JPH06232148A - 積層型半導体装置の製造方法 - Google Patents

積層型半導体装置の製造方法

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JPH06232148A
JPH06232148A JP5015146A JP1514693A JPH06232148A JP H06232148 A JPH06232148 A JP H06232148A JP 5015146 A JP5015146 A JP 5015146A JP 1514693 A JP1514693 A JP 1514693A JP H06232148 A JPH06232148 A JP H06232148A
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JP
Japan
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side wall
layer
ion implantation
mesa
emitter
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JP5015146A
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English (en)
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Yasuhiro Yamaguchi
山口  泰弘
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 積層型半導体装置の製造方法に関し、寄生容
量を低減する為の埋め込みイオン注入領域を形成して
も、メサの側面やガード・リングが悪影響を受けないよ
うにする。 【構成】 基板1上のバッファ層2、サブ・コレクタ層
3、コレクタ層4、ベース層5、エミッタ層6、グレー
デッド層7、グレーデッド層8、キャップ層9をエッチ
ングしてエミッタ・メサを形成し、そのメサの側壁に埋
め込みイオン注入用サイド・ウォールを形成してからベ
ース・コレクタ間容量を低減する為の埋め込みイオン注
入領域12を形成し、埋め込みイオン注入用サイド・ウ
ォールを除去してからメサの側壁を覆うエミッタ・ベー
ス分離用サイド・ウォール13を形成し、サイド・ウォ
ール13の直下に在るエミッタ層6の一部をガード・リ
ング6Aとして残すようにサイド・ウォール13の外側
に在るエミッタ層6を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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(heterojunction bi
polar transistor:HBT)のような
積層型半導体装置の性能を向上させるのに好適な製造方
法に関する。
【0002】例えば、HBTは次世代の超高速素子とし
て期待され、現在、多くの研究が進行しているところで
あるが、ベース・コレクタ間容量が大きいことに起因す
る動作速度の低下が見られるので、その欠点の解消と、
それを実現する為の問題を解消しなければならない。
【0003】
【従来の技術】近年、分子線エピタキシャル成長(mo
lecular beam epitaxy:MBE)
法や有機金属化学気相堆積(metalorganic
chemical vapour depositi
on:MOCVD)法などに依る薄膜半導体結晶の成長
技術が著しく進歩して、格子整合性が良好なGaAs/
AlGaAsやGaAs/InGaAsなどのヘテロ接
合を容易に形成することができるようになり、それを応
用した能動素子として、高い電流駆動能力及び高速動作
性をもつ例えばHBTなどが注目されている。
【0004】この種の半導体装置では、通常、所要の領
域に対応する半導体層を積層して構成されるので、例え
ばHBTでは、種々な目的を達成する為の半導体層が介
在することはあるが、少なくともコレクタ層、ベース
層、エミッタ層が積層されている。
【0005】そのような各半導体層のうち、エミッタ層
はベース電極を取り出す為にベース層の一部を表出させ
る必要から、また、ベース層はコレクタ電極を取り出す
為にコレクタ層の一部を表出させる必要から、それぞれ
メサをなすようにエッチングされ、所謂、階段状メサ構
造となるように形成される。
【0006】前記したHBTでは、その高速動作性能を
阻害する因子が種々存在し、その一つとして、ベース・
コレクタ間容量が挙げられる。これを低減するには、コ
レクタ層に於ける真性領域、即ち、エミッタ・メサの直
下に対応する領域を除き、イオンを注入して不活性化す
ることが行われ、このイオン注入された領域を埋め込み
イオン注入領域と呼ばれている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記の埋め込みイオン
注入領域を形成するには、エミッタ・メサを形成してか
ら、イオン種としてB+ ,H+ ,O+ を用い、ランダム
なイオン注入を行っている。従って、イオンは、エミッ
タ・メサの側壁、或いは、ベース層表面に於ける再結合
を防止する為にエミッタ層の一部を残して構成したガー
ド・リングにも注入されてダメージを与える。
【0008】エミッタ・メサの側壁にイオンが注入され
てダメージを与えられた場合、エミッタ・メサの側壁に
於けるキャリヤの減少、注入に依って生じた欠陥がキャ
リヤをトラップするなどの問題が起こり、また、ガード
・リングにイオンが注入されてダメージを与えられた場
合、ベース層との界面が近い為、その欠陥に依ってキャ
リヤの再結合が起き易くなる。
【0009】本発明は、埋め込みイオン注入領域を形成
しても、エミッタ・メサの側面やガード・リングが悪影
響を受けないようにする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明では、埋め込みイ
オン注入領域を形成するに際し、エミッタ・メサの側面
を覆うサイド・ウォール絶縁膜を設け、また、全面に注
入されるイオンのビーム角度を半導体装置の表面に略垂
直な方向とすることで課題を解決している。即ち、本発
明に依る積層型半導体装置の製造方法に於いては、
【0011】(1)基板(例えば基板1)上に積層成長
された半導体層(例えばバッファ層2、サブ・コレクタ
層3、コレクタ層4、ベース層5、エミッタ層6、グレ
ーデッド層7、グレーデッド層8、キャップ層9など)
の表面からエッチングを行ってメサ(例えばエミッタ・
メサ)を形成する工程と、次いで、前記メサの側壁を覆
う埋め込みイオン注入用サイド・ウォール(例えば埋め
込みイオン注入用サイド・ウォール11)を形成してか
らイオンを打ち込んで接合容量などの寄生容量(例えば
ベース・コレクタ間容量)を低減する為の埋め込みイオ
ン注入領域(例えば埋め込みイオン注入領域12)を形
成する工程と、次いで、前記埋め込みイオン注入用サイ
ド・ウォールの除去してから新たに前記メサの側壁を覆
う分離用サイド・ウォール(例えばエミッタ・ベース分
離用サイド・ウォール13)を形成する工程と、次い
で、前記分離用サイド・ウォールの直下に在る半導体層
(例えばエミッタ層6の一部)をガード・リング(例え
ばガード・リング6A)として残すように前記分離用サ
イド・ウォールの外側に在るその半導体層を除去する工
程とが含まれてなることを特徴とするか、或いは、
【0012】(2)前記(1)に於いて、埋め込みイオ
ン注入領域を形成する為のイオン注入がメサの側壁と平
行な方向に行われることを特徴とする。
【0013】
【作用】前記手段を採ることに依り、埋め込みイオン注
入領域が形成されて寄生容量が低減されるのは云うまで
もなく、しかも、エミッタ・メサの側面、或いは、ガー
ド・リングにイオンが注入されることはなく、従って、
イオン注入欠陥に起因するキャリヤの減少や再結合など
の問題が解消されるので、性能の劣化や信頼性の低下は
起こらない。
【0014】
【実施例】図1乃至図6は本発明一実施例を解説する為
の工程要所に於けるHBTを表す要部切断側面図であ
り、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。
【0015】図1参照 1−(1) MBE法を適用することに依り、基板1上にバッファ層
2、サブ・コレクタ層3、コレクタ層4、ベース層5、
エミッタ層6、グレーデッド層7、グレーデッド層8、
キャップ層9を形成する。
【0016】基板1並びに前記形成した各半導体層に於
ける主要なデータを例示すると次の通りである。 基板1について 材料:半絶縁性GaAs バッファ層2について 材料:i−GaAs 厚さ:300〔nm〕
【0017】 サブ・コレクタ層3について 材料:n+ −GaAs 不純物濃度:5×1018〔cm-3〕 厚さ:500〔nm〕 コレクタ層4について 材料:n−GaAs 不純物濃度:3×1016〔cm-3〕 厚さ:500〔nm〕
【0018】 ベース層5について 材料:p+ −GaAs 不純物濃度:4×1019 厚さ:70〔nm〕 エミッタ層6について 材料:n−AlGaAs 不純物濃度:5×1017 厚さ:150〔nm〕
【0019】 グレーデッド層7について 材料:n−GaAs 不純物濃度:5×1018〔cm-3〕 厚さ:50〔nm〕 グレーデッド層8について 材料:n−InGaAs 不純物濃度:5×1019〔cm-3〕 厚さ:50〔nm〕
【0020】 キャップ層9について 材料:n+ −InGaAs(y=0.5) 不純物濃度:5×1019〔cm-3〕 厚さ:60〔nm〕乃至70〔nm〕
【0021】尚、GaAsからなるグレーデッド層7及
びInGaAsからなるグレーデッド層8は、AlGa
Asからなるエミッタ層6にInGaAsからなるキャ
ップ層9を直接積層することは困難であることから、材
料的にグレーデッドにすることを意図して設けたもので
ある。
【0022】図2参照 2−(1) スパッタリング法を適用することに依り、厚さが例えば
400〔nm〕のWSi膜を形成する。
【0023】2−(2) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、及び、
エッチング・ガスをCF4 +O2 とするドライ・エッチ
ング法を適用することに依り、前記工程2−(1)で形
成したWSi膜のパターニングを行ってエミッタ電極1
0を形成掏る。尚、エミッタ電極10は、幅を例えば2
〔μm〕、長さを例えば5〔μm〕とする。
【0024】2−(3) エッチング・ガスをCl2 ガスとするドライ・エッチン
グ法を適用することに依り、エミッタ電極10をマスク
にしてキャップ層9からエミッタ層6に達するメサ・エ
ッチングを行う。このメサ・エッチングに於いては、メ
サの外側にエミッタ層6が厚さ例えば30〔nm〕乃至
80〔nm〕の範囲で残るようにし、その残ったエミッ
タ層6のうち、メサの近傍に在る部分がガード・リング
となるものである。
【0025】図3参照 3−(1) 化学気相堆積(chemical vapor dep
osition:CVD)法を適用することに依り、厚
さ例えば0.5〔μm〕のSiO2 からなる絶縁膜を形
成する。
【0026】3−(2) エッチング・ガスをCF4 +CHF3 とするドライ・エ
ッチング法を適用することに依り、前記工程3−(1)
で形成した絶縁膜の異方性エッチングを行い、エミッタ
電極10を含むメサの側面に埋め込みイオン注入用サイ
ド・ウォール11を残して他を除去する。
【0027】埋め込みイオン注入用サイド・ウォール1
1の垂直方向の高さは、この後、実施されるイオン注入
に於けるイオン加速エネルギに依ってはイオンが貫通し
ない程度にすることが必要であり、その高さの調整は、
エミッタ電極10の厚さを選択することで容易に行うこ
とができる。尚、イオン加速エネルギは、イオン注入さ
れた不純物のガウシャン分布に於けるピーク値Rp と略
比例する。
【0028】3−(3) イオン注入法を適用することに依り、イオン加速エネル
ギを例えば340〔keV〕、ドーズ量を例えば1.5
×1011〔cm-2〕としてB+ を垂直に打ち込んで埋め込
みイオン注入領域12を形成する。ここで、半導体を不
活性にする為のイオンとして熱的に安定なB+ を用いた
が、これは他のイオン、例えばH+ などを用いることも
できるが、H+ は熱的に不安定で、例えば、イオン注入
後の欠陥を解消する為の熱処理に依って半導体層が活性
化されてしまう場合がある。また、埋め込みイオン注入
領域12の深さとしては、サブ・コレクタ層3の表面に
達するように選択することが好ましい。
【0029】図4参照 4−(1) 埋め込みイオン注入用サイド・ウォール11を除去して
から、改めて同じ工程を経てエミッタ・ベース分離用サ
イド・ウォール13を形成する。但し、エミッタ・ベー
ス分離用サイド・ウォール13の厚さは、埋め込みイオ
ン注入用サイド・ウォール11よりも薄く、例えば0.
2〔μm〕程度とする。
【0030】図5参照 5−(1) エッチャントをリン酸系エッチング液とするウエット・
エッチング法を適用することに依り、エミッタ・ベース
分離用サイド・ウォール13で覆われた部分から外側に
残って表出されているエミッタ層6のエッチングを行っ
てベース層5の一部を表出させる。ここで、エミッタ・
ベース分離用サイド・ウォール13の下になっているエ
ミッタ層6の部分がガード・リング6Aであり、また、
ベース層5の前記表出された一部が外部ベース領域であ
る。
【0031】5−(2) 真空蒸着法を適用することに依り、厚さが例えば10
〔nm〕/200〔nm〕であるCr/Au膜を形成す
る。 5−(3) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、並び
に、Arイオンを用いたイオン・ミリング法を適用する
ことに依り、前記工程5−(2)で形成したCr/Au
膜のパターニングを行ってベース電極14を形成する。
【0032】図6参照 6−(1) 引き続いて、イオン・ミリング法を継続して適用し、ベ
ース電極14の外側に在るベース層5を除去することに
依ってコレクタ層4の一部を表出させる。 6−(2) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、並び
に、エッチャントをリン酸系エッチング液とするウエッ
ト・エッチング法を適用することに依り、コレクタ層4
のエッチングを行ってサブ・コレクタ層3に達するリセ
ス4Aを形成する。
【0033】6−(3) 前記工程6−(2)に於いて、リセス4Aを形成した際
のマスクとして用いたレジスト膜を残した状態で真空蒸
着法を適用することに依り、厚さが例えば20〔nm〕
/350〔nm〕のAuGe/Au膜を形成する。 6−(4) 例えばアセトンなどのレジスト剥離液中に浸漬すること
に依ってレジスト膜をその上のAuGe/Au膜と共に
剥離・除去するリフト・オフ法を適用し、AuGe/A
u膜のパターニングを行い、リセス4A内にコレクタ電
極15を形成して完成する。
【0034】前記のようにして製造されたHBTは、埋
め込みイオン注入領域12を形成する為のイオン注入を
行う際、エミッタ・メサの側壁及びガード・リングは、
埋め込みイオン注入用サイド・ウォール11の存在に依
って保護されているので、打ち込まれるイオンに依って
ダメージを受けることは皆無である。
【0035】前記実施例に於いては、HBTを挙げて説
明したが、他に多くの改変を実現することができ、例え
ば同様な構造の積層型半導体装置であって、イオンを注
入することに依って寄生容量を低減する為の不活性領域
を形成する必要があるものについては、本発明を同様に
適用することで性能の劣化を有効に防ぐことができるの
は云うまでもない。
【0036】
【発明の効果】本発明に依る積層型半導体装置に於いて
は、基板上に積層成長された半導体層の表面からエッチ
ングを行ってメサを形成し、メサの側壁を覆う埋め込み
イオン注入用サイド・ウォールを形成してからイオンを
打ち込んで寄生容量を低減する為の埋め込みイオン注入
領域を形成し、埋め込みイオン注入用サイド・ウォール
を除去してから新たにメサの側壁を覆う分離用サイド・
ウォールを形成し、分離用サイド・ウォールの直下に在
る半導体層をガード・リングとして残すように分離用サ
イド・ウォールの外側に在るその半導体層を除去する。
【0037】前記構成を採ることに依り、埋め込みイオ
ン注入領域が形成されて寄生容量が低減されるのは云う
までもなく、しかも、エミッタ・メサの側面、或いは、
ガード・リングにイオンが注入されることはなく、従っ
て、イオン注入欠陥に起因するキャリヤの減少や再結合
などの問題が解消されるので、性能の劣化や信頼性の低
下は起こらない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【図2】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【図3】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【図4】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【図5】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【図6】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るHBTを表す要部切断側面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 バッファ層 3 サブ・コレクタ層 4 コレクタ層 4A リセス 5 ベース層 6 エミッタ層 6A ガード・リング 7 グレーデッド層 8 グレーデッド層 9 キャップ層 10 エミッタ電極 11 埋め込みイオン注入用サイド・ウォール 12 埋め込みイオン注入領域 13 エミッタ・ベース分離用サイド・ウォール 14 ベース電極 15 コレクタ電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に積層成長された半導体層の表面か
    らエッチングを行ってメサを形成する工程と、 次いで、前記メサの側壁を覆う埋め込みイオン注入用サ
    イド・ウォールを形成してからイオンを打ち込んで接合
    容量などの寄生容量を低減する為の埋め込みイオン注入
    領域を形成する工程と、 次いで、前記埋め込みイオン注入用サイド・ウォールの
    除去してから新たに前記メサの側壁を覆う分離用サイド
    ・ウォールを形成する工程と、 次いで、前記分離用サイド・ウォールの直下に在る半導
    体層をガード・リングとして残すように前記分離用サイ
    ド・ウォールの外側に在るその半導体層を除去する工程
    とが含まれてなることを特徴とする積層型半導体装置の
    製造方法。
  2. 【請求項2】埋め込みイオン注入領域を形成する為のイ
    オン注入がメサの側壁と平行な方向に行われることを特
    徴とする請求項1記載の積層型半導体装置の製造方法。
JP5015146A 1993-02-02 1993-02-02 積層型半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH06232148A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6355947B1 (en) 1998-08-20 2002-03-12 Nec Corporation Heterojunction bipolar transistor with band gap graded emitter
US7176098B2 (en) 2004-03-10 2007-02-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor element and method for fabricating the same
US8232156B2 (en) 2010-11-04 2012-07-31 International Business Machines Corporation Vertical heterojunction bipolar transistors with reduced base-collector junction capacitance
WO2026078968A1 (ja) * 2024-10-08 2026-04-16 株式会社村田製作所 バイポーラトランジスタ及びバイポーラトランジスタの製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6355947B1 (en) 1998-08-20 2002-03-12 Nec Corporation Heterojunction bipolar transistor with band gap graded emitter
US7176098B2 (en) 2004-03-10 2007-02-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor element and method for fabricating the same
US8232156B2 (en) 2010-11-04 2012-07-31 International Business Machines Corporation Vertical heterojunction bipolar transistors with reduced base-collector junction capacitance
US8338863B2 (en) 2010-11-04 2012-12-25 International Business Machines Corporation Vertical heterojunction bipolar transistors with reduced base-collector junction capacitance
WO2026078968A1 (ja) * 2024-10-08 2026-04-16 株式会社村田製作所 バイポーラトランジスタ及びバイポーラトランジスタの製造方法

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