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JPH0682678B2 - Bipolar transistor manufacturing method - Google Patents
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JPH0682678B2 - Bipolar transistor manufacturing method - Google Patents

Bipolar transistor manufacturing method

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JPH0682678B2
JPH0682678B2 JP62111050A JP11105087A JPH0682678B2 JP H0682678 B2 JPH0682678 B2 JP H0682678B2 JP 62111050 A JP62111050 A JP 62111050A JP 11105087 A JP11105087 A JP 11105087A JP H0682678 B2 JPH0682678 B2 JP H0682678B2
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JP
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layer
collector
emitter
electrode
base
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順道 太田
和生 江田
雅紀 稲田
学 柳原
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a bipolar transistor.

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は、遮断周波数tであ
る。tは一般につぎの式で表わされる。
2. Description of the Related Art Trends in semiconductor devices include high-density integration, high speed, and high frequency. In a bipolar transistor, the basic performance factor when considering higher frequencies is the cutoff frequency t. t is generally expressed by the following equation.

t=1/(2πτec) ……(1) τec=τe+τb+τc+τc′ ……(2) ここで、τeはエミッタ空乏層充電時間、τbはベース
走行時間、τcはコレクタ空乏層走行時間、τc′はコ
レクタ空乏層充電時間である。
t = 1 / (2πτec) (1) τec = τe + τb + τc + τc '(2) where τe is the emitter depletion layer charging time, τb is the base transit time, τc is the collector depletion layer transit time, and τc' is the collector. Depletion layer charging time.

(2)式において、τeおよびτc′はエミッタ領域お
よびコレクタ領域の抵抗分および容量分に比例する。容
量分の低減のために、微細化によってトランジスタサイ
ズを小さくすると、その面積に反比例して抵抗分は増加
するので、τeおよびτc′は増加し、tの値が下が
る。この抵抗分は、各領域の内部抵抗と、各領域に設け
られたオーミック電極による接触抵抗の和で表される。
そのため、接触抵抗の低減と容量分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。
In equation (2), τe and τc 'are proportional to the resistance and capacitance of the emitter region and collector region. When the transistor size is reduced by miniaturization in order to reduce the capacitance, the resistance increases in inverse proportion to the area, so τe and τc ′ increase and the value of t decreases. This resistance component is represented by the sum of the internal resistance of each region and the contact resistance of the ohmic electrode provided in each region.
Therefore, the reduction of contact resistance and the reduction of capacitance are necessary items for increasing the frequency of bipolar transistors.

従来の複数エミッタ電極・単一ベース電極を有する台形
状バイポーラトランジスタの場合は、エミッタ電極は、
エミッタ領域上に目合せで形成していた。その例を第2
図に示す。
In the case of a trapezoidal bipolar transistor having a conventional multiple emitter electrode / single base electrode, the emitter electrode is
It was formed on the emitter region by alignment. Second example
Shown in the figure.

半導体基板1上に、コレクタ領域4、ベース領域3およ
び2つのエミッタ領域2が順に形成され、各領域上にオ
ーミック接触するコレクタ電極7、ベース電極6および
エミッタ電極5がそれぞれ形成されている(例えば信学
技報、電子デバイス86-107、21ページ)。
A collector region 4, a base region 3 and two emitter regions 2 are sequentially formed on a semiconductor substrate 1, and a collector electrode 7, a base electrode 6 and an emitter electrode 5 which are in ohmic contact with each other are formed on each region (for example, respectively). IEICE Technical Report, Electronic Devices 86-107, pages 21).

発明が解決しようとする問題点 しかし上記のような構成では、最上層のエミッタ電極
は、エミッタ領域上に目合せで形成されるため、エミッ
タ電極の面積はエミッタ領域の面積よりも小さくなり、
トランジスタの微細化が進むにつれて充分に低い接触抵
抗を得ることが困難になり、またベース電極直下の不要
なコレクタ領域に容量が存在し、高周波化の妨げとな
る。また、目合せの形成のため歩留りも低下する。
Problems to be Solved by the Invention However, in the above-described configuration, the emitter electrode of the uppermost layer is formed on the emitter region in alignment, so that the area of the emitter electrode becomes smaller than the area of the emitter region.
As miniaturization of the transistor progresses, it becomes difficult to obtain a sufficiently low contact resistance, and a capacitance exists in an unnecessary collector region directly below the base electrode, which hinders high frequency operation. In addition, the yield is lowered due to the formation of the alignment.

特に、エミッタ領域を基板側にすることは、集積化の時
の配線距離の低減を図る上で、有効な方法であるが、従
来の構成で単にエミッタ領域とコレクタ領域を交換した
だけでは、ベース電極直下の不要なエミッタ領域のため
に良好なトランジスタが得られない。
In particular, making the emitter region on the substrate side is an effective method for reducing the wiring distance at the time of integration, but if the emitter region and the collector region are simply exchanged in the conventional configuration, the A good transistor cannot be obtained due to the unnecessary emitter region just below the electrode.

本発明は、上記従来の問題点を大きく改良するもので、
エミッタ領域を基板側にして、ベース電極直下の不要な
エミッタ領域を絶縁化し、かつ、面積減少による接触抵
抗の増加を解消する構成を有し、歩留りも向上するバイ
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。
The present invention greatly improves the above conventional problems,
To provide a method for manufacturing a bipolar transistor having a structure in which an unnecessary emitter region just below a base electrode is insulated with an emitter region on the substrate side and an increase in contact resistance due to a reduction in area is eliminated, and the yield is also improved. With the goal.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明のバイポーラトラン
ジスタの製造方法は、半導体基板上に、エミッタ層、ベ
ース層、コレクタ層を順次成長させる工程と、前記コレ
クタ層上に形成したマスクにより、前記エミッタ層が露
出するまで前記コレクタ層、ベース層をエッチングし
て、前記コレクタ,ベースを含む第1の逆台形を形成す
る工程と、前記コレクタ層の全面にコレクタ電極を自己
整合的に形成するのと、前記第1の逆台形をマスクとし
て前記エミッタ層にエミッタ電極を自己整合的に形成す
るのとを同時に行う工程と、前記第1の逆台形のコレク
タ層を前記ベース層が露出するまでエッチングして、前
記第1の逆台形のベース層上に前記コレクタ層を含む第
2の逆台形を形成する工程と、前記第2の逆台形をマス
クとして、前記第1の逆台形のエミッタ層に絶縁領域を
形成する工程と、前記第1の逆台形の前記ベース層上
に、前記第2の逆台形をマスクに自己整合的にベース電
極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, a method for manufacturing a bipolar transistor according to the present invention comprises a step of sequentially growing an emitter layer, a base layer and a collector layer on a semiconductor substrate, and a step of growing the collector layer on the collector layer. Etching the collector layer and the base layer until the emitter layer is exposed by the mask formed in step 1 to form a first inverted trapezoid including the collector and the base; and forming a collector electrode on the entire surface of the collector layer. Simultaneously performing the self-aligned formation and the self-aligned formation of an emitter electrode on the emitter layer using the first inverted trapezoid as a mask; and forming the first inverted trapezoidal collector layer on the emitter layer. Etching until the base layer is exposed to form a second inverted trapezoid including the collector layer on the first inverted trapezoidal base layer; and the second inverted trapezoid. Shape as a mask, forming an insulating region in the first inverted trapezoidal emitter layer, and forming a base on the first inverted trapezoidal base layer in a self-aligned manner with the second inverted trapezoidal mask as a mask. And a step of forming an electrode.

作用 上記構成のバイポーラトランジスタの製造方法は、従来
の構成による同じコレクタ領域の面積を有するバイポー
ラトランジスタと比較した場合、コレクタ領域の面積と
同じ面積のコレクタ電極を有するため、コレクタ電極に
よる接触抵抗を構造上最小にし、かつ他の電極も自己整
合により形成されるため各領域での抵抗をより低くする
ことができる。さらに、エミッタ領域を基板側にして、
ベース電極直下の不要なエミッタ領域に絶縁領域を形成
するため、漏れ電流や容量を低減することができ、集積
化に適したトランジスタを提供することができる。また
自己整合により歩留りも向上する。
The bipolar transistor having the above structure has a collector electrode having the same area as that of the collector region when compared with a bipolar transistor having the same collector region area as the conventional structure. The resistance in each region can be made lower because the upper limit is minimized and the other electrodes are formed by self-alignment. Furthermore, with the emitter region on the substrate side,
Since the insulating region is formed in the unnecessary emitter region just below the base electrode, leakage current and capacitance can be reduced, and a transistor suitable for integration can be provided. The self-alignment also improves the yield.

実施例 以下、本発明のバイポーラトランジスタの製造方法の一
実施例について図面に基づいて説明する。
Example One example of a method for manufacturing a bipolar transistor of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の実施例におけるnpn型バイポーラト
ランジスタの断面図である。まず、半導体基板31上に、
エミッタ領域34となるn型不純物含有のエミッタ層、ベ
ース領域33となるp型不純物含有のベース層、コレクタ
領域32となるn型不純物含有のコレクタ層を順に膜成長
により形成し、コレクタ領域32になる部分の上にレジス
ト71を断面方向が逆台形状(砒化ガリウム結晶ならば
[011]方向)になるように形成し、異方性エッチング
(砒化ガリウム結晶の湿式エッチングならば例えば硫酸
・過酸化水素・水を1対1対12)を用いてエミッタ領域
34までエッチングする。レジスト71を除去した後に、n
型オーミック金属(砒化ガリウム結晶ならば例えば金ゲ
ルマニウム)を全面に蒸着し、コレクタ領域32、エミッ
タ領域34上に、上記逆台形状を利用した自己整合により
コレクタ電極62、エミッタ電極64をそれぞれ同時に形成
する。次にレジスト72でコレクタ電極62上の一部に穴あ
けをし、電極のエッチング(金系ならば沃化カリウム
液)とコレクタ領域32の異方性エッチングを行い、ベー
ス領域33の頭出しをする。レジスト72を除去し、熱処理
を行ってコレクタ電極62とエミッタ電極64を合金化する
ことによりオーミック電極を形成する。次に、上記コレ
クタ電極62とエミッタ電極64をマスクとして、ベース領
域33直下のエミッタ領域34に深くイオン注入(たとえば
水素イオン)し、絶縁領域44を形成する。最後に、全面
にp型オーミック金属(砒化ガリウム結晶ならば例えば
金亜鉛)を蒸着し、ベース電極93を上記ベース領域33上
に自己整合により形成し、熱処理をしてベース電極93を
合金化することによりオーミック電極が得られる。上記
工程で、コレクタ電極62とエミッタ電極64の熱処理とイ
オン注入の順は前後してもよい。以上の順で本実施例に
おけるnpn型バイポーラトランジスタが完成する。
FIG. 1 is a sectional view of an npn-type bipolar transistor according to an embodiment of the present invention. First, on the semiconductor substrate 31,
An n-type impurity-containing emitter layer to be the emitter region 34, a p-type impurity-containing base layer to be the base region 33, and an n-type impurity-containing collector layer to be the collector region 32 are sequentially formed by film growth. A resist 71 is formed on the portion to be formed so that the cross-sectional direction has an inverted trapezoidal shape ([011] direction for gallium arsenide crystal), and anisotropic etching (for wet etching of gallium arsenide crystal, for example, sulfuric acid / peroxidation Emitter area using hydrogen / water (1:12)
Etch to 34. After removing the resist 71, n
Type ohmic metal (in the case of gallium arsenide crystal, for example, gold germanium) is vapor-deposited on the entire surface, and the collector electrode 62 and the emitter electrode 64 are simultaneously formed on the collector region 32 and the emitter region 34 by self-alignment using the inverted trapezoidal shape. To do. Next, a hole is formed in the collector electrode 62 with a resist 72, the electrode is etched (potassium iodide solution in the case of a gold system) and the collector region 32 is anisotropically etched to locate the base region 33. . The resist 72 is removed, and heat treatment is performed to alloy the collector electrode 62 and the emitter electrode 64 to form an ohmic electrode. Next, using the collector electrode 62 and the emitter electrode 64 as a mask, deep ion implantation (for example, hydrogen ions) is performed into the emitter region 34 immediately below the base region 33 to form an insulating region 44. Finally, a p-type ohmic metal (for example, gallium arsenide crystal, for example, gold zinc) is vapor-deposited on the entire surface, a base electrode 93 is formed on the base region 33 by self-alignment, and heat treatment is performed to alloy the base electrode 93. As a result, an ohmic electrode is obtained. In the above process, the order of heat treatment and ion implantation of the collector electrode 62 and the emitter electrode 64 may be changed. The npn-type bipolar transistor in this embodiment is completed in the above order.

上記製造工程を、より高周波特性に優れたヘテロ(異
種)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に用いればよ
い。
The above manufacturing process can also be applied to a heterojunction bipolar transistor having higher high frequency characteristics,
In this case, a semiconductor having a forbidden band width larger than that of the semiconductor used for the base during film growth may be used for the emitter.

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、自己整合でコレクタ電極の面積
を、コレクタ領域の面積と等しくすることが可能なた
め、接触抵抗を構造上最小にすることができ、また、ベ
ース電極、エミッタ電極も自己整合で形成することがで
き、バイポーラトランジスタの微細化において問題とな
る各領域での抵抗の増大を防ぐ。さらに、エミッタ領域
を基板側にして、ベース電極直下の不要なエミッタ領域
に絶縁領域を形成するため、漏れ電流や容量を低減する
ことができ、バイポーラトランジスタの高周波化に大き
く貢献し、集積化に適したトランジスタを提供すること
ができ、かつ自己整合により歩留りも向上する。また、
複数のコレクタ・ベースを有するような櫛型のトランジ
スタを作製する場合にも同じ製造工程を用いることがで
きる。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the method of manufacturing a bipolar transistor having the structure of the present invention, the area of the collector electrode can be made equal to the area of the collector region by self-alignment, so that the contact resistance is structurally minimized. In addition, the base electrode and the emitter electrode can be formed by self-alignment, which prevents an increase in resistance in each region which is a problem in miniaturization of the bipolar transistor. Furthermore, since the emitter region is on the substrate side and an insulating region is formed in an unnecessary emitter region directly below the base electrode, leakage current and capacitance can be reduced, which greatly contributes to higher frequency bipolar transistors and contributes to integration. A suitable transistor can be provided, and the self-alignment also improves the yield. Also,
The same manufacturing process can be used to manufacture a comb-type transistor having a plurality of collectors / bases.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例の構成を示す断面図、第2図
は従来の複数エミッタ・単一ベースのバイポーラトラン
ジスタの構成を示す断面図である。 31……半導体基板、32……コレクタ領域、33……ベース
領域、34……エミッタ領域、44……絶縁領域、71,72…
…レジスト、62……コレクタ電極、93……ベース電極、
64……エミッタ電極。
FIG. 1 is a sectional view showing the construction of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing the construction of a conventional multi-emitter / single-base bipolar transistor. 31 ... Semiconductor substrate, 32 ... Collector region, 33 ... Base region, 34 ... Emitter region, 44 ... Insulation region, 71, 72 ...
… Resist, 62 …… Collector electrode, 93 …… Base electrode,
64 …… Emitter electrode.

フロントページの続き (72)発明者 柳原 学 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−210669(JP,A) 特開 昭49−43583(JP,A) 特開 昭62−18761(JP,A) 電子通信学会技術研究報告 Vol. 85,No.263 P.17−23 SSD85− 111 1986.1.21Front Page Continuation (72) Inventor Manabu Yanagihara 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP 59-210669 (JP, A) JP 49-43583 (JP, A) JP 62-18761 (JP, A) IEICE Technical Report Vol. 85, No. 263 P.I. 17-23 SSD85-111 1986.1.21

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に、エミッタ層、ベース層、
コレクタ層を順次成長させる工程と、 前記コレクタ層上に形成したマスクにより、前記エミッ
タ層が露出するまで前記コレクタ層、ベース層をエッチ
ングして、前記コレクタ,ベースを含む第1の逆台形を
形成する工程と、 前記コレクタ層の全面にコレクタ電極を自己整合的に形
成するのと、前記第1の逆台形をマスクとして前記エミ
ッタ層上に、前記コレクタ電極と同じ材料からなる、エ
ミッタ電極を自己整合的に形成するのとを同時に行う工
程と、 前記第1の逆台形のコレクタ層を前記ベース層が露出す
るまでエッチングして、 前記第1の逆台形のベース層上に前記コレクタ層を含む
第2の逆台形を形成する工程と、 前記第2の逆台形をマスクとして、前記第1の逆台形の
エミッタ層に絶縁領域を形成する工程と、 前記第1の逆台形の前記ベース層上に、前記第2の逆台
形をマスクに自己整合的に、前記エミッタ電極およびコ
レクタ電極とは異なる材料からなるベース電極を形成す
る工程と を備えたことを特徴とするバイポーラトランジスタの製
造方法。
1. An emitter layer, a base layer, and
The collector layer and the base layer are etched until the emitter layer is exposed by the step of sequentially growing the collector layer and the mask formed on the collector layer to form a first inverted trapezoid including the collector and the base. And a collector electrode is formed on the entire surface of the collector layer in a self-aligned manner, and an emitter electrode made of the same material as the collector electrode is self-aligned on the emitter layer using the first inverted trapezoid as a mask. Simultaneously forming in a conformal manner, and etching the first inverted trapezoidal collector layer until the base layer is exposed, and including the collector layer on the first inverted trapezoidal base layer. Forming a second inverted trapezoid; forming an insulating region in the emitter layer of the first inverted trapezoid using the second inverted trapezoid as a mask; Forming a base electrode made of a material different from that of the emitter electrode and the collector electrode in a self-aligned manner on the base layer using the second inverted trapezoid as a mask. Production method.
【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ことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載のバイポーラトランジスタの製
造方法。
2. The method for manufacturing a bipolar transistor according to claim 1, wherein a semiconductor having a forbidden band width larger than that of the semiconductor used for the base layer is used for the emitter layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS4943583A (en) * 1972-08-30 1974-04-24
EP0106724B1 (en) * 1982-09-17 1989-06-07 ETAT FRANCAIS représenté par le Ministre des PTT (Centre National d'Etudes des Télécommunications) Ballistic heterojunction bipolar transistor
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
電子通信学会技術研究報告Vol.85,No.263P.17−23SSD85−1111986.1.21

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