JP2008227221A - Heterojunction bipolar transistor and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超高速集積回路を実現する上で有用なヘテロ接合バイポーラトランジスタ(Heterojunction Bipo1ar Transistor、以下、HBTとする。)に関する。 The present invention relates to a heterojunction bipolar transistor (hereinafter referred to as HBT) that is useful in realizing an ultrahigh-speed integrated circuit.
HBTの高周波性能を向上させるためには、ベース抵抗とコレクタ容量を削減することが重要である。従来、コレクタ容量を削減する手法の一つとして、ベース電極下のコレクタ層の一部を、誘電率の低い絶縁材料に置き換える手法が提案されている。これを実現する最も簡便な手法として、コレクタメサ領域の形成時にサイドエッチングを実施し、ベース電極下にアンダーカット構造を形成する手法がある。 In order to improve the high-frequency performance of the HBT, it is important to reduce the base resistance and the collector capacitance. Conventionally, as one technique for reducing the collector capacitance, a technique has been proposed in which a part of the collector layer under the base electrode is replaced with an insulating material having a low dielectric constant. As the simplest method for realizing this, there is a method in which side etching is performed at the time of forming the collector mesa region and an undercut structure is formed under the base electrode.
図12は、従来のHBTの断面図である。図12では、上記のアンダーカット構造を形成する手法を用いて製作されたHBTの一例を示している。図12において、1は半絶縁性InP基板、2はInGaAsとInPから形成されるN+型InGaAs/InPサブコレクタ層、3はInGaAs、InAlGaAsおよびInPから形成されるN−型InGaAs/InAlGaAs/InPコレクタ層、4はP+型InGaAsベース層、5はN型InPエミッタ層、6はP−型InGaAsエミッタキャップ層であり、9はコレクタ電極、10はベース電極、11はエミッタ電極である。また、7はエミッタメサ構造の周辺部における再結合電流を抑制するためのInPレッジ層構造、8はInPレッジ層構造7の表面を保護するための絶縁保護膜である。絶縁保護膜8は、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜などが用いられる。更に、15はHBT全体を保護するための絶縁保護膜であり、BCB(benzocyclobutene)やポリイミドなどが用いられる。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional HBT. FIG. 12 shows an example of an HBT manufactured using the above-described technique for forming an undercut structure. In FIG. 12, 1 is a semi-insulating InP substrate, 2 is an N + type InGaAs / InP subcollector layer formed from InGaAs and InP, and 3 is an N − type InGaAs / InAlGaAs / InP formed from InGaAs, InAlGaAs, and InP. The collector layer, 4 is a P + -type InGaAs base layer, 5 is an N-type InP emitter layer, 6 is a P − -type InGaAs emitter cap layer, 9 is a collector electrode, 10 is a base electrode, and 11 is an emitter electrode.
図12に示す従来のHBTは、エミッタ電極11の形成、エミッタメサ構造の形成、ベース電極10の形成、コレクタメサ領域の形成、コレクタ電極9の形成、そして、素子間分離メサ形成を行った後に、BCBなどの絶縁保護膜15をスピン・コーティングすることによって実現される。コレクタメサ領域を形成する際にサイドエッチングを行うと、アンダーカット構造16が形成され、アンダーカット構造16に誘電率の低い絶縁保護膜15が埋め込まれることによって、コレクタ容量が削減されることになる。
In the conventional HBT shown in FIG. 12, after forming the
アンダーカット構造16を形成してコレクタ容量を削減する上記手法は、比較的簡便に実施できることが長所といえる。しかしながら、プロセス中にサイドエッチング量をモニターすることができないことから、意図した寸法のアンダーカット構造16を高精度に実現することが困難であるという欠点を有している。例えば、サイドエッチング量が意図した以上に大きくなると、P+型InGaAsベース層4の表面とベース電極10との接触面積が著しく減少してしまい、ベース電極10に内在している応力などによって、ベース電極10自体が剥離してしまうことさえある。このため、サイドエッチング量をむやみに増やすことができず、コレクタ容量を大幅に削減することが難しい。
It can be said that the above-described method of reducing the collector capacity by forming the
そこで、上記欠点を克服する手法として、コレクタメサ領域を形成した後にコレクタメサ領域外を誘電率の低い絶縁体で埋め込み、しかる後に、ベース電極を形成する手法が提案されている(非特許文献1参照)。ベース電極は、半導体ベース層上と埋め込まれた絶縁体上にまたがって形成されるので、機械的強度を気にする必要はない。基本的に、コレクタ容量は、コレクタメサ領域を形成する際に用いられるエッチング・マスクのパターン寸法に依存し、ベース電極の寸法や形成工程には影響されない。図13は、従来の他のHBTの断面図である。図13では、上記のコレクタメサ領域外に絶縁体で埋め込む手法を用いて製作されたHBTの一例を示している。なお、図12に示すHBTと同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。図13において、14はコレクタメサ領域外に埋め込まれた絶縁体である埋め込み層である。埋め込み層14は、シリコン酸化物、BCB、あるいは、ポリイミドなどの絶縁材料から形成される。図13から分かるように、ベース電極10はP+型InGaAsベース層4と埋め込み層14上に形成されており、基本的に、コレクタメサ領域面積がベース電極10の寸法や形状に左右されることはない。
Therefore, as a technique for overcoming the above drawbacks, a technique has been proposed in which the collector mesa region is formed, the outside of the collector mesa region is filled with an insulator having a low dielectric constant, and then the base electrode is formed (see Non-Patent Document 1). . Since the base electrode is formed over the semiconductor base layer and the embedded insulator, there is no need to worry about mechanical strength. Basically, the collector capacitance depends on the pattern size of the etching mask used when forming the collector mesa region, and is not affected by the size of the base electrode or the formation process. FIG. 13 is a cross-sectional view of another conventional HBT. FIG. 13 shows an example of an HBT manufactured using a technique of embedding with an insulator outside the collector mesa region. In addition, the same number is attached | subjected to the structure similar to HBT shown in FIG. 12, and description is abbreviate | omitted. In FIG. 13,
図14乃至図21は、図13に示すHBTを実現する製造工程を示す断面図である。以下、図13に示すHBTを製造する製造工程の一例を説明する。まず、図14に示すように、HBTエピタキシャル基板上にWなどの金属をスパッタ法により堆積し、エミッタ電極11を形成する。次に、図15に示すように、エミッタメサ構造を形成するためのフォトレジスト・マスクを形成し、誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング(以下、ICP−RIEとする。)法を用いて、N型InPエミッタ層5の途中までエッチングを行い、その後、フォトレジスト・マスクを除去する。ここで、N型InPエミッタ層5の一部を残す理由は、P+型InGaAsベース層4の表面を暴露しないことによって、ベース電極10の形成直前までベース層界面を保護することである。更に、別の理由として、残されたN型InPエミッタ層5を用いてInPレッジ層構造7を形成し、エミッタメサ構造の周辺部の再結合電流を抑制することである。次に、図16に示すように、コレクタメサ領域を形成するため、フォトレジスト・マスク18を形成し、ICP−RIE法により、残されたN型InPエミッタ層5、P+型InGaAsベース層4およびN−型InGaAs/InAlGaAs/InPコレクタ層3を連続的に除去する。(ちなみに非特許文献1では、エミッタメサ構造にシリコン酸化膜からなる厚めのサイドウォール(Sidewall)を形成し、これをエッチング・マスクに用いる手法がとられている。)
次に、図17に示すように、コレクタメサ領域の形成後に、半導体に比べて誘電率の低いシリコン酸化物などの埋め込み層14をコレクタメサ領域外に埋め込む。これを実現する手法としては、図16に示したフォトレジスト・マスク18を残した状態でスパッタ法により埋め込み層14を堆積し、その後、フォトレジスト・マスク18をリフトオフ除去する手法がある。別の手法としては、図16に示すフォトレジスト・マスク18を除去した後に埋め込み層14を堆積し、コレクタメサ領域に該当する部分の埋め込み層14だけを選択的にエッチング除去する手法もある。あるいは、埋め込み層14を厚く堆積し、これを平坦化した後に、ウエハ全面をエッチバックすることによってコレクタメサ領域を頭出しする手法もある。その後、シリコン酸化物などの埋め込み層14を埋め込んだ後にベース電極10を形成すれば所望のメサ構造が得られることになるが、その前に、エミッタメサ構造とベース電極10との電気的絶縁を確保するために、絶縁保護膜8を形成する。なお、絶縁保護膜8としては、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜などが利用されるが、どちらの絶縁材料を利用するかは、ベース電極10の形成方法などに依存する。そして、エミッタメサ構造を包含するようにフォトレジスト・マスク17を形成し、反応性イオンエッチング(以下、RIEとする。)法により絶縁保護膜8を選択的に除去する。(ちなみに非特許文献1では、エミッタメサ構造にシリコン酸化膜からなる薄めのサイドウォールを形成することによって、ベース電極10との電気的絶縁を確保している。)
そして、図18に示すように、残された絶縁保護膜8をマスクにして、N型InPエミッタ層5を除去し、P+型InGaAsベース層4の表面を暴露すれば、InPレッジ層構造7を形成することができる。ちなみに、絶縁保護膜8は、InPレッジ層構造7の表面を保護し安定化させる役割も担っている。次に、図19に示すように、フォトレジスト・マスク17を除去し、Pt/WあるいはTi/Wからなるベース電極10を蒸着法やスパッタ法などによって堆積する。ここで、PtやTiは、P+型InGaAsベース層4とのコンタクト特性を良好にするために用いられており、数nm程度の薄い膜で良い。一方、W金属は、ベース電極10自体の抵抗値を下げるために用いられており、数百nm程度と比較的厚く堆積する必要がある。次に、図20に示すように、エミッタメサ構造上などの不要なPt/WあるいはTi/WをRIE法により除去する。そして、図21に示すように、絶縁保護膜8と埋め込み層14を開口し、N+型InGaAs/InPサブコレクタ層2上にコレクタ電極9を形成する。更に、素子間分離メサ形成を実施し、BCBやポリイミドなどの絶縁保護膜15をスピン・コーティングすれば、図13に示したHBTを実現することができる。
Next, as shown in FIG. 17, after the collector mesa region is formed, a buried
Then, as shown in FIG. 18, by using the remaining insulating
しかしながら、上述した従来の他のHBTの製造方法を用いることによって、ベース電極10の形成とは独立にコレクタメサ領域を形成することが可能となり、コレクタメサ領域をより一層微細化することが可能となる結果、コレクタ容量を大幅に削減できると期待できるものの、上記の製造方法では、複雑なプロセス工程を経た後、ベース電極10を形成しなければならないことから、良好で均一なベース・コンタクト特性を再現性良く実現することが難しいといった問題があった。これから、素子の微細化や集積回路の大規模化を困難にする虞を否定できないといった問題があった。
However, by using another conventional HBT manufacturing method described above, the collector mesa region can be formed independently of the formation of the
以下、上記の問題点を具体的に説明する。まず、上記の製造方法では、P+型InGaAsベース層4の表面を暴露するために、N型InPエミッタ層5を選択性ウェットエッチングで除去する必要があるが、エッチングが完了したかどうかを判断することが大変難しい。これは、図17から分かるように、エッチングするN型InPエミッタ層5領域がミクロン単位の寸法しかないためである。一般に、InP/InGaAs系半導体では、半導体膜の干渉色が材料に依存して(可視光領域で)変化することから、選択性ウェットエッチングの終点判定を目視で確認することができる。しかしながら、図13に示した従来の他のHBTでは、エッチング領域がミクロン単位の寸法しかないことから、終点判定を目視で判断することは不可能である。従って、事前に厚膜などを使ってエッチング速度を求めておき、適当なエッチング時間を設定した上でウェットエッチングを実施する必要がある。しかしながら、微細で複雑な構造においては、エッチング速度が、事前に求めておいた値とは異なることが往々にして生じる。例えば、N型InPエミッタ層5は、絶縁保護膜8を堆積した際や、絶縁保護膜8をRIE法などで除去した際に、表面が著しく改質されることがあり、ウェットエッチング速度が大きく変化する場合がある。また、コレクタメサ領域と埋め込み層14との境界に着目すると、埋め込み層14を形成する際にもN型InPエミッタ層5への損傷は避けられないので、これによりエッチング特性が変化するおそれもある。更に、実際は、コレクタメサ領域と埋め込み層14との境界付近は平坦ではなく、ある程度の段差が生じているので、これも、安定したウェットエッチングの実現に対してマイナス要因となる。仮に、エッチング速度が予想以上に少なければ、N型InPエミッタ層5の一部が残りベース電極10のコンタクト特性を著しく損なう危険性がある。逆に、N型InPエミッタ層5を完全に除去するためにエッチング時間を必要以上とれば、絶縁保護膜8下のInPレッジ層構造7にもサイドエッチングが入ってしまい、InPレッジ層構造7の幅が縮小してしまう。こうなるとInPレッジ層構造7の機能が低下し、エミッタメサ構造の周辺部の再結合電流を十分に抑制することができなくなり、電流利得の劣化を招くことになる。予め、InPレッジ層構造7の幅を広めに設定しておけば、たとえサイドエッチングが入りすぎたとしても、レッジ機能の著しい劣化を回避することはできる。しかしながら、これは、コレクタメサ領域を拡大させることになるので、コレクタ容量削減という本来の目的に対してはマイナスに働くことになる。更に、過剰なエッチングにより、コレクタメサ領域と埋め込み層14との境界が侵食される危険性もある。以上のことから、図13に示した従来の他のHBTでは、P+型InGaAsベース層4の表面を制御性良く暴露することが難しく、良好なベース・コンタクト特性を再現性良く実現することが困難となる。
Hereinafter, the above problem will be described in detail. First, in the above manufacturing method, it is necessary to remove the N-type
また、図19と図20を比較すれば分かるように、エミッタメサ構造上のベース電極10を除去する必要がある。しかしながら、エミッタの微細化が進むと、エミッタメサ構造の頭出しに対するエッチング条件が厳しくなることが予想される。図13に示した従来の他のHBTでは、より高精度な条件出しを行う必要があり、素子の微細化とともにプロセス難易度が急激に増加することが懸念される。これから、素子の微細化や集積回路の大規模化を困難にする虞を否定できないといった問題があった。
Further, as can be seen by comparing FIG. 19 and FIG. 20, it is necessary to remove the
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、良好なコンタクト特性を有するベース電極を再現性良く実現できるヘテロ接合バイポーラトランジスタとその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide a heterojunction bipolar transistor capable of realizing a base electrode having good contact characteristics with good reproducibility and a method for manufacturing the same.
上記目的達成のため、本発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、半導体基板上に、コレクタ層、ベース層およびエミッタ層が順次積層されたヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、前記エミッタ層は、レッジ層構造を備え、ベース電極は、第1のベース電極と第2のベース電極から構成されており、前記第1のベース電極は、コレクタメサ領域の外周部を自己整合的に規定しつつ、前記レッジ層構造と接触し、前記第2のベース電極の一部が、前記第1のベース電極上に形成され、かつ、前記第2のベース電極の残りの部分が、前記コレクタメサ領域外に形成された絶縁体上に形成されていることを特徴としている。 To achieve the above object, in the heterojunction bipolar transistor according to the present invention, in the heterojunction bipolar transistor in which a collector layer, a base layer, and an emitter layer are sequentially stacked on a semiconductor substrate, the emitter layer has a ledge layer structure. The base electrode is composed of a first base electrode and a second base electrode, and the first base electrode is in contact with the ledge layer structure while defining the outer periphery of the collector mesa region in a self-aligning manner. And a part of the second base electrode is formed on the first base electrode, and a remaining part of the second base electrode is formed on the insulator formed outside the collector mesa region. It is characterized by being formed.
また、請求項2に記載のように、請求項1に記載の本発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、前記エミッタ層を形成する材料は、InP、InAlP、InGaP、InGaAsP、InAlAs、InAlGaAsのいずれかであることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the heterojunction bipolar transistor according to the first aspect of the present invention, the material forming the emitter layer is any one of InP, InAlP, InGaP, InGaAsP, InAlAs, and InAlGaAs. It is characterized by being.
また、請求項3に記載のように、請求項1乃至2のいずれかに記載の本発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、前記ベース層を形成する材料は、InGaAs、InGaAsP、InAlGaAs、GaAsSb、InGaAsSb、AlGaAsSbのいずれかであることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the heterojunction bipolar transistor according to the first or second aspect of the present invention, the material forming the base layer is InGaAs, InGaAsP, InAlGaAs, GaAsSb, InGaAsSb. Or AlGaAsSb.
また、請求項4に記載のように、請求項1乃至3のいずれかに記載の本発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、前記絶縁体を形成する材料は、シリコン酸化物、BCB(benzocyclobutene)、ポリイミドのいずれかであることを特徴としている。
Further, as described in
また、請求項5に記載のように、請求項1乃至4のいずれかに記載の本発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、前記第1のベース電極を形成する材料が、前記ベース層を形成する材料とオーミック接触を形成する第1の金属と、前記エミッタ層を形成する材料とショットキー接触を形成する第2の金属とを含むことを特徴としている。
Further, in the heterojunction bipolar transistor according to the present invention as set forth in
また、請求項6に記載のように、請求項5に記載の本発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、前記第1の金属は、前記エミッタ層に接触しないことを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the heterojunction bipolar transistor according to the fifth aspect of the present invention, the first metal does not contact the emitter layer.
また、請求項7に記載のように、請求項5または6に記載の本発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、前記第2の金属は、前記エミッタ層に接触していることを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, in the heterojunction bipolar transistor according to the fifth or sixth aspect of the present invention, the second metal is in contact with the emitter layer.
また、請求項8に記載のように、請求項5乃至7のいずれかに記載の本発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、前記第2の金属が、WあるいはWSiであることを特徴としている。
In addition, as described in
また、請求項9に記載のように、請求項1乃至8のいずれかに記載の本発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法では、前記エミッタ層の途中までエッチングして形成されたエミッタメサ構造上に絶縁保護膜を堆積する工程と、前記エミッタメサ構造を包含する第1のエッチング・マスクを前記絶縁保護膜上に形成した後、前記絶縁保護膜を選択的にエッチングする工程と、残された前記絶縁保護膜をエッチング・マスクとして用いて、前記エミッタ層をエッチング除去することによって、レッジ層構造を形成し、かつ、ベース層表面を暴露する工程と、前記第1のエッチング・マスクを残した状態で、前記第1のベース電極を形成する材料を蒸着法あるいはスパッタ法によって堆積し、しかる後に、リフトオフ法を用いて前記第1のエッチング・マスクを除去することによって、ベース層表面にレッジ層側壁部と接触した前記第1のベース電極を形成する材料を残す工程と、前記エミッタメサ構造を包含する第2のエッチング・マスクを用いて、前記第1のベース電極を形成する材料、前記ベース層および前記コレクタ層を順次エッチングすることによって、前記コレクタメサ領域を前記第1のベース電極に対して自己整合的に形成する工程と、前記コレクタメサ領域外に、前記コレクタメサ領域の側壁に接するように、前記絶縁体を形成する工程と、前記第1のベース電極および前記絶縁体上に前記第2のベース電極を形成する工程とを含むことを特徴としている。 According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to the first aspect of the present invention, the emitter mesa structure formed by etching partway through the emitter layer is provided. Depositing an insulating protective film on the insulating protective film; forming a first etching mask including the emitter mesa structure on the insulating protective film; and selectively etching the insulating protective film; Using the insulating protective film as an etching mask, the emitter layer is etched away to form a ledge layer structure and exposing the surface of the base layer, and the first etching mask remains Then, the material for forming the first base electrode is deposited by vapor deposition or sputtering, and thereafter, the material is formed by using the lift-off method. Removing the first etching mask to leave a material for forming the first base electrode in contact with the side wall of the ledge layer on the surface of the base layer; and a second etching mask including the emitter mesa structure Forming the collector mesa region in a self-aligned manner with respect to the first base electrode by sequentially etching the material forming the first base electrode, the base layer, and the collector layer using A step of forming the insulator outside the collector mesa region so as to be in contact with a side wall of the collector mesa region, and a step of forming the second base electrode on the first base electrode and the insulator. It is characterized by including.
本発明に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、ベース電極は、コレクタメサ領域の外周部を自己整合的に規定しつつ、エミッタ層のレッジ層構造と接触する第1のベース電極と、コレクタメサ領域外に形成された絶縁体上および第1のベース電極上に形成された第2のベース電極とから形成されているので、良好なコンタクト特性を有するベース電極を再現性良く実現することができる。 In the heterojunction bipolar transistor according to the present invention, the base electrode is formed outside the collector mesa region and the first base electrode that contacts the ledge layer structure of the emitter layer while defining the outer peripheral portion of the collector mesa region in a self-aligned manner. Since the second base electrode is formed on the insulator and the first base electrode, a base electrode having good contact characteristics can be realized with good reproducibility.
以下に、本発明の実施形態に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタ(以下、HBTとする。)とその製造方法について、図1乃至図11を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係るNPN形InP/InGaAs系HBTの断面図である。図1において、1は半導体基板である半絶縁性InP基板、2はN型高濃度(以下、N+型とする。)のInGaAsとInPから形成されるN+型InGaAs/InPサブコレクタ層、3はN型低濃度(以下、N−型とする。)のInGaAs、InAlGaAsおよびInPから形成されるN−型InGaAs/InAlGaAs/InPコレクタ層、4はP型高濃度(以下、P+型とする。)のInGaAsから形成されるP+型InGaAsベース層、5はN型InPから形成されるN型InPエミッタ層、6はP型低濃度(以下、P−型とする。)のInGaAsから形成されるP−型InGaAsエミッタキャップ層であり、9はコレクタ電極、11はエミッタ電極である。また、7はメサ型のN型InPエミッタ層5(以下、エミッタメサとする。)の周辺部における再結合電流を抑制するためのInPレッジ層構造、8はInPレッジ層構造7の表面を保護するための絶縁保護膜である。絶縁保護膜8は、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜などが用いられる。14はメサ型のN−型InGaAs/InAlGaAs/InPコレクタ層3(以下、コレクタメサとする。)の領域外に埋め込まれた絶縁体である埋め込み層である。埋め込み層14は、シリコン酸化物からなる。15は本発明に係るHBT全体を保護するための絶縁保護膜であり、BCB(benzocyclobutene)やポリイミドなどが用いられている。
A heterojunction bipolar transistor (hereinafter referred to as HBT) according to an embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view of an NPN InP / InGaAs HBT according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a semi-insulating InP substrate which is a semiconductor substrate, 2 is an N + type InGaAs / InP subcollector layer formed of N type high concentration (hereinafter referred to as N + type) InGaAs and InP, 3 is an N − type InGaAs / InAlGaAs / InP collector layer formed of N type low concentration (hereinafter referred to as N − type) InGaAs, InAlGaAs and InP, and 4 is a P type high concentration (hereinafter referred to as P + type). P + type InGaAs base layer formed from InGaAs, 5 is an N type InP emitter layer formed from N type InP, and 6 is a P type low concentration (hereinafter referred to as P − type) InGaAs. P - type InGaAs emitter cap layer to be formed, 9 is a collector electrode, and 11 is an emitter electrode.
ここで、本発明に係るHBTでは、ベース電極を第1のベース電極である内部ベース電極12と第2のベース電極である外部ベース電極13から構成している。内部ベース電極12は、コレクタメサ領域の外周部を自己整合的に規定しつつ、InPレッジ層構造7と接触する。外部ベース電極13の一部は、内部ベース電極12上に形成されている。一方、外部ベース電極13の残りの部分は、埋め込み層14上に形成されている。これにより、配線から内部ベース電極12への電気的接続は外部ベース電極13が担い、外部ベース電極13からP+型InGaAsベース層4への電気的接続は内部ベース電極12が担う形となる。
Here, in the HBT according to the present invention, the base electrode is composed of the
図2乃至図10は、図1に示すHBTを実現する製造工程を示す断面図である。以下、図1に示すHBTを実現する製造工程を具体的に説明する。まず、図2に示すように、半絶縁性InP基板1上に、N+型InGaAs/InPサブコレクタ層2、N−型InGaAs/InAlGaAs/InPコレクタ層3、P+型InGaAsベース層4、N型InPエミッタ層5、P−型InGaAsエミッタキャップ層6を堆積した後、更に、タングステン(以下、Wとする。)などの金属をスパッタ法により堆積し、エミッタ電極11とする。次に、図3に示すように、エミッタメサ構造用のフォトレジスト・マスクを形成し、誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング(以下、ICP−RIEとする。)法を用いて、N型InPエミッタ層5の途中までエッチングを行った後に、フォトレジスト・マスクを除去する。
2 to 10 are cross-sectional views showing manufacturing steps for realizing the HBT shown in FIG. Hereinafter, a manufacturing process for realizing the HBT shown in FIG. 1 will be described in detail. First, as shown in FIG. 2, an N + type InGaAs /
次に、図4に示すように、シリコン窒化膜などの絶縁保護膜8を150nm堆積し、その後、エミッタメサ構造を包含するように、絶縁保護膜8上に第1のエッチング・マスクであるフォトレジスト・マスク17を形成する。そして、フォトレジスト・マスク17を用いて絶縁保護膜8を選択的にエッチングし、その後、残された絶縁保護膜8をマスクとして用いて、N型InPエミッタ層5を選択性ウェットエッチングにより選択的に除去する。なお、絶縁保護膜8をエッチングする際、サイドエッチングも入るため、後述する内部ベース電極12の形成に適したアンダーカット構造が形成される。上記の工程を実施することにより、P+型InGaAsベース層4の表面が暴露されると同時に、InPレッジ層構造7が形成される。N型InPエミッタ層5の選択性ウェットエッチングを行う領域はウエハ全面に広がるので、P+型InGaAsベース層4の表面出しを目視で確認することが可能となり、エッチング残りや過剰なオーバー・エッチングを回避することが容易となる。
Next, as shown in FIG. 4, an insulating
次に、フォトレジスト・マスク17を残した状態で、内部ベース電極12を形成する第1の金属であるPt(あるいはTi)を電子ビーム蒸着法によって5nm程度堆積し、内部ベース電極12を形成する第2の金属であるWをスパッタ法によって20nm程度堆積する。そして、図5に示すように、リフトオフ法を用いてフォトレジスト・マスク17を除去する。これにより、P+型InGaAsベース層4の表面にレッジ層側壁部と接触した内部ベース電極12を形成する材料である金属Pt(あるいはTi)/Wの層19が残る。また、P+型InGaAsベース層4およびN−型InGaAs/InAlGaAs/InPコレクタ層3が加工される前に内部ベース電極12を形成する金属Pt(あるいはTi)/Wを堆積するので、P+型InGaAsベース層4の表面は原子レベルで平坦であり、理想的なコンタクト特性を実現し易い。また、絶縁保護膜8の厚さ150nmに比べてPt(あるいはTi)/Wの膜厚は25nmと十分小さいので、容易に、フォトレジスト・マスク17をリフトオフ除去することが可能である。
Next, with the
ここで、Pt(あるいはTi)は、内部ベース電極12とP+型InGaAsベース層4とのオーミック接触を形成するため、すなわち、コンタクト抵抗を低減させるために用いられている。従って、Pt(あるいはTi)の厚さを、コンタクト特性を向上させる上で必要な値以上にする必要はない。一方、Wは、内部ベース電極12自体の抵抗を下げるために用いられており、比較的厚く堆積されている。実際に試作したHBTについて、Wのシート抵抗ρSを4探針式測定法によって求めたところ16Ω/□程度であった。後に詳細に述べるが、この値から計算される内部ベース電極12の抵抗は、全ベース抵抗に比べて十分小さな値となっている。ちなみに、内部ベース電極12の材料としてWを用いたのは、抵抗率が低いことと、反応性イオンエッチング(以下、RIEとする。)法などによるエッチング加工が容易なためである。また、Pt(あるいはTi)は、指向性の優れた電子ビーム蒸着法により堆積されるので、フォトレジスト・マスク17下のアンダーカット構造によって、レッジ層側壁部に付着することはない。従って、Pt(あるいはTi)とInPレッジ層構造7との間で電気的短絡は生じない。一方、Wをスパッタ法で堆積した場合、電子ビーム蒸着法とは異なり、レッジ層側壁部にもWが付着する。しかしながら、Wは(ドーピング濃度が高くない)InPレッジ層構造7とショットキー接触を形成する。よって、内部ベース電極12とInPレッジ層構造7との間で電気的短絡を引き起こすようなことはない。むしろ、フェルミ準位がピニングされる結果、レッジ層側壁部の表面を電気的に安定化させることになる。
Here, Pt (or Ti) is used to form an ohmic contact between the
次に、図6に示すように、コレクタメサ領域を形成するためにエミッタメサ構造を包含する第2のエッチング・マスクであるフォトレジスト・マスク18を形成し、内部ベース電極12を形成する金属Pt(あるいはTi)/Wの層19、P+型InGaAsベース層4およびN−型InGaAs/InAlGaAs/InPコレクタ層3の一部を除去する。ここで、内部ベース電極12を形成する第2の金属であるWは、SF6ガスによるRIE法によりエッチングし、第1の金属であるPt(あるいはTi)、P+型InGaAsベース層4およびN−型InGaAs/InAlGaAs/InPコレクタ層3はCl2ガスによるICP−RIE法によりエッチングを行う。そして、残されたN−型InGaAs/InAlGaAs/InPコレクタ層3を選択性ウェットエッチングで除去し、N+型InGaAs/InPサブコレクタ層2の表面を暴露する。以上の工程により、内部ベース電極12が形成されると同時に、コレクタメサ領域が内部ベース電極12に対して自己整合的に形成される。
Next, as shown in FIG. 6, a
次に、図7に示すように、コレクタメサ領域の側壁に接するように絶縁体である埋め込み層14を埋め込む。シリコン酸化物の埋め込み層14をコレクタメサ領域外に埋め込む方法はいくつかあるが、ここでは実際に実施したリフトオフ法について説明する。まず、フォトレジスト・マスク18を残した状態で、スパッタ法によりシリコン酸化物を、内部ベース電極12の高さと同程度まで堆積する。その後、フッ化アンモニウム(NH4F)で希釈したフッ化水素(HF)溶液に浸漬し、フォトレジスト・マスク18の側壁に堆積した、付着力の弱いシリコン酸化物を除去する。その後、図8に示すように、フォトレジスト・マスク18をリフトオフ除去する。これにより、埋め込み層14の埋め込みが完了する。
Next, as shown in FIG. 7, a buried
次に、図9に示すように、Ti/Pt/Auからなる外部ベース電極13を、内部ベース電極12および埋め込み層14と接触するように、非自己整合的に蒸着しリフトオフ形成する。ここで、Tiの厚さは30nm、Ptの厚さは20nm、Auの厚さは300nmである。金属同士の接触抵抗は極めて小さいので、外部ベース電極13の位置決めに対して高精度なアライメントは要求されない。ここで、注意すべき点は、外部ベース電極13は、配線から内部ベース電極12への電気的接続の役割を担っていることである。従って、外部ベース電極13自体は、内部ベース電極12とは異なり、比較的長い距離に渡って配置されることになる。よって、外部ベース電極13の抵抗を下げるためには、電極層厚を数百nm程度と十分大きくし、外部ベース電極13のシート抵抗を極力ゼロに近づけておく必要がある。次に、図10に示すように、外部ベース電極13を形成した後に、絶縁保護膜8と埋め込み層14を開口し、N+型InGaAs/InPサブコレクタ層2上にコレクタ電極9を形成する。そして、素子間分離メサ形成を行った後にBCBなどの絶縁保護膜15をスピン・コーティングすれば、図1に示した本発明に係るHBTを実現することができる。更に、エミッタ電極11、外部ベース電極13およびコレクタ電極9上にビアホールを形成し、配線電極を形成すればHBT素子の完成となる。
Next, as shown in FIG. 9, an
図1に示した本発明に係るHBTと、図12に示した従来のHBTを試作し、Sパラメータ測定を用いて高周波特性を比較した。ここで図12に示した従来のHBTを比較の対象にした理由は、本発明による製造工程を用いても、絶縁体埋め込み構造の利点が(不測の理由から)失われずに、コレクタ容量を大幅に低減できることを確認するためである。また、図12に示すHBTの製造工程は単純であり、ベース電極10のみに関していえば理想的なコンタクト特性が得られやすい。従って、本発明によるHBTにおいて、どの程度理想的なコンタクト特性が得られているのか比較判定しやすいというのも理由の一つである。試作したHBTのN型InPエミッタ層5、P+型InGaAsベース層4およびN−型InGaAs/InAlGaAs/InPコレクタ層3の厚さは、各々、60nm、25nm、80nmである。また、N型InPエミッタ層5の寸法は、幅WE0.5μm、長さLE3μmであり、InPレッジ層構造7のレッジ幅WLedge0.2μmである。また、内部ベース電極12のPt(あるいはTi)の厚さは5nm、Wの厚さは20nmである。更に、コレクタメサ領域の幅WCは、本発明によるHBTでは1.6μm、従来のHBTでは2.1μmである。ここで、従来HBTのコレクタメサ領域の幅WCが大きいのは、サイドエッチング量をむやみに大きくとれないことに由来している。また、本発明によるHBTにおいては、外部ベース電極13からInPレッジ層構造7までの距離WBM,inは、0.2μm程度となっている。また、上述したように、内部ベース電極12のWのシート抵抗ρSは、16Ω/□であった。従って、本発明によるHBTの内部ベース電極12の抵抗は、近似的に、
ρS×(WBM,in/LE)×(1/2) = 16×(0.2/3)×(1/2) = 0.5Ω (1)
程度と計算される。一方、高周波解析からは、全ベース抵抗として60Ω程度の値が見積もられている。以上の結果から、20nm程度の薄いW金属でも、十分小さい電極抵抗が得られることが理解できる。ちなみに、式(1)で(1/2)の因子があるのは、エミッタメサ構造の両側に内部ベース電極12が配置されるためである。
The HBT according to the present invention shown in FIG. 1 and the conventional HBT shown in FIG. 12 were prototyped and the high-frequency characteristics were compared using S-parameter measurement. Here, the reason why the conventional HBT shown in FIG. 12 is compared is that the advantage of the buried insulator structure is not lost (for unexpected reasons) even if the manufacturing process according to the present invention is used. This is to confirm that it can be reduced to a minimum. Further, the manufacturing process of the HBT shown in FIG. 12 is simple, and ideal contact characteristics can be easily obtained with respect to the
ρ S × (W BM, in / L E) × (1/2) = 16 × (0.2 / 3) × (1/2) = 0.5Ω (1)
Calculated as a degree. On the other hand, from the high frequency analysis, a value of about 60Ω is estimated as the total base resistance. From the above results, it can be understood that a sufficiently small electrode resistance can be obtained even with a thin W metal of about 20 nm. Incidentally, the reason why the factor (1/2) exists in the equation (1) is that the
図11は、図12に示すHBTと図1に示す本発明のHBTの高周波特性である。図11の上図は、電流利得遮断周波数ftと最大発振周波数fmaxのコレクタ電流密度Jc依存性を示している。また、下図は、全コレクタ容量Cbcのコレクタ電流密度Jc依存性を示している。本発明によるHBTの方が、従来のHBTに比べて、明らかに全コレクタ容量Cbcが小さい。これは、コレクタメサ領域の幅WCの低減効果が現れているためであり、絶縁体埋め込み構造の利点が反映された結果と言える。また、全コレクタ容量Cbcの低減は、電流利得遮断周波数ftの改善にも効いていることが同図から読み取れる。更に、最大発振周波数fmaxについてみると、本発明によるHBTの方が、従来HBTよりも3割近く高い値が得られている。この結果は、基本的に、本発明によるHBTのベース抵抗が従来HBTのベース抵抗に比べて同等かそれ以下であることを直接的に示唆している。ちなみに、高周波解析から推測される全ベース抵抗は、本発明によるHBTでは60Ω程度、従来HBTでは70Ω程度であった。以上の結果は、本発明を用いることによって、絶縁体埋め込み構造の利点であるコレクタ容量の大幅な低減が達成されると同時に、極めて良好なベース・コンタクト特性も得られることを実証している。 FIG. 11 shows high-frequency characteristics of the HBT shown in FIG. 12 and the HBT of the present invention shown in FIG. Top view of FIG. 11 shows a collector current density J c dependency of current gain cutoff frequency f t and the maximum oscillation frequency f max. Also, below shows the collector current density J c dependence of the total collector capacitance C bc. The HBT according to the present invention clearly has a smaller total collector capacity Cbc than the conventional HBT. This is because the effect of reducing the width W C of the collector mesa region appears, and it can be said that the advantage of the insulator embedded structure is reflected. Further, reduction of the total collector capacitance C bc, it is seen from the figure that worked to improve the current gain cutoff frequency f t. Further, regarding the maximum oscillation frequency f max , the value of the HBT according to the present invention is nearly 30% higher than that of the conventional HBT. This result basically directly suggests that the base resistance of the HBT according to the present invention is equal to or less than the base resistance of the conventional HBT. Incidentally, the total base resistance estimated from the high frequency analysis was about 60Ω for the HBT according to the present invention and about 70Ω for the conventional HBT. The above results demonstrate that by using the present invention, a significant reduction in collector capacitance, which is an advantage of the buried insulator structure, is achieved, and at the same time, extremely good base contact characteristics can be obtained.
以上より、本発明の実施形態に係るHBTの製造工程では、エミッタメサ構造を包含するフォトレジスト・マスク17を絶縁保護膜8上に形成し、絶縁保護膜8を選択的にエッチングした後、残された絶縁保護膜8をエッチング・マスクとして用いて、N型InPエミッタ層5をエッチング除去して、InPレッジ層構造7を形成し、かつ、P+型InGaAsベース層4の表面を暴露しているので、N型InPエミッタ層5の選択性ウェットエッチングを行う領域はウエハ全面に広がることから、P+型InGaAsベース層4の表面出しを目視で確認することができる。これから、エッチング残りや過剰なオーバー・エッチングを容易に回避することが可能となる。また、フォトレジスト・マスク17を残した状態で、内部ベース電極12を形成する第1の金属Pt(あるいはTi)を電子ビーム蒸着法によって堆積し、第2の金属Wをスパッタ法によって堆積することで、Pt(あるいはTi)はP+型InGaAsベース層4とオーミック接触を形成し、WはInPレッジ層構造7とショットキー接触を形成することから、内部ベース電極12とInPレッジ層構造7との間で電気的短絡を引き起こすことを防止しつつ、内部ベース電極12の抵抗を小さくすることができる。むしろ、フェルミ準位がピニングされる結果、レッジ層側壁部の表面を電気的に安定化させることができる。更に、P+型InGaAsベース層4およびN−型InGaAs/InAlGaAs/InPコレクタ層3が加工される前に内部ベース電極12を形成する金属Pt(あるいはTi)/Wを堆積するので、P+型InGaAsベース層4の表面はウエハ全面に渡って、原子レベルで平坦であり、良好なコンタクト特性を実現することができる。よって、良好なコンタクト特性を有するベース電極を再現性良く実現することが可能となる。
As described above, in the manufacturing process of the HBT according to the embodiment of the present invention, the
また、エミッタメサ構造を包含するフォトレジスト・マスク18を用いて、内部ベース電極12を形成する金属Pt(あるいはTi)/Wの層19、P+型InGaAsベース層4およびN−型InGaAs/InAlGaAs/InPコレクタ層3を順次エッチングしているので、コレクタメサ領域が内部ベース電極12に対して自己整合的に形成されうる。その後、コレクタメサ領域外に、コレクタメサ領域の側壁に接するように、絶縁体である埋め込み層14を形成しているので、絶縁体埋め込み構造の利点であるコレクタ容量の大幅な低減を達成できる。更に、内部ベース電極12および埋め込み層14上に外部ベース電極13を形成しているので、外部ベース電極13に内在している応力などによって、外部ベース電極13自体が剥離することを防止できる。
Further, using a
更に、本発明の係るHBTの内部ベース電極12自体の抵抗は、外部ベース電極13からInPレッジ層構造7までの非常に短い距離、すなわち、サブミクロン程度の距離で決定されるので、内部ベース電極12の厚さを数十nm程度と薄くしても、内部ベース電極12の抵抗を十分小さく抑えることができる。従って、蒸着法、スパッタ法のどちらを用いても、内部ベース電極12を形成する金属Pt(あるいはTi)/Wを堆積することができ、単純なリフトオフ法により、簡単に形成することが可能である。この特徴は、プロセス工程を簡素化する上で有用であり、素子微細化や回路大規模化を容易にすることが可能となる。更に、ベース抵抗とコレクタ容量は、ともに、内部ベース電極12あるいはコレクタメサ領域の加工精度(リソグラフィー露光精度)によって決定されることになるので、製造上の工程管理が簡便になるという側面もある。
Furthermore, since the resistance of the
また、本発明のHBTでは、エミッタメサ構造上に、内部ベース電極12および外部ベース電極13を形成しないことから、エミッタの微細化が進んでも、エミッタメサ構造の頭出しに対するエッチングを実施する必要が無く、素子の微細化とともにプロセス難易度が急激に増加することを防止できる。この観点からも、素子の微細化や集積回路の大規模化を容易にすることができる。
Further, in the HBT of the present invention, since the
なお、以上に述べた実施形態は、本発明の実施の一例であり、本発明の範囲はこれらに限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、他の様々な実施形態に適用可能である。例えば、本発明の実施形態に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタとその製造方法として、高速回路を実現する上で有望なNPN形InP/InGaAs系HBTに適用しているが、特にこれに限定されるものでなく、ベース層に狭バンドギャップ材料であるGaAsSb系材料を用いたHBTにも適用可能である。同様に、SiGe系HBTに適用することもできる。更に、PNP形HBTについても適用可能である。 The embodiment described above is an example of the implementation of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto, and other various embodiments are within the scope described in the claims. It is applicable to. For example, the heterojunction bipolar transistor according to the embodiment of the present invention and the method for manufacturing the heterojunction bipolar transistor are applied to an NPN type InP / InGaAs HBT that is promising for realizing a high-speed circuit. However, the present invention is not limited to this. In addition, the present invention can also be applied to an HBT using a GaAsSb-based material, which is a narrow band gap material, for the base layer. Similarly, it can be applied to SiGe-based HBTs. Furthermore, the present invention can also be applied to a PNP type HBT.
また、本実施形態に係るHBTでは、内部ベース電極12の第1の金属Pt(あるいはTi)の膜厚を5nmとしたが、特にこれに限定されるものでなく、他の膜厚でもよい。しかし、Pt(あるいはTi)の膜厚が1nm未満であると良好な膜質が得られない可能性があり、膜厚の制御が困難である。また、Pt(あるいはTi)の膜厚が10nmより厚くなるとシンタリングによるアロイングが困難になる。したがって、Pt(あるいはTi)の膜厚は1nm以上10nm以下であることが望ましい。
In the HBT according to the present embodiment, the thickness of the first metal Pt (or Ti) of the
また、本実施形態に係るHBTでは、内部ベース電極12の第2の金属Wの膜厚を20nmとしたが、特にこれに限定されるものでなく、他の膜厚でもよい。しかし、Wの膜厚が10nm未満であると抵抗値が増加する。また、Wの膜厚が100nmより厚くなるとリフトオフが困難になる。したがって、Wの膜厚は10nm以上100nm以下であることが望ましい。
In the HBT according to the present embodiment, the thickness of the second metal W of the
また、本実施形態に係るHBTでは、内部ベース電極12の第1の金属として、Pt(またはTi)を用いたが、特にこれに限定されるものでなく、パラジウムを用いても良い。同様に、第2の金属として、Wを用いたが、特にこれに限定されるものでなく、WSiを用いても良い。
In the HBT according to the present embodiment, Pt (or Ti) is used as the first metal of the
また、本実施形態に係るHBTでは、フォトレジスト・マスク17を残した状態で、内部ベース電極12を形成する第1の金属Pt(あるいはTi)を堆積する際、指向性のある電子ビーム蒸着法を用いたが、特にこれに限定されるものでなく、スパッタ法などの他の方法を用いて形成しても良い。この場合、レッジ層側壁部にPt(あるいはTi)が付着する可能性があり、HBT動作時にリーク電流発生の原因となる可能性もあるが、レッジ層側壁部にPt(あるいはTi)が付着しても、付着したPt(あるいはTi)の膜厚が薄くリーク電流が増加しない程度であれば、HBT動作は可能である。しかし、本実施形態に係るHBTに示したように、レッジ層側壁部にはPt(あるいはTi)が付着しないことが望ましい。
In the HBT according to the present embodiment, when the first metal Pt (or Ti) forming the
また、本実施形態に係るHBTでは、エミッタ層をInPから形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、InAlP、InGaP、InGaAsP、InAlAs、InAlGaAsなどの半導体を用いて形成しても良い。同様に、ベース層をInGaAsから形成しているが、特にこれに限定されるものでなく、InGaAsP、InAlGaAs、GaAsSb、InGaAsSb、AlGaAsSbなどの半導体を用いて形成しても良い。 In the HBT according to the present embodiment, the emitter layer is formed of InP. However, the emitter layer is not particularly limited thereto, and may be formed using a semiconductor such as InAlP, InGaP, InGaAsP, InAlAs, or InAlGaAs. good. Similarly, the base layer is made of InGaAs, but is not particularly limited thereto, and may be formed using a semiconductor such as InGaAsP, InAlGaAs, GaAsSb, InGaAsSb, or AlGaAsSb.
また、本実施形態に係るHBTでは、コレクタメサ領域外に形成される埋め込み層14の材料としてシリコン酸化物を用いたが、特にこれに限定されるものでなく、BCB、ポリイミド等の他の絶縁体材料を用いてもよい。
In the HBT according to the present embodiment, silicon oxide is used as the material of the buried
1 半絶縁性InP基板、2 N+型InGaAs/InPサブコレクタ層、
3 N−型InGaAs/InAlGaAs/InPコレクタ層、
4 P+型InGaAsベース層、5 N型InPエミッタ層、
6 P−型InGaAsエミッタキャップ層、7 InPレッジ層構造、
8 絶縁保護膜、9 コレクタ電極、10 ベース電極、11 エミッタ電極、
12 内部ベース電極、13 外部ベース電極、14 埋め込み層、
15 絶縁保護膜、16 アンダーカット構造、
17 フォトレジスト・マスク、18 フォトレジスト・マスク、
19 Pt(あるいはTi)/Wの層
1 semi-insulating InP substrate, 2 N + type InGaAs / InP subcollector layer,
3 N − type InGaAs / InAlGaAs / InP collector layer,
4 P + type InGaAs base layer, 5 N type InP emitter layer,
6 P − -type InGaAs emitter cap layer, 7 InP ledge layer structure,
8 Insulating protective film, 9 collector electrode, 10 base electrode, 11 emitter electrode,
12 internal base electrode, 13 external base electrode, 14 buried layer,
15 Insulating protective film, 16 Undercut structure,
17 photoresist mask, 18 photoresist mask,
19 Pt (or Ti) / W layer
Claims (9)
前記エミッタ層は、レッジ層構造を備え、
ベース電極は、第1のベース電極と第2のベース電極から構成されており、
前記第1のベース電極は、コレクタメサ領域の外周部を自己整合的に規定しつつ、前記レッジ層構造と接触し、
前記第2のベース電極の一部が、前記第1のベース電極上に形成され、かつ、前記第2のベース電極の残りの部分が、前記コレクタメサ領域外に形成された絶縁体上に形成さ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。 In a heterojunction bipolar transistor in which a collector layer, a base layer, and an emitter layer are sequentially stacked on a semiconductor substrate,
The emitter layer has a ledge layer structure,
The base electrode is composed of a first base electrode and a second base electrode,
The first base electrode is in contact with the ledge layer structure while defining the outer periphery of the collector mesa region in a self-aligning manner,
A part of the second base electrode is formed on the first base electrode, and the remaining part of the second base electrode is formed on an insulator formed outside the collector mesa region. A heterojunction bipolar transistor characterized by comprising:
前記エミッタ層の途中までエッチングして形成されたエミッタメサ構造上に絶縁保護膜を堆積する工程と、
前記エミッタメサ構造を包含する第1のエッチング・マスクを前記絶縁保護膜上に形成した後、前記絶縁保護膜を選択的にエッチングする工程と、
残された前記絶縁保護膜をエッチング・マスクとして用いて、前記エミッタ層をエッチング除去することによって、前記レッジ層構造を形成し、かつ、ベース層表面を暴露する工程と、
前記第1のエッチング・マスクを残した状態で、前記第1のベース電極を形成する材料を堆積し、しかる後に、リフトオフ法を用いて前記第1のエッチング・マスクを除去することによって、ベース層表面にレッジ層側壁部と接触した前記第1のベース電極を形成する材料を残す工程と、
前記エミッタメサ構造を包含する第2のエッチング・マスクを用いて、前記第1のベース電極を形成する材料、前記ベース層および前記コレクタ層を順次エッチングすることによって、前記コレクタメサ領域を前記第1のベース電極に対して自己整合的に形成する工程と、
前記コレクタメサ領域外に、前記コレクタメサ領域の側壁に接するように、前記絶縁体を形成する工程と、
前記第1のベース電極および前記絶縁体上に前記第2のベース電極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。 In the manufacturing method of the heterojunction bipolar transistor according to any one of claims 1 to 8,
Depositing an insulating protective film on an emitter mesa structure formed by etching partway through the emitter layer;
Forming a first etching mask including the emitter mesa structure on the insulating protective film, and then selectively etching the insulating protective film;
Forming the ledge layer structure by etching away the emitter layer using the remaining insulating protective film as an etching mask, and exposing the base layer surface;
The base layer is formed by depositing a material for forming the first base electrode while leaving the first etching mask, and then removing the first etching mask using a lift-off method. Leaving a material for forming the first base electrode in contact with the ledge layer side wall on the surface;
Using the second etching mask including the emitter mesa structure, the material for forming the first base electrode, the base layer, and the collector layer are sequentially etched to thereby form the collector mesa region in the first base. Forming in a self-aligned manner with respect to the electrodes;
Forming the insulator outside the collector mesa region so as to be in contact with a side wall of the collector mesa region;
Forming the second base electrode on the first base electrode and the insulator, and a method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011187784A (en) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Bipolar transistor and method of manufacturing the same |
JP2016197619A (en) * | 2015-04-02 | 2016-11-24 | 住友電気工業株式会社 | Semiconductor element formation substrate, manufacturing method of semiconductor element formation substrate and manufacturing method of semiconductor element |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05136159A (en) * | 1991-11-12 | 1993-06-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Heterojunction type bipolar transistor and its manufacture |
JPH05243256A (en) * | 1992-03-02 | 1993-09-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heterojunction bipolar transistor and manufacture thereof |
JPH08195400A (en) * | 1995-01-13 | 1996-07-30 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JPH10303214A (en) * | 1997-04-28 | 1998-11-13 | Fujitsu Ltd | Hetero bipolar type semiconductor device and its manufacture |
JPH1116923A (en) * | 1997-06-24 | 1999-01-22 | Hitachi Ltd | Hetero-junction bipolar transistor |
-
2007
- 2007-03-14 JP JP2007064635A patent/JP2008227221A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05136159A (en) * | 1991-11-12 | 1993-06-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Heterojunction type bipolar transistor and its manufacture |
JPH05243256A (en) * | 1992-03-02 | 1993-09-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heterojunction bipolar transistor and manufacture thereof |
JPH08195400A (en) * | 1995-01-13 | 1996-07-30 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JPH10303214A (en) * | 1997-04-28 | 1998-11-13 | Fujitsu Ltd | Hetero bipolar type semiconductor device and its manufacture |
JPH1116923A (en) * | 1997-06-24 | 1999-01-22 | Hitachi Ltd | Hetero-junction bipolar transistor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011187784A (en) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Bipolar transistor and method of manufacturing the same |
JP2016197619A (en) * | 2015-04-02 | 2016-11-24 | 住友電気工業株式会社 | Semiconductor element formation substrate, manufacturing method of semiconductor element formation substrate and manufacturing method of semiconductor element |
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