JPH05243252A - バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents
バイポーラトランジスタの製造方法Info
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- JPH05243252A JPH05243252A JP4160892A JP4160892A JPH05243252A JP H05243252 A JPH05243252 A JP H05243252A JP 4160892 A JP4160892 A JP 4160892A JP 4160892 A JP4160892 A JP 4160892A JP H05243252 A JPH05243252 A JP H05243252A
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- Japan
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- growth
- molecular beam
- bipolar transistor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 1×1020cm-3以上のp型高不純物濃度層
を外部ベース領域に形成するにあたって、成長の不安定
性を取り除くとともに選択性を向上させ、それによっ
て、高速・高周波特性の優れた素子を安定して歩留まり
良く供給することのできるバイポーラトランジスタの製
造方法を提供する。 【構成】 バイポーラトランジスタを製造するにあた
り、ベースコンタクト層もしくは外部ベース層を少なく
とも原料ガスの1つに有機III族原料を含む分子線エ
ピタキシー法により、成長温度を徐々に、もしくは階段
的に変化させて形成する。または、V族原料の分子線強
度を徐々に、もしくは階段的に変化させて形成する。あ
るいは、結晶成長中の基板表面に紫外線を照射するとと
もに、その紫外線の光強度を徐々に、もしくは階段的に
変化させて形成する。
を外部ベース領域に形成するにあたって、成長の不安定
性を取り除くとともに選択性を向上させ、それによっ
て、高速・高周波特性の優れた素子を安定して歩留まり
良く供給することのできるバイポーラトランジスタの製
造方法を提供する。 【構成】 バイポーラトランジスタを製造するにあた
り、ベースコンタクト層もしくは外部ベース層を少なく
とも原料ガスの1つに有機III族原料を含む分子線エ
ピタキシー法により、成長温度を徐々に、もしくは階段
的に変化させて形成する。または、V族原料の分子線強
度を徐々に、もしくは階段的に変化させて形成する。あ
るいは、結晶成長中の基板表面に紫外線を照射するとと
もに、その紫外線の光強度を徐々に、もしくは階段的に
変化させて形成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はバイポーラトランジスタ
の製造方法に関する。
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】バイポーラトランジスタは電界効果トラ
ンジスタに比べて電流駆動能力が大きいという優れた特
徴を有している。このため、近年、SiのみならずGa
Asなどの化合物半導体を用いたバイポーラトランジス
タの研究開発が盛んに行われている。特に、化合物半導
体を用いたバイポーラトランジスタは、エミッタ・ベー
ス接合をヘテロ接合に構成でき、ベースを高濃度にして
もエミッタ注入効率を大きく保てるなど利点は大きい。
ンジスタに比べて電流駆動能力が大きいという優れた特
徴を有している。このため、近年、SiのみならずGa
Asなどの化合物半導体を用いたバイポーラトランジス
タの研究開発が盛んに行われている。特に、化合物半導
体を用いたバイポーラトランジスタは、エミッタ・ベー
ス接合をヘテロ接合に構成でき、ベースを高濃度にして
もエミッタ注入効率を大きく保てるなど利点は大きい。
【0003】化合物半導体のバイポーラトランジスタに
おいて、ベースコンタクト抵抗を低減するために、II
I族原料に有機金属を使用した分子線エピタキシー法
(以降、MOMBE法と称す)により、p型高不純物濃
度層を外部ベース領域に形成する手法が、特願平2−1
97102号明細書および特願平2−197103号明
細書に記載されている。
おいて、ベースコンタクト抵抗を低減するために、II
I族原料に有機金属を使用した分子線エピタキシー法
(以降、MOMBE法と称す)により、p型高不純物濃
度層を外部ベース領域に形成する手法が、特願平2−1
97102号明細書および特願平2−197103号明
細書に記載されている。
【0004】図6(a)および(b)は、それぞれ特願
平2−197102号明細書および特願平2−1971
03号明細書記載のバイポーラトランジスタの模式的断
面図である。MOMBE法により形成されたp−GaA
s層11が、図6(a)では外部ベース領域の表面に配
置されベースコンタクト層として機能しており、また、
図6(b)では外部ベース領域全体を占めている。これ
により、ベース電極と真性ベース層の間のベースコンタ
クト抵抗が低減されている。
平2−197102号明細書および特願平2−1971
03号明細書記載のバイポーラトランジスタの模式的断
面図である。MOMBE法により形成されたp−GaA
s層11が、図6(a)では外部ベース領域の表面に配
置されベースコンタクト層として機能しており、また、
図6(b)では外部ベース領域全体を占めている。これ
により、ベース電極と真性ベース層の間のベースコンタ
クト抵抗が低減されている。
【0005】図6(a)および(b)において、1はG
aAsからなる半絶縁性基板、2はn−GaAsからな
るコレクタコンタクト層、3はn−GaAsからなるコ
レクタ層、4はp−GaAsからなるベース層、5はn
−Al0.25Ga0.75Asからなるエミッタ層、6はn−
Alx Ga1-x As(x:0.25→0)からなるグレ
ーデッド層、7はn−GaAsからなるエミッタコンタ
クト層、11はp−GaAsからなるベースコンタクト
層もしくは外部ベース層、18はAuGeNiからなる
エミッタ電極、14はTiPtAuからなるベース電
極、17はAuGeNiからなるコレクタ電極、8およ
び10はSiO2 膜、12は絶縁領域である。
aAsからなる半絶縁性基板、2はn−GaAsからな
るコレクタコンタクト層、3はn−GaAsからなるコ
レクタ層、4はp−GaAsからなるベース層、5はn
−Al0.25Ga0.75Asからなるエミッタ層、6はn−
Alx Ga1-x As(x:0.25→0)からなるグレ
ーデッド層、7はn−GaAsからなるエミッタコンタ
クト層、11はp−GaAsからなるベースコンタクト
層もしくは外部ベース層、18はAuGeNiからなる
エミッタ電極、14はTiPtAuからなるベース電
極、17はAuGeNiからなるコレクタ電極、8およ
び10はSiO2 膜、12は絶縁領域である。
【0006】上述のバイポーラトランジスタを製造する
にあたり、p−GaAs層11の形成は、SiO2 膜8
および10をマスクとして選択的に行われる。その場
合、成長温度およびV族原料の分子線強度は一定として
行われる。また、成長基板表面への紫外線照射は行われ
ない。
にあたり、p−GaAs層11の形成は、SiO2 膜8
および10をマスクとして選択的に行われる。その場
合、成長温度およびV族原料の分子線強度は一定として
行われる。また、成長基板表面への紫外線照射は行われ
ない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】エヌ・フルハタ他
(N.Furuhata et al.)、ジャーナル
・オブ・クリスタル・グロウス(Journal of
Crystal Growth)、107巻、199
1年、1049頁には、成長原料にトリメチルガリウム
(Ga(CH3 )3 :以降、TMGと称す)と固体砒素
を用いた場合に得られる成長層のキャリア濃度と成長条
件の関係が報告されている。それによれば、TMG流
量:1cc/min、砒素分圧:1.5×10-5Tor
rの下では成長温度を530℃以下に、また、TMG流
量:1cc/min、成長温度550℃の下では砒素分
圧を9×10-6Torr以下に設定することにより、1
×1020cm-3以上のキャリア濃度を有するp−GaA
s層が得られる。
(N.Furuhata et al.)、ジャーナル
・オブ・クリスタル・グロウス(Journal of
Crystal Growth)、107巻、199
1年、1049頁には、成長原料にトリメチルガリウム
(Ga(CH3 )3 :以降、TMGと称す)と固体砒素
を用いた場合に得られる成長層のキャリア濃度と成長条
件の関係が報告されている。それによれば、TMG流
量:1cc/min、砒素分圧:1.5×10-5Tor
rの下では成長温度を530℃以下に、また、TMG流
量:1cc/min、成長温度550℃の下では砒素分
圧を9×10-6Torr以下に設定することにより、1
×1020cm-3以上のキャリア濃度を有するp−GaA
s層が得られる。
【0008】ベースコンタクト抵抗低減のためには、外
部ベース領域のキャリア濃度をより高濃度にすることが
望ましい。そのためには、p−GaAs層形成時の成長
温度を低く、また、V族原料の分子線強度を小さく設定
することが必要となる。また、一般に、化合物半導体の
バイポーラトランジスタはトランジスタの真性領域に高
濃度にドーピングされた半導体層を有することから、真
性領域の不純物プロファイルの急峻性を保持するために
も、成長温度はより低い方が望ましい。
部ベース領域のキャリア濃度をより高濃度にすることが
望ましい。そのためには、p−GaAs層形成時の成長
温度を低く、また、V族原料の分子線強度を小さく設定
することが必要となる。また、一般に、化合物半導体の
バイポーラトランジスタはトランジスタの真性領域に高
濃度にドーピングされた半導体層を有することから、真
性領域の不純物プロファイルの急峻性を保持するために
も、成長温度はより低い方が望ましい。
【0009】しかしながら、成長温度を500℃以下に
設定したり、砒素分圧を1×10-7Torr以下に設定
してp−GaAs層形成を行った場合には、基板温度が
不安定になったり、成長室内のバックグラウンドの真空
度が低下してくるために、砒素分圧の制御が困難にな
り、成長そのものが不安定になることが多い。それによ
って、成長速度や不純物濃度の再現性が低下するのみな
らず、激しい表面荒れが生じたり、場合によっては,成
長層の多結晶化が生じてしまうことがある。また、選択
成長を行った場合には、SiO2 等のマスクに対する選
択性が劣化してしまう要因ともなる。しかも、上述のよ
うな成長条件下では、基板温度や砒素分圧などの成長パ
ラメータを精密に制御することが非常に困難であるため
に、ウェハ間でのバラツキが大きい。従来、外部ベース
領域の全体もしくは一部に高濃度p−GaAs層を形成
するこの工程は、トランジスタの歩留まりを向上させる
ための大きな妨げとなっていた。
設定したり、砒素分圧を1×10-7Torr以下に設定
してp−GaAs層形成を行った場合には、基板温度が
不安定になったり、成長室内のバックグラウンドの真空
度が低下してくるために、砒素分圧の制御が困難にな
り、成長そのものが不安定になることが多い。それによ
って、成長速度や不純物濃度の再現性が低下するのみな
らず、激しい表面荒れが生じたり、場合によっては,成
長層の多結晶化が生じてしまうことがある。また、選択
成長を行った場合には、SiO2 等のマスクに対する選
択性が劣化してしまう要因ともなる。しかも、上述のよ
うな成長条件下では、基板温度や砒素分圧などの成長パ
ラメータを精密に制御することが非常に困難であるため
に、ウェハ間でのバラツキが大きい。従来、外部ベース
領域の全体もしくは一部に高濃度p−GaAs層を形成
するこの工程は、トランジスタの歩留まりを向上させる
ための大きな妨げとなっていた。
【0010】本発明はこのような問題点を解決し、1×
1020cm-3以上のp型高不純物濃度層を外部ベース領
域に形成するにあたって、成長の不安定性を取り除くと
ともに選択性を向上させ、それによってベースコンタク
ト抵抗が低減され、高速・高周波特性の優れた素子を安
定して歩留まり良く供給することのできるバイポーラト
ランジスタの製造方法を提供することにある。
1020cm-3以上のp型高不純物濃度層を外部ベース領
域に形成するにあたって、成長の不安定性を取り除くと
ともに選択性を向上させ、それによってベースコンタク
ト抵抗が低減され、高速・高周波特性の優れた素子を安
定して歩留まり良く供給することのできるバイポーラト
ランジスタの製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】第1の発明のバイポーラ
トランジスタの製造方法は、半絶縁性基板上に少なくと
もコレクタ層、ベース層およびエミッタ層を含む積層構
造を形成する工程と、少なくとも原料ガスの1つに有機
III族原料を含む分子線エピタキシー法により、成長
温度を徐々に、もしくは階段的に変化させて、外部ベー
ス領域の少なくとも一部を形成する工程とを含むことを
特徴とする。
トランジスタの製造方法は、半絶縁性基板上に少なくと
もコレクタ層、ベース層およびエミッタ層を含む積層構
造を形成する工程と、少なくとも原料ガスの1つに有機
III族原料を含む分子線エピタキシー法により、成長
温度を徐々に、もしくは階段的に変化させて、外部ベー
ス領域の少なくとも一部を形成する工程とを含むことを
特徴とする。
【0012】第2の発明のバイポーラトランジスタの製
造方法は、半絶縁性基板上に少なくともコレクタ層、ベ
ース層およびエミッタ層を含む積層構造を形成する工程
と、少なくとも原料ガスの1つに有機III族原料を含
む分子線エピタキシー法により、V族原料の分子線強度
を徐々に、もしくは階段的に変化させて、外部ベース領
域の少なくとも一部を形成する工程とを含むことを特徴
とする。
造方法は、半絶縁性基板上に少なくともコレクタ層、ベ
ース層およびエミッタ層を含む積層構造を形成する工程
と、少なくとも原料ガスの1つに有機III族原料を含
む分子線エピタキシー法により、V族原料の分子線強度
を徐々に、もしくは階段的に変化させて、外部ベース領
域の少なくとも一部を形成する工程とを含むことを特徴
とする。
【0013】第3の発明のバイポーラトランジスタの製
造方法は、半絶縁性基板上に少なくともコレクタ層、ベ
ース層およびエミッタ層を含む積層構造を形成する工程
と、少なくとも原料ガスの1つに有機III族原料を含
む分子線エピタキシー法により、結晶成長中の基板表面
に紫外線を照射するとともに、前記紫外線の光強度を徐
々に、もしくは階段的に変化させて、外部ベース領域の
少なくとも一部を形成する工程とを含むことを特徴とす
る。
造方法は、半絶縁性基板上に少なくともコレクタ層、ベ
ース層およびエミッタ層を含む積層構造を形成する工程
と、少なくとも原料ガスの1つに有機III族原料を含
む分子線エピタキシー法により、結晶成長中の基板表面
に紫外線を照射するとともに、前記紫外線の光強度を徐
々に、もしくは階段的に変化させて、外部ベース領域の
少なくとも一部を形成する工程とを含むことを特徴とす
る。
【0014】
【作用】MOMBE法などにより高濃度にドープされた
半導体層を形成する場合、特に結晶成長の初期過程にお
いて三次元成長や多結晶化を抑止することが、良好な単
結晶薄膜を得るための重要なポイントである。そのため
には、基板表面へのV族原料とIII族原料の供給をバ
ランスよく行うとともに、二次元成長モードにより結晶
成長が進行するよう、吸着分子・粒子の表面泳動を充分
活性化してやることが必要である。この活性化の方法と
して、熱励起と光励起の2つの方法があり、前者は基板
温度を高くすることにより、また、後者は基板表面に紫
外線を照射することにより達成される。紫外線照射によ
る効果は、例えばエム・クマガワ他(M.Kumaga
wa et al.)、ジャパニーズ・ジャーナル・オ
ブ・アプライド・フィジクス(Japanese Jo
urnal of Applied Physic
s)、7巻、1968年、1332頁、およびアール・
ジィ・フリーザー他(R.G.Frieser et
al.)、ジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソ
サイエティ(Journal of Electroc
hemical Society)、115巻、196
8年、401頁に報告されている。
半導体層を形成する場合、特に結晶成長の初期過程にお
いて三次元成長や多結晶化を抑止することが、良好な単
結晶薄膜を得るための重要なポイントである。そのため
には、基板表面へのV族原料とIII族原料の供給をバ
ランスよく行うとともに、二次元成長モードにより結晶
成長が進行するよう、吸着分子・粒子の表面泳動を充分
活性化してやることが必要である。この活性化の方法と
して、熱励起と光励起の2つの方法があり、前者は基板
温度を高くすることにより、また、後者は基板表面に紫
外線を照射することにより達成される。紫外線照射によ
る効果は、例えばエム・クマガワ他(M.Kumaga
wa et al.)、ジャパニーズ・ジャーナル・オ
ブ・アプライド・フィジクス(Japanese Jo
urnal of Applied Physic
s)、7巻、1968年、1332頁、およびアール・
ジィ・フリーザー他(R.G.Frieser et
al.)、ジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソ
サイエティ(Journal of Electroc
hemical Society)、115巻、196
8年、401頁に報告されている。
【0015】また、III族原料の多層吸着による三次
元成長や、V族原料不足によって生じる化学量論的組成
からの大幅なずれ・表面荒れ等を防止するためには、V
/III比を所定の値よりも高くする、即ち、砒素分圧
をある程度大きくすることが有効である。
元成長や、V族原料不足によって生じる化学量論的組成
からの大幅なずれ・表面荒れ等を防止するためには、V
/III比を所定の値よりも高くする、即ち、砒素分圧
をある程度大きくすることが有効である。
【0016】即ち、上述したように、MOMBE法によ
り高不純物濃度を安定して形成するためには、(1)成
長温度を高くする、(2)V族原料の分子線強度を大き
くする、(3)成長基板表面に紫外線を照射する、とい
った3つの方法が有効である。しかしながら、(1)お
よび(2)の方法はいずれも成長層のキャリア濃度の低
下を招くことから、外部ベース領域を高濃度化して、さ
らに一層ベースコンタクト抵抗の低減をはかるという観
点からは望ましくない。同様に、(3)の方法もまた、
成長層のキャリア密度を低下させる方向に作用すること
が、ジュンイチ・ニシザワ(Jun−ichi Nis
hizawa et al.)、ジャーナル・オブ・エ
レクトロケミカル・ソサイエティ(Journal o
f Electrochemical Societ
y)、132巻、1985年、1197頁に報告されて
いる。
り高不純物濃度を安定して形成するためには、(1)成
長温度を高くする、(2)V族原料の分子線強度を大き
くする、(3)成長基板表面に紫外線を照射する、とい
った3つの方法が有効である。しかしながら、(1)お
よび(2)の方法はいずれも成長層のキャリア濃度の低
下を招くことから、外部ベース領域を高濃度化して、さ
らに一層ベースコンタクト抵抗の低減をはかるという観
点からは望ましくない。同様に、(3)の方法もまた、
成長層のキャリア密度を低下させる方向に作用すること
が、ジュンイチ・ニシザワ(Jun−ichi Nis
hizawa et al.)、ジャーナル・オブ・エ
レクトロケミカル・ソサイエティ(Journal o
f Electrochemical Societ
y)、132巻、1985年、1197頁に報告されて
いる。
【0017】本発明では、外部ベース領域に高不純物濃
度層を形成する際に、その成長条件を途中で変化させ
て、上述の問題点を解決している。具体的方策として
は、(1)成長温度を変化させる、(2)V族原料の分
子線強度を変化させる、(3)紫外線の光強度を変化さ
せる、という3つの方法を用いている。変化のさせ方に
ついては、成長の初期過程で安定した2次元成長が、ま
た、成長の末期過程では高濃度層が得られるようにする
ことが必要であるため、(1)では高→低、(2)では
大→小、(3)では大→小とするのが一般的である。そ
の場合、初期過程と末期過程の間の途中の変化を徐々に
行っても、階段的に行っても得られる効果は同様であ
る。また、変化のさせ方を必ずしも上述のような一方向
の減少に限る必要はなく、途中の変化を様々に行うこと
が可能である。しかしながら、外部ベース領域のシート
抵抗をより低減するという観点から、高不純物濃度層が
できるだけ成長層の多くを占めるよう配慮しながら上記
変化を行うことが望ましい。
度層を形成する際に、その成長条件を途中で変化させ
て、上述の問題点を解決している。具体的方策として
は、(1)成長温度を変化させる、(2)V族原料の分
子線強度を変化させる、(3)紫外線の光強度を変化さ
せる、という3つの方法を用いている。変化のさせ方に
ついては、成長の初期過程で安定した2次元成長が、ま
た、成長の末期過程では高濃度層が得られるようにする
ことが必要であるため、(1)では高→低、(2)では
大→小、(3)では大→小とするのが一般的である。そ
の場合、初期過程と末期過程の間の途中の変化を徐々に
行っても、階段的に行っても得られる効果は同様であ
る。また、変化のさせ方を必ずしも上述のような一方向
の減少に限る必要はなく、途中の変化を様々に行うこと
が可能である。しかしながら、外部ベース領域のシート
抵抗をより低減するという観点から、高不純物濃度層が
できるだけ成長層の多くを占めるよう配慮しながら上記
変化を行うことが望ましい。
【0018】化合物半導体のバイポーラトランジスタの
ベース抵抗においては、通常、ベースコンタクト抵抗の
占める割合が非常に大きいことから、本発明の手法を用
いることにより、高濃度外部ベース領域を選択性良く、
安定して形成することが可能となり、それによって、ベ
ース抵抗の小さいバイポーラトランジスタを安定して歩
留まり良く製造することが可能となる。
ベース抵抗においては、通常、ベースコンタクト抵抗の
占める割合が非常に大きいことから、本発明の手法を用
いることにより、高濃度外部ベース領域を選択性良く、
安定して形成することが可能となり、それによって、ベ
ース抵抗の小さいバイポーラトランジスタを安定して歩
留まり良く製造することが可能となる。
【0019】
【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を用い
て説明する。
て説明する。
【0020】図4(a)〜(c),図5(d)〜(e)
は、第1の発明の実施例であるバイポーラトランジスタ
の製造方法を説明するための、工程順に示した半導体チ
ップの断面図である。
は、第1の発明の実施例であるバイポーラトランジスタ
の製造方法を説明するための、工程順に示した半導体チ
ップの断面図である。
【0021】まず、図4(a)に示すように、GaAs
からなる半絶縁性基板1上にn−GaAs層からなるコ
レクタコンタクト層(3×1018cm-3,400nm)
2、n−GaAs層からなるコレクタ層(5×1016c
m-3,500nm)3、p−GaAs層からなるベース
層(2×1019cm-3,60nm)4、n−Al0.25G
a0.75As層からなるエミッタ層(3×1017cm-3,
200nm)5、n−Alx Ga1-x As層(x:0.
25→0)からなるグレーデッド層(3×1017c
m-3,50nm)6、n−GaAs層からなるエミッタ
コンタクト層(3×1018cm-3,100nm)7をM
BE法により、成長温度600℃で順次形成する。続い
て、n−GaAs層7上にSiO2 膜8と所定のパター
ンを有するホトレジスト膜9を順次形成した後、このホ
トレジスト膜9をマスクとして、SiO2 膜8を反応性
イオンビームエッチングにより除去する。
からなる半絶縁性基板1上にn−GaAs層からなるコ
レクタコンタクト層(3×1018cm-3,400nm)
2、n−GaAs層からなるコレクタ層(5×1016c
m-3,500nm)3、p−GaAs層からなるベース
層(2×1019cm-3,60nm)4、n−Al0.25G
a0.75As層からなるエミッタ層(3×1017cm-3,
200nm)5、n−Alx Ga1-x As層(x:0.
25→0)からなるグレーデッド層(3×1017c
m-3,50nm)6、n−GaAs層からなるエミッタ
コンタクト層(3×1018cm-3,100nm)7をM
BE法により、成長温度600℃で順次形成する。続い
て、n−GaAs層7上にSiO2 膜8と所定のパター
ンを有するホトレジスト膜9を順次形成した後、このホ
トレジスト膜9をマスクとして、SiO2 膜8を反応性
イオンビームエッチングにより除去する。
【0022】次に、図4(b)に示すように、ホトレジ
スト膜9をマスクとして、n−GaAs層7、n−Al
x Ga1-x As層6をCl2 をエッチングガスに用いた
反応性イオンビームエッチングにより除去し、さらに所
定の厚さになるまで同様にしてn−Al0.25Ga0.75A
s層5をエッチングする。続いて、有機溶剤による洗浄
を行いホトレジスト膜9を除去した後、全面にSiO2
膜10を形成する。続いて、CF4 をエッチングガスに
用いた反応性イオンビームエッチングによりSiO2 膜
10の不要部分を除去することにより、n−GaAs層
7、n−AlxGa1-x As層6およびn−Al0.25G
a0.75As層5の側面にSiO2 膜10からなる側壁を
形成する。さらに、SiO2 膜8および10をマスクと
して、リン酸、過酸化水素および水の混合液によりn−
Al0.25Ga0.75As層5をエッチングして除去し、p
−GaAs層4表面を露出する。この時、SiO2 膜1
0の下にはn−Al0.25Ga0.75As層5からなる保護
層が形成される。
スト膜9をマスクとして、n−GaAs層7、n−Al
x Ga1-x As層6をCl2 をエッチングガスに用いた
反応性イオンビームエッチングにより除去し、さらに所
定の厚さになるまで同様にしてn−Al0.25Ga0.75A
s層5をエッチングする。続いて、有機溶剤による洗浄
を行いホトレジスト膜9を除去した後、全面にSiO2
膜10を形成する。続いて、CF4 をエッチングガスに
用いた反応性イオンビームエッチングによりSiO2 膜
10の不要部分を除去することにより、n−GaAs層
7、n−AlxGa1-x As層6およびn−Al0.25G
a0.75As層5の側面にSiO2 膜10からなる側壁を
形成する。さらに、SiO2 膜8および10をマスクと
して、リン酸、過酸化水素および水の混合液によりn−
Al0.25Ga0.75As層5をエッチングして除去し、p
−GaAs層4表面を露出する。この時、SiO2 膜1
0の下にはn−Al0.25Ga0.75As層5からなる保護
層が形成される。
【0023】次に、図4(c)に示すように、TMGお
よび固体砒素を成長原料に用いたMOMBE法により、
SiO2 膜8および10をマスクとして、p−GaAs
層4上にp−GaAs層11を選択的に形成する。
よび固体砒素を成長原料に用いたMOMBE法により、
SiO2 膜8および10をマスクとして、p−GaAs
層4上にp−GaAs層11を選択的に形成する。
【0024】この工程における基板温度の成長開始後の
時間変化を図1に示した。p−GaAs層11の成長に
先立ち、砒素の分子線を照射しながら基板温度を600
℃に昇温してp−GaAs層4表面の酸化膜を除去した
後、TMG流量を1cc/min、砒素分圧を1.5×
10-5Torrに保持し、基板温度を550℃→500
℃→450℃と変化させて成長を行う。それぞれの基板
温度における成長時間は550℃:2分間、500℃:
3分間、450℃:6分間であるが、基板温度変化後の
遷移にそれぞれ約30秒を要した。これにより、約25
0nmのp−GaAs層11が形成される。
時間変化を図1に示した。p−GaAs層11の成長に
先立ち、砒素の分子線を照射しながら基板温度を600
℃に昇温してp−GaAs層4表面の酸化膜を除去した
後、TMG流量を1cc/min、砒素分圧を1.5×
10-5Torrに保持し、基板温度を550℃→500
℃→450℃と変化させて成長を行う。それぞれの基板
温度における成長時間は550℃:2分間、500℃:
3分間、450℃:6分間であるが、基板温度変化後の
遷移にそれぞれ約30秒を要した。これにより、約25
0nmのp−GaAs層11が形成される。
【0025】続いて、バイポーラトランジスタを形成す
る部分を除いた他の部分にH+ を注入し絶縁領域12を
形成した後、所定のパターンのホトレジスト膜13を形
成し、上方より、TiPtAu層14を蒸着する。
る部分を除いた他の部分にH+ を注入し絶縁領域12を
形成した後、所定のパターンのホトレジスト膜13を形
成し、上方より、TiPtAu層14を蒸着する。
【0026】次に、図5(d)に示すように、有機溶剤
による洗浄を行い、ホトレジスト膜13を除去すること
によりTiPtAu層14をリフトオフした後、ベース
電極の幅が所定の値になるように所定のパターンのホト
レジスト膜を形成する。続いて、ホトレジスト膜をマス
クとしてイオンミリング法によりTiPtAu層14を
エッチングして除去し、さらにリン酸、過酸化水素およ
び水の混合液により、p−GaAs層11および4を順
次エッチングして除去する。続いて、有機溶剤による洗
浄を行い、ホトレジスト膜を除去した後、コレクタ開口
用の所定のパターンのホトレジスト膜16を形成し、こ
れをマスクとしてリン酸、過酸化水素および水の混合液
によりn−GaAs層3をエッチングして除去すること
により、n−GaAs層2表面を露出する。さらに、上
方よりn−GaAs層2のオーミック金属であるAuG
eNi層17を蒸着する。
による洗浄を行い、ホトレジスト膜13を除去すること
によりTiPtAu層14をリフトオフした後、ベース
電極の幅が所定の値になるように所定のパターンのホト
レジスト膜を形成する。続いて、ホトレジスト膜をマス
クとしてイオンミリング法によりTiPtAu層14を
エッチングして除去し、さらにリン酸、過酸化水素およ
び水の混合液により、p−GaAs層11および4を順
次エッチングして除去する。続いて、有機溶剤による洗
浄を行い、ホトレジスト膜を除去した後、コレクタ開口
用の所定のパターンのホトレジスト膜16を形成し、こ
れをマスクとしてリン酸、過酸化水素および水の混合液
によりn−GaAs層3をエッチングして除去すること
により、n−GaAs層2表面を露出する。さらに、上
方よりn−GaAs層2のオーミック金属であるAuG
eNi層17を蒸着する。
【0027】次に、図5(e)に示すように、有機溶剤
中でホトレジスト膜16を溶かしリフトオフを行った
後、エミッタ開口用の所定のパターンのホトレジスト膜
を形成し、緩衝フッ酸によりSiO2 膜8をエッチング
して除去する。続いて、上方よりn−GaAs層7のオ
ーミック金属であるAuGeNi層19を蒸着した後、
有機溶剤中でホトレジスト膜を溶かしリフトオフを行っ
て化合物半導体のバイポーラトランジスタが完成する。
中でホトレジスト膜16を溶かしリフトオフを行った
後、エミッタ開口用の所定のパターンのホトレジスト膜
を形成し、緩衝フッ酸によりSiO2 膜8をエッチング
して除去する。続いて、上方よりn−GaAs層7のオ
ーミック金属であるAuGeNi層19を蒸着した後、
有機溶剤中でホトレジスト膜を溶かしリフトオフを行っ
て化合物半導体のバイポーラトランジスタが完成する。
【0028】第2の発明の実施例では、上述した第1の
発明の実施例と同様、図4(a)〜(c),図5(d)
〜(e)の工程を経て化合物半導体のバイポーラトラン
ジスタが得られる。ただし、この実施例ではベースコン
タクト層となるp−GaAs層11を形成する際、砒素
の分子線強度を変化させて行っている。
発明の実施例と同様、図4(a)〜(c),図5(d)
〜(e)の工程を経て化合物半導体のバイポーラトラン
ジスタが得られる。ただし、この実施例ではベースコン
タクト層となるp−GaAs層11を形成する際、砒素
の分子線強度を変化させて行っている。
【0029】図2はこの工程における砒素分子線強度の
成長開始後の時間変化を示したものである。第1の発明
の実施例と同様に、p−GaAs層11の成長に先立
ち、砒素の分子線を照射しながら基板温度を600℃に
昇温してp−GaAs層4表面の酸化膜を除去した後、
TMG流量を1cc/min、基板温度を450℃に保
持し、砒素分圧を1.5×10-5Torr→5×10-6
Torrと変化させて成長を行う。それぞれの砒素分圧
における成長時間は1.5×10-5Torr:3分間、
5×10-6Torr:2分間であるが、砒素分圧変化後
の遷移に約3分を要した。これにより、約250nmの
p−GaAs層11が形成される。
成長開始後の時間変化を示したものである。第1の発明
の実施例と同様に、p−GaAs層11の成長に先立
ち、砒素の分子線を照射しながら基板温度を600℃に
昇温してp−GaAs層4表面の酸化膜を除去した後、
TMG流量を1cc/min、基板温度を450℃に保
持し、砒素分圧を1.5×10-5Torr→5×10-6
Torrと変化させて成長を行う。それぞれの砒素分圧
における成長時間は1.5×10-5Torr:3分間、
5×10-6Torr:2分間であるが、砒素分圧変化後
の遷移に約3分を要した。これにより、約250nmの
p−GaAs層11が形成される。
【0030】第3の発明の実施例についても、上述した
第1および第2の発明の実施例と同様、図4(a)〜
(c),図5(d)〜(e)の工程を経て化合物半導体
のバイポーラトランジスタが得られる。ただし、この実
施例ではベースコンタクト層となるp−GaAs層11
を形成する際に基板表面に紫外線を照射し、その光強度
を変化させた。紫外線の光源としてはキセノン・水銀ラ
ンプを用いた。
第1および第2の発明の実施例と同様、図4(a)〜
(c),図5(d)〜(e)の工程を経て化合物半導体
のバイポーラトランジスタが得られる。ただし、この実
施例ではベースコンタクト層となるp−GaAs層11
を形成する際に基板表面に紫外線を照射し、その光強度
を変化させた。紫外線の光源としてはキセノン・水銀ラ
ンプを用いた。
【0031】図3はこの工程における照射紫外光強度の
成長開始後の時間変化を示したものである。第1および
第2の発明の実施例と同様に、p−GaAs層11の成
長に先立ち、砒素の分子線を照射しながら基板温度を6
00℃に昇温してp−GaAs層4表面の表面酸化膜を
除去した後、TMG流量を1cc/min、基板温度を
450℃、砒素分圧を7×10-6Torrに保持し、キ
セノン・水銀ランプの照射光強度を0.5W/cm2 →
0W/cm2 (即ち、光照射なし)と変化させて成長を
行う。それぞれの光強度における成長時間は0.3W/
cm2 :4分間、0W/cm2 :12分間である。これ
により、約250nmのp−GaAs層11が形成され
る。
成長開始後の時間変化を示したものである。第1および
第2の発明の実施例と同様に、p−GaAs層11の成
長に先立ち、砒素の分子線を照射しながら基板温度を6
00℃に昇温してp−GaAs層4表面の表面酸化膜を
除去した後、TMG流量を1cc/min、基板温度を
450℃、砒素分圧を7×10-6Torrに保持し、キ
セノン・水銀ランプの照射光強度を0.5W/cm2 →
0W/cm2 (即ち、光照射なし)と変化させて成長を
行う。それぞれの光強度における成長時間は0.3W/
cm2 :4分間、0W/cm2 :12分間である。これ
により、約250nmのp−GaAs層11が形成され
る。
【0032】上述した第1,第2および第3の発明の実
施例において得られたバイポーラトランジスタは、形状
および電気伝導性の優れた高濃度ベースコンタクト層を
有し、素子の高速・高周波特性もまた非常に良好であっ
た。
施例において得られたバイポーラトランジスタは、形状
および電気伝導性の優れた高濃度ベースコンタクト層を
有し、素子の高速・高周波特性もまた非常に良好であっ
た。
【0033】なお、上述の第3の発明の実施例において
は、紫外線の光源としてキセノン・水銀ランプを用いた
が、これに限らず、低圧水銀ランプ、エキシマレーザ
等、種々の紫外線光源を利用して同様の効果を得ること
ができる。その場合、照射光が400nm以下の波長を
有する光源が有効である。
は、紫外線の光源としてキセノン・水銀ランプを用いた
が、これに限らず、低圧水銀ランプ、エキシマレーザ
等、種々の紫外線光源を利用して同様の効果を得ること
ができる。その場合、照射光が400nm以下の波長を
有する光源が有効である。
【0034】また、上述の第1,第2および第3の発明
の実施例においては、図6(a)と同様にp−GaAs
層11をベースコンタクト層として形成した場合につい
て述べたが、本発明はこれに限定されず、p−GaAs
層11を図6(b)と同様、外部ベース領域全体に形成
した場合についても適用でき、同様の効果が得られる。
の実施例においては、図6(a)と同様にp−GaAs
層11をベースコンタクト層として形成した場合につい
て述べたが、本発明はこれに限定されず、p−GaAs
層11を図6(b)と同様、外部ベース領域全体に形成
した場合についても適用でき、同様の効果が得られる。
【0035】また、上述の実施例においては、エミッタ
アップ型のものについて述べたが、本発明はこれに限定
されず、コレクタアップ型のものについても同様に適用
できる。
アップ型のものについて述べたが、本発明はこれに限定
されず、コレクタアップ型のものについても同様に適用
できる。
【0036】さらに、上述の実施例においては、ベース
層がp−GaAsからなるものについて述べたが、本発
明はこれに限定されず、例えばp−AlGaAsからな
るベース層のAl組成を徐々に変化させてグレーデッド
ベース構造としたもの、AlInAs/InGaAs系
やInP/InGaAs系のヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタの場合のようにベース層がp−InGaAsか
らなるもの、あるいはp−AlInGaAsやp−In
GaAsP等からなるものについても同様に適用でき、
効果は同様である。
層がp−GaAsからなるものについて述べたが、本発
明はこれに限定されず、例えばp−AlGaAsからな
るベース層のAl組成を徐々に変化させてグレーデッド
ベース構造としたもの、AlInAs/InGaAs系
やInP/InGaAs系のヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタの場合のようにベース層がp−InGaAsか
らなるもの、あるいはp−AlInGaAsやp−In
GaAsP等からなるものについても同様に適用でき、
効果は同様である。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、p
型高不純物濃度層からなるベースコンタクト層もしくは
外部ベース層を大きな表面荒れや多結晶化を生じさせず
に安定して、しかも選択性良く形成することができる。
その結果、素子歩留まりが向上し、ベース抵抗の小さ
な、高速・高周波特性の優れた化合物半導体のバイポー
ラトランジスタを安定して再現性良く実現できるという
効果がある。
型高不純物濃度層からなるベースコンタクト層もしくは
外部ベース層を大きな表面荒れや多結晶化を生じさせず
に安定して、しかも選択性良く形成することができる。
その結果、素子歩留まりが向上し、ベース抵抗の小さ
な、高速・高周波特性の優れた化合物半導体のバイポー
ラトランジスタを安定して再現性良く実現できるという
効果がある。
【図1】第1の発明のバイポーラトランジスタの製造方
法を説明するための図であり、ベースコンタクト層形成
時の基板温度の時間変化を示す図である。
法を説明するための図であり、ベースコンタクト層形成
時の基板温度の時間変化を示す図である。
【図2】第2の発明のバイポーラトランジスタの製造方
法を説明するための図であり、ベースコンタクト層形成
時の砒素分子線強度の時間変化を示す図である。
法を説明するための図であり、ベースコンタクト層形成
時の砒素分子線強度の時間変化を示す図である。
【図3】第3の発明のバイポーラトランジスタの製造方
法を説明するための図であり、ベースコンタクト層形成
時に基板表面に照射する紫外線強度の時間変化を示す図
である。
法を説明するための図であり、ベースコンタクト層形成
時に基板表面に照射する紫外線強度の時間変化を示す図
である。
【図4】第1,第2および第3の発明のバイポーラトラ
ンジスタの製造方法を説明するための、工程順に示した
半導体チップの断面図である。
ンジスタの製造方法を説明するための、工程順に示した
半導体チップの断面図である。
【図5】第1,第2および第3の発明のバイポーラトラ
ンジスタの製造方法を説明するための、工程順に示した
半導体チップの断面図である。
ンジスタの製造方法を説明するための、工程順に示した
半導体チップの断面図である。
【図6】従来の製造方法によって得られるバイポーラト
ランジスタを説明するための半導体チップの断面図であ
る。
ランジスタを説明するための半導体チップの断面図であ
る。
1 半絶縁性基板(GaAs) 2,3,7 n−GaAs層 4,11 p−GaAs層 5 n−Al0.25Ga0.75As層 6 n−Alx Ga1-x As層(x:0.25→0) 8,10 SiO2 膜 9,13,16 ホトレジスト膜 12 絶縁領域 14 TiPtAu層 17,18,19 AuGeNi層
Claims (3)
- 【請求項1】半絶縁性基板上に少なくともコレクタ層、
ベース層およびエミッタ層を含む積層構造を形成する工
程と、 少なくとも原料ガスの1つに有機III族原料を含む分
子線エピタキシー法により、成長温度を徐々に、もしく
は階段的に変化させて、外部ベース領域の少なくとも一
部を形成する工程とを含むことを特徴とするバイポーラ
トランジスタの製造方法。 - 【請求項2】半絶縁性基板上に少なくともコレクタ層、
ベース層およびエミッタ層を含む積層構造を形成する工
程と、 少なくとも原料ガスの1つに有機III族原料を含む分
子線エピタキシー法により、V族原料の分子線強度を徐
々に、もしくは階段的に変化させて、外部ベース領域の
少なくとも一部を形成する工程とを含むことを特徴とす
るバイポーラトランジスタの製造方法。 - 【請求項3】半絶縁性基板上に少なくともコレクタ層、
ベース層およびエミッタ層を含む積層構造を形成する工
程と、 少なくとも原料ガスの1つに有機III族原料を含む分
子線エピタキシー法により、結晶成長中の基板表面に紫
外線を照射するとともに、前記紫外線の光強度を徐々
に、もしくは階段的に変化させて、外部ベース領域の少
なくとも一部を形成する工程とを含むことを特徴とする
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 |
---|---|---|---|
JP4160892A JPH05243252A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | バイポーラトランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4160892A JPH05243252A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | バイポーラトランジスタの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05243252A true JPH05243252A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12613076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4160892A Pending JPH05243252A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | バイポーラトランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05243252A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012102196A1 (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-02 | Nttエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP4160892A patent/JPH05243252A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012102196A1 (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-02 | Nttエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
JP2012156206A (ja) * | 2011-01-24 | 2012-08-16 | Ntt Electornics Corp | 半導体装置 |
US8754445B2 (en) | 2011-01-24 | 2014-06-17 | Ntt Electronics Corporation | Semiconductor device |
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