構造のコレクタ層側面とエ
ッチングされた領域に埋め込まれた誘電体膜との間に生
じる極微細寸法の溝孔を通してO^+(酸素)イオンを
注入する工程と、ついで高温アニール処理を施すことに
より、外部ベース領域と真性トランジスタ領域の微細寸
法境界部にキャリア補償効果によって高抵抗領域を生成
させ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1209825A JPH0373540A (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1209825A JPH0373540A (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0373540A true JPH0373540A (ja) | 1991-03-28 |
Family
ID=16579243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1209825A Pending JPH0373540A (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | ヘテロ接合バイポーラトランジスタ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0373540A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100660560B1 (ko) * | 2005-05-13 | 2006-12-22 | (주)주호상사 | 플라이 릴의 스풀 |
| CN103632940A (zh) * | 2012-08-23 | 2014-03-12 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种半导体器件的制造方法 |
-
1989
- 1989-08-14 JP JP1209825A patent/JPH0373540A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100660560B1 (ko) * | 2005-05-13 | 2006-12-22 | (주)주호상사 | 플라이 릴의 스풀 |
| CN103632940A (zh) * | 2012-08-23 | 2014-03-12 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种半导体器件的制造方法 |
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