JPH0638425B2 - バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 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
ものである。

従来の技術 半導体装置の動向は、高密度集積化と高速化・高周波化
にある。バイポーラトランジスタにおいて、高周波化を
考える場合の基本的性能因子の一つに最大発振周波数
maxがある。maxは一般につぎの式で表わされる。

（max）^２＝_Ｔ／（８πＲｂＣbc）……(1) ここで、_Ｔは最大遮断周波数であり、ベース・エミッ
タ間容量Ｃbeが関与した項が含まれ、Ｃbeが大きくなる
と_Ｔは減少する。また、Ｒｂはベース抵抗、Ｃbcはベ
ース・コレクタ間容量である。従って、Ｃbcの低減はバ
イポーラトランジスタにおける高周波化の必要事項であ
る。コレクタが上側にあるコレクタトップ型トランジス
タでは、Ｃbcは構造上最小となりmaxは増加するが、
逆にＣbcが浮遊容量のため増加し、結果として_Ｔが減
少する。

最近高周波デバイスとして、シリコンよりも速い電子移
動度を有する砒化ガリウム系を用いたヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタが注目されている。ヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタでは、ベースの半導体よりも大きな禁
制帯幅を有する半導体をエミッタに用い、エミッタ・ベ
ース間でヘテロ接合が形成されている。これにより、ベ
ース側からエミッタ側へのキャリア注入が低減されるた
め、高周波化のためベースを薄くかつ高濃度にしても充
分な電流増幅率が得られるという利点がある。従来のコ
レクタトップ型ヘテロ接合バイポーラトランジスタは、
コレクタ領域直下の真性ベース領域から引き出された外
部ベース領域下のエミッタ層のキャリアをイオン注入で
減少させて絶縁化し、その領域の接合容量をなくすこと
で、Ｃbcを低減していた。また、上記イオン注入により
上記外部ベース領域の結晶性が悪くなり抵抗が増加する
ため、さらに不純物を上記外部ベース領域にイオン注入
してキャリアを増加させ、抵抗を低減していた。その例
を第５図に示す。

半導体基板１上に、ｎ型不純物を高濃度に含有したエミ
ッタコンタクト領域２、ヘテロ接合を形成するためにべ
ーす領域よりも大きい禁制帯幅を有する半導体からな
る、ｎ型不純物を含有したエミッタ領域３、ｐ型不純物
を高濃度に含有した真性ベース領域４、ｎ型不純物を含
有したコレクタ領域５およびｎ型不純物を高濃度に含有
したコレクタコンタクト領域６が順に形成され、抵抗を
低減させるためのｐ型不純物をイオン注入した外部ベー
ス領域１２が、外部ベース領域１２直下のエミッタ層に
はイオン注入によりキャリアを低減された絶縁領域１１
が形成され、周辺にはイオン注入により絶縁化された素
子間分離領域１３が形成されている。また、エミッタコ
ンタクト領域２、外部ベース領域１２およびコレクタコ
ンタクト領域６上にそれぞれオーミック接触するエミッ
タ電極７、ベース電極８およびコレクタ電極９が形成さ
れている。例えばIEEE エレクトロン デバイス レタ
ーズ vol.EDL-7,32(1986)。

発明が解決しようとする課題 しかし上記のような構成では、絶縁領域の下にエミッタ
電極の引出し用であるエミッタコンタクト領域が存在す
るために、外部ベース領域直下に依然として、その外部
ベース領域とエミッタコンタクト領域を電極とする平行
平板コンデンサーのような浮遊容量が存在する。さら
に、上記外部ベース領域内にイオン注入されたｐ型不純
物が下方に拡散すると、Ｃbcが増加するという欠点があ
った。従って、Ｃbcの低減には構造上の限界があり、ト
ランジスタをより高周波化する上で問題であった。

本発明は、上記の問題点を大きく改良するもので、外部
ベース領域直下の浮遊容量を解消することにより、Ｃbc
を構造上ほとんど最小にするバイポーラトランジスタの
製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本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、基板側から少な
くともエミッタコンタクト領域となるエミッタコンタク
ト層と、エミッタ領域となるエミッタ層と、外部ベース
領域および真性ベース領域となるベース層と、コレクタ
領域となるコレクタ層との多層膜を形成する工程と、上
記多層膜上に第一のマスクを形成する工程と、上記第一
のマスクを用いて上記エミッタコンタクト層および上記
エミッタ層の周辺を上記多層膜表面からのイオン注入で
絶縁化し、エミッタコンタクト領域およびエミッタ領域
を形成する工程と、上記第一のマスクの一部を覆うよう
に第二のマスクを形成する工程と、上記第二のマスクに
覆われていない上記第一のマスクの部分を除去する工程
と、上記第二のマスクを用いて上記ベース層の周辺を上
記多層膜表面からのイオン注入で絶縁化し、外部ベース
領域および真性ベース領域を形成する工程と、上記第二
のマスクを除去し上記第一のマスクの残りを第三のマス
クとする工程と、上記第三のマスクを用いて上記コレク
タ層の周辺を除去し、コレクタ領域を形成する工程とを
有することを特徴とする。

作用 上記構成のバイポーラトランジスタの製造方法は、エミ
ッタコンタクト領域およびエミッタ領域をきめる第一の
マスクと、外部ベース領域をきめる第二のマスクとの自
己整合により、コレクタ領域をきめる第三のマスクを形
成するので、上記エミッタコンタクト領域およびエミッ
タ領域と外部ベース領域が実効的に重なることなく形成
でき、高周波化に大きく貢献するＣbcが、構造上ほとん
ど最小になるトランジスタを形成することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

第１図〜第４図は、本発明の実施例における砒化ガリウ
ム系ｎｐｎ型バイポーラトランジスタの製造方法を示す
構成図である。第１図(a)，第２図(a)，第３図(a)、第
４図(a)はトランジスタを上からみたときの構成図、第
１図(b)，第２図(b)，第３図(b)，第４図(b)は第１図
(a)のＡ−Ａ′に沿っての断面図、第１図(c)，第２図
(c)，第３図(c)，第４図(c)は第１図(a)のＢ−Ｂ′に沿
っての断面図である。まず砒化ガリウムの半絶縁性基板
２１上に、エミッタコンタクト領域となる、ｎ型不純物
を高濃度に含有したエミッタコンタクト層２２、エミッ
タ領域となる、ｎ型不純物を含有したエミッタ層２３、
外部ベース領域および真性ベース領域となる、ｐ型不純
物を高濃度に含有したベース層２４、コレクタ領域とな
る、ｎ型不純物を含有したコレクタ層２５、およびコレ
クタコンタクト領域となる、ｎ型不純物を高濃度に含有
したコレクタコンタクト層２６を順に膜成長により形成
し、コレクタコンタクト層２６の上に第一のマスク４１
をシリコンの酸化膜等を用いて形成して、上記エミッタ
コンタクト層２２およびエミッタ層２３の周辺に表面か
ら酸素イオン等を深く注入し、第一絶縁領域３１を形成
する。続いて外部ベース抵抗低減のため、ベリリウム等
を注入し外部ベース層３２を形成する（第１図(a),(b),
(c)）。次に、第二のマスク４２をアルミニウム等を用
いて、上記第一のマスク４１にまたがるように細長く形
成し、上記第一のマスク４１の上記第二のマスク４２に
覆われていない部分を乾式エッチングで除去する。続い
て、少なくとも上記ベース層２４の周辺に、表面から酸
素イオンを浅く注入し、第二絶縁領域３３を形成する
（第２図(a),(b),(c)）。さらに、上記第二のマスク４
２を除去し、第一のマスク４１の残りの部分を第三のマ
スク４３とする。この第三のマスク４３を用いて、上記
コレクタ層２５および上記コレクタコンタクト層２６の
周辺を湿式エッチングで除去する（第３図(a),(b),
(c)）。以上により、第一のマスク４１でエミッタコン
タクト層２２およびエミッタ層２３からエミッタコンタ
クト領域およびエミッタ領域が、また第二のマスク４２
で外部ベース層３２から外部ベース領域がそれぞれ独立
に形成され、かつ第一のマスク４１と第二のマスク４２
の自己整合で形成された第三のマスク４３でコレクタ層
２６からコレクタ領域が形成されることなる。最後に、
熱処理によりイオン注入部分の結晶性を回復させた後、
上記エミッタコンタクト領域２２上にエミッタ電極２
７、上記外部ベース領域３２上にベース電極２８、上記
コレクタコンタクト領域２６上にコレクタ電極２９をそ
れぞれ形成し、本実施例におけるｎｐｎ型バイポーラト
ランジスタが完成する（第４図(a),(b),(c)）。

上記製造方法におけるエミッタ電極およびベース電極の
配置は、第一のマスクと第二のマスクの形状により、種
々の組み合わせをとることが可能である。また、上記第
一絶縁領域はベース層より深い位置に形成されるため、
外部ベース抵抗低減のためのイオン注入を行う必要は特
にない。

上記製造方法を、より高周波特性に優れたヘテロ接合バ
イポーラトランジスタに用いることもでき、この場合は
膜成長の時にベース層に用いた半導体よりも大きな禁制
帯幅を有する半導体をエミッタ層に用いればよい。さら
に、ｐｎｐ型トランジスタにおいても適用しうる。

発明の効果 以上に記したように、本発明の構成のバイポーラトラン
ジスタの製造方法は、エミッタコンタクト領域およびエ
ミッタ領域をきめる第一のマスクと、外部ベース領域を
きめる第二のマスクとの自己整合により、コレクタ領域
をきめる第三のマスクを形成するので、上記エミッタコ
ンタクト領域およびエミッタ領域と外部ベース領域が実
効的に重なることなく形成でき、高周波化に大きく貢献
するＣbcが、構造上ほとんど最小になるトランジスタを
形成することができる。また、第一絶縁領域と第二絶縁
領域の両者で素子間分離を兼ねているので、従来の製造
方法に比べ少ない工程数でトランジスタを作成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例におけるトランジス
タの製造方法を示す構成図、第５図は従来のトランジス
タの構成を示す断面図である。 ２１……半絶縁性基板、２２……エミッタコンタクト
層、２３……エミッタ層、２４……ベース層、２５……
コレクタ層、２６……コレクタコンタクト層、２７……
エミッタ電極、２８……ベース電極、２９……コレクタ
電極、３１……第一絶縁領域、３２……外部ベース層、
３３……第二絶縁領域、４１……第一のマスク、４２…
…第二のマスク、４３……第三のマスク。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半絶縁性基板上に、基板側から少なくとも
   エミッタコンタクト領域となるエミッタコンタクト層
   と、エミッタ領域となるエミッタ層と、外部ベース領域
   および真性ベース領域となるベース層と、コレクタ領域
   となるコレクタ層との多層膜を形成する工程と、上記多
   層膜上に第一のマスクを形成する工程と、上記第一のマ
   スクを用いて上記エミッタコンタクト層および上記エミ
   ッタ層の周辺を上記多層膜表面からのイオン注入で絶縁
   化し、エミッタコンタクト領域およびエミッタ領域を形
   成する工程と、上記第一のマスクの一部と上記一部に続
   く上記第一のマスク以外の部分とを覆うように第二のマ
   スクを形成する工程と、上記第二のマスクに覆われてい
   ない上記第一のマスクの部分を除去する工程と、上記第
   二のマスクを用いて上記ベース層の周辺を上記多層膜表
   面からのイオン注入で絶縁化し、外部ベース領域および
   真性ベース領域を形成する工程と、上記第二のマスクを
   除去し上記第一のマスクの残りを第三のマスクとする工
   程と、上記第三のマスクを用いて上記コレクタ層の周辺
   を除去し、コレクタ領域を形成する工程とを有すること
   を特徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。
2. 【請求項２】ベース層に用いる半導体よりも禁制帯幅の
   大きい半導体をエミッタ層に用いる工程を有することを
   特徴とする請求項(1)記載のバイポーラトランジスタの
   製造方法。
3. 【請求項３】第一のマスクを用いてベース層の周辺に多
   層膜表面からイオン注入し、外部ベース領域の抵抗を低
   減する工程を有することを特徴とする請求項(2)記載の
   バイポーラトランジスタの製造方法。