JPH04123437A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH04123437A
JPH04123437A JP2245011A JP24501190A JPH04123437A JP H04123437 A JPH04123437 A JP H04123437A JP 2245011 A JP2245011 A JP 2245011A JP 24501190 A JP24501190 A JP 24501190A JP H04123437 A JPH04123437 A JP H04123437A
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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。

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置およびその製造方法に係り、特
にエミッタサイズを小さくしても電流増幅率(β)が劣
化しなIIN HB T (t(eterojunet
ionBipolar Transistor)に関す
るものである。
し従来の技術〕 第4図は“AjGaAs保護層を有する完全セル’7ア
ラインAJGaAs /GaAsHBT”信学技報E 
D 89−147,9.67、1989に示された従来
のHBTの断面図である。この図において、21はエミ
ッタキャップ層で、エミッタ電極のコンタクト抵抗値を
下げるためのものである。22はエミッタ層、23は空
乏化したエミッタ層、24はベス層、25はコレクタ層
、26はサブコし2フタ層で、コレクタ層25のエピタ
キシャル層抵抗値とコレクタ抵抗値を下げるためのもの
である。27はプロトン(H)注入により形成した素子
分離用の絶縁領域、28はTi/Pt/Auからなるエ
ミッタ電極、29は5in2からなる第1のサイドウオ
ール、30は5102からなる第2のサイドウオール、
31はA u M nからなるペース電極、32はAu
Ge/Ni/Auからなるコレクタ電極である。
また、第5図は、第4図に示した従来の半導体装置の上
面図であり、第6図(a)〜(、i)はその製造工程を
示す図である。これらの図において、33はプロトン注
入により絶縁化されていないHBTの真性部分、34は
前記真性部分33にある絶縁領域27との界面、35は
Si、N、からなるダミーエミッタ、36は半絶縁性G
aAs基板、37は平坦化エッチバック用し・シストで
ある。
以下、表に各層の詳細なエピタキシャル層造をこのよう
な構造のHBTにおいては、エミッタ電極28から放出
されてコし・フタ電極32に至る電子が、ベース電極3
1からエミッタ電極28に至るホールによって制御され
る。なお、空乏化したエミッタ層23は、外部ベース領
域での表面再結合電流を減少させるためのものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような従来のHBTでは、本来の電流経路に絶縁
領域27との界面34が存在するため、この界面34で
再結合電流が増加し、エミッタサイズを縮小した際に電
流増幅率(β)が劣化する(エミッタサイズ効果)とい
う問題点があった。
また、Si3N4をダミーエミッタ35に用いているた
め、02プラズマ等を用いたレジス)・37の平坦化エ
ッチパック、Si3N4と5i02の選択エッチ等、困
難なプロセスを使用しなければならず、高い歩留りが望
めなかった。
この発明は、上記の問題を解消するためになされたもの
で、エミッタサイズ効果の影響を受けず、素子の微細化
が可能な半導体装置およびその製造方法に関するもので
ある。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置は、島状に形成したエミッタ
電極と、エミッタ電極の外周部を完全に囲んだ空乏化し
たエミッタ層と、エミッタ電極の電気的取り出しのため
に新たに設けた引き出し用配線と、絶縁分離にイオン注
入を用いずに絶縁性人界面の存在しないエミッタ・ペー
ス接合とで構成したものである。
また、この発明に係る半導体装置の製造方法は、サブコ
レクタ層上にコし・フタ層、ベース層、エミッタ層を順
次形成する工程と、各層の素子形成領域の外側に絶縁領
域を環状に形成する工程と、素子形成領域内のエミッタ
層上に島状にエミッタ電極を形成する工程と、このエミ
ッタ電極直下の領域を除いてエミッタ層を除去してベー
ス層を面出しする工程と、ベース層上にペース電極を形
成した後、このベース電極の外周部からベース層までを
除去する工程と、コレクタ層の外周部を除去した後、コ
レクタ層の外周部に蒸着リフトオフ法によりコレクタ電
極を環状に形成する工程と、ECR−CVD装置により
素子全面に絶縁膜を平坦に形成した後、エミッタ電極上
の絶縁膜をスパッタエツチングしてエミッタ電極の頭出
しを行う工程とを含むものである。
〔作用〕
この発明の半導体装置においては、エミッタ電極を島状
に形成し、エミッタ電極の外周部を空乏化したエミ・ツ
タ層で完全に囲い、エミッタ電極の電気的取り出しのた
めに新たに引き出し用配線を設けることによって、エミ
ッタ・ベース接合をイオン注入を用いずに絶縁分離し、
エミッタ・ペス接合に絶縁注入界面が存在せず、細結合
電流が抑制できる。
また、この発明の半導体装置の製造方法においては、ベ
ース電極およびコレクタ電極で囲まれたエミッタ電極を
引き出す際に、ECR−CVD装置により素子全面に絶
縁膜が平坦に形成された後、エミッタ電極上の絶縁膜が
スパッタエツチングされてエミッタ電極の頭出しが行わ
れる。
〔実施例〕
第1図は乙の発明の半導体装置の一実施例を示す上面図
であり、第2図はその縦方向の構造を示す断面図である
これらの図において、1はエミッタキャップ層、2はエ
ミッタ層、3は空乏化したエミッタ層、4はベース層、
5はコし・ツタ層、6はサブコレクタ層、7はゴロトノ
(H)またはボロン(B)のイオン注入により形成した
素子分離用の絶縁領域、8はWSiまたはWからなるエ
ミッタ電極、9はTi/Mo/Auからなるエミッタ引
き出し用配線、10はSiO□からなるサイドウオール
、11はA u M nからなるベース電極、12はA
uGe/ N i / A uからなるコし・ツタ電極
、13.14はT i / M o / A uからな
るベースおよびコし・フタ引き出し用配線、15はEC
R−CVD装置により平坦に形成された絶縁膜である。
次に、動作について説明する。
この発明の構造によるHBTにおいても、エミッタ電極
8からコレクタ電極12に到達する電子をベース電極1
1からエミッタ電極8に到達するホールによって制御す
るという動作原理は従来例と全く同様である。しかし、
この発明のHBTにおいては、素子分離用の絶縁領域7
がコレクタ電極12の外側に環状に形成されているため
、電流経路中に絶縁領域7の界面も存在しない。したが
って、再結合電流も生しにくくなり、エミッタサイズを
縮小しても電流増幅率(β)が劣化せず、素子の微細化
が可能になる。
次に、第3図(a)〜(h)を参照して製造方法につい
て説明する。なお、第3図(a)〜(h)において、第
1図、第2図と同一符号は同一のものを示し、16は絶
縁領域7形成時にマスクとして用いるレジスl−117
はドライエツチング時にマスクとして用いるSiN膜、
18は不要なベス部の除去時にマスクとして用いるレジ
ストである。
まず、サブコレクタ層6.コし・フタ層5.ベス層4.
エミッタ層2.エミッタキャップ層1を順次形成した後
、プロトン(H)またはボロン(B)を素子形成領域の
外側に注入して絶縁領域7を環状に形成する(第3図(
a)) 次に、WSiまたはWを厚み3000人で全面にスパッ
タし、プラズマCVDでSiN膜17を厚み1000λ
で形成した後、レジストをマスクとしてRIEを行うこ
とによって不必要な部分を除去し、島状のエミッタ電極
8をエミッタキャップ層1上に形成する(第3図(b)
) 次に、5INW!A17をマスクとして、エミッタ電極
8の直下の領域を除いてエミッタキャップ層1とエミッ
タ層2の上部をドライエツチングする。
この際、エミ・ツタ層2は、約800ス残す(第3図(
C)) 次に、5i02によってサイドウオール10を形成した
後、残りの工程ツタ層2をドライエツチングしてベース
層4を面出しする(第3図(d))次に、全面にA u
 M n te蒸着し、サイドウオール10の側面に付
着したA u M n ji!A rの斜めイオンミリ
ング−によって除去することによってベス電極11を形
成する(第3図(e))。
次に、ベース電極11の外周部を除く領域上にし・シス
ト18を形成し、このし・シスト18をマスクとして不
要なベース電極11をArのイオンミリングで除去し、
さらにベース層4.コレクタ層5の上部約500人をド
ライエツチングする(第3図(f)) 次に、コレクタ層5の外周部を除く領域上にしジスl−
(図示せず)を形成し、このレジストヲマスクとしてコ
レクタ層5の外周部を除去した後、その外周部に蒸着リ
フトオフ法によって、コレクタ電極12を形成する(第
3図(g))次に、ECR−CVD装置でS10□から
なる絶縁膜15を全面に形成し、装置内でスパッタエツ
チングすることによって、SiN膜17を除去し、さら
にエミッタ電極8の頭出しを行う。そして、頭が出たと
ころでエミッタ引き出し用配線9を蒸着リフトオフ法に
よって形成する(第3図(h))。
すなわち、第1図、第2図に示したように、この発明の
半導体装置は、エミッタ電極8がベース電極11および
コし・ツタ電極12で囲まれた特殊な構造となっている
が、上記の方法で作製すれば素子の製造が容易で、エミ
ッタ電極8の取り出しも容易に行うことができ、製造歩
留りを高くできる。
なお、上記実施例ではGaAs /AjGaAs系のH
BTにライて示したが、InP/In(AjG a A
 s系のHBTについても適用できることはいうまでも
ない。
〔発明の効果〕
この発明の半導体装置は、以上説明したとおり、エミッ
タ電極を島状に形成し、エミ・フク電極の外周部を空乏
化したエミッタ層で完全に囲い、エミッタ電極の電気的
取り出しのために新たに引き出し用配線を設ける乙とに
よって、エミッタ・ベス接合をイオシ注入を用いずに絶
縁分離し、エミッタ・ベース接合に絶縁注入界面が存在
しないので、絶縁注入界面に起因する再結合電流を抑制
でき、エミッタサイズを縮小しても電流増幅率が劣化し
ないため素子の微細化が可能になるという効果がある。
また、この発明に係る半導体装置の製造方法は、サブコ
し・フタ層上にコレクタ層、ベース層、エミッタ層を順
次形成する工程と、各層の素子形成領域の外側に絶縁領
域を環状に形成する工程と、素子形成領域内のエミッタ
層上に島状にエミッタ電極を形成する工程と、このエミ
ッタ電極直下の領域を除いてエミッタ層を除去してベー
ス層を面出しする工程と、ベース層上にベース電極を形
成した後、このベース電極の外周部からベース層までを
除去する工程と、コレクタ層の外周部を除去した後、コ
レクタ層の外周部に蒸着リフトオフ法によりコレクタ電
極を環状に形成する工程と、ECR−CVD装置により
素子全面に絶縁膜を平坦に形成した後、工ξツタ電極上
の絶縁膜をスパッタエツチングしてエミッタ電極の頭出
しを行う工程とを含むので、エミッタ電極の取り出しを
容易に行うことができるほか、上記発明の半導体装置を
高歩留りで得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の半導体装置の一実施例を示す上面図
、第2図は、第1図に示した半導体装置の断面図、第3
図はこの発明の半導体装置の製造方法の一実施例を示す
工程図、第4図は従来の半導体装置の断面図、第5図は
、第4図に示した半導体装置の上面図、第6図は従来の
半導体装置の製造方法を示す工程図である。 図において、1はエミッタキャップ層、2はエミッタ層
、3は空乏化したエミッタ層、4はベス層、5はコレク
タ層、6はサブコレクク層、7は絶縁領域、8はエミッ
タ電極、9はエミッタ引き出し用配線、10はサイドウ
オール、11はベス電極、12はコレクタ電極、13は
ベース引き出し用配線、14はコレクタ引き出し用配線
、15は絶縁膜、16.18はレジスl−,17ば5i
NRである。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄   (外2名)第1図 第 図 j:’iL4ごし几エミックJ/  把婦傭熾    
11 コレクク電0!4 ベース、11      8
::r−ミッタを陪  ]5 絶謙曖第 図 そ しシ゛スト 17:SiN膜 第 図その2 レソスト 第 図 ?只 b 第 図 第 図 手続補正書(自発) 平成 3年 10月 日

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)エミッタ電極を島状に形成し、このエミッタ電極
    の外周部を空乏化したエミッタ層で完全に囲い、前記エ
    ミッタ電極の電気的取り出しのために新たに引き出し用
    配線を設けることによって、エミッタ・ベース接合に絶
    縁注入界面が存在しない構成としたことを特徴とする半
    導体装置。
  2. (2)サブコレクタ層上にコレクタ層、ベース層、エミ
    ッタ層を順次形成する工程と、前記各層の素子形成領域
    の外側に絶縁領域を環状に形成する工程と、前記素子形
    成領域内の前記エミッタ層上に島状にエミッタ電極を形
    成する工程と、このエミッタ電極直下の領域を除いて前
    記エミッタ層を除去して前記ベース層を面出しする工程
    と、前記ベース層上にベース電極を形成した後、このベ
    ース電極の外周部から前記ベース層までを除去する工程
    と、前記コレクタ層の外局部を除去した後、前記コレク
    タ層の外周部に蒸着リフトオフ法によりコレクタ電極を
    環状に形成する工程と、ECR・CVD装置により素子
    全面に絶縁膜を平坦に形成した後、前記エミッタ電極上
    の前記絶縁膜をスパッタエッチングして前記エミッタ電
    極の頭出しを行う工程とを含むことを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08153729A (ja) * 1994-11-28 1996-06-11 Nec Corp バイポーラトランジスタおよびその製造方法

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JPH022625A (ja) * 1988-06-15 1990-01-08 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法

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