JP2006128149A - Heterojunction semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】 積層方向における電極位置の高低差を緩和或いは解消し、かつ、製造工程の増加や生産性の低下を抑え、また、電気的特性の悪化を招くことのない構造を有するヘテロ接合半導体装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】 半絶縁性基板1の上にエピタキシャル成長法によって、サブコレクタ構成材料層2、コレクタ構成材料層3、ベース構成材料層4、エミッタ構成材料層5、そしてエミッタキャップ構成材料層6を形成する。次に、イオン注入法によって、n+型の導電領域21を形成する。この後、エミッタキャップ構成材料層6、エミッタ構成材料層5、ベース構成材料層4およびコレクタ構成材料層3をメサ構造にパターニングして活性層を形成し、エミッタキャップ層16に接してエミッタ電極9を設け、ベース層14に接してベース電極8を設け、活性層以外に残存させた構成材料層のエミッタキャップ構成材料層6の上にコレクタ電極7を設ける。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce or eliminate a difference in height of electrode positions in a stacking direction, suppress an increase in manufacturing steps and a decrease in productivity, and have a structure that does not cause deterioration of electrical characteristics. And a method of manufacturing the same.
A sub-collector constituting material layer, a collector constituting material layer, a base constituting material layer, an emitter constituting material layer, and an emitter cap constituting material layer are formed on a semi-insulating substrate by epitaxial growth. To do. Next, an n + type conductive region 21 is formed by ion implantation. Thereafter, the emitter cap constituent material layer 6, the emitter constituent material layer 5, the base constituent material layer 4 and the collector constituent material layer 3 are patterned into a mesa structure to form an active layer, and the emitter electrode 9 is in contact with the emitter cap layer 16. The base electrode 8 is provided in contact with the base layer 14, and the collector electrode 7 is provided on the emitter cap constituent material layer 6 of the constituent material layer other than the active layer.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ヘテロ接合半導体装置及びその製造方法に関するものであり、より詳しくは、その電極構造に関するものである。 The present invention relates to a heterojunction semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to an electrode structure thereof.
近年、半導体装置の高速化および高集積化に対する要求はますます強くなり、3−5族化合物半導体によるヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)に対する期待も高くなっている。 In recent years, demands for higher speed and higher integration of semiconductor devices have become stronger, and expectations for heterojunction bipolar transistors (HBTs) made of Group 3-5 compound semiconductors have also increased.
HBTの作製では、通常、分子線エピタキシー法(MBE法)や有機金属気相成長法(MOCVD)法などを用いて、ガリウム砒素GaAs基板あるいはインジウム燐InP基板上に、例えば、サブコレクタ層、コレクタ層、ベース層およびエミッタ層を順次エピタキシャル成長させ、この積層体をさらに加工してHBTを作製する。 In the manufacture of HBT, for example, a sub-collector layer, a collector, etc. are typically formed on a gallium arsenide GaAs substrate or an indium phosphide InP substrate using molecular beam epitaxy (MBE), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) or the like. A layer, a base layer, and an emitter layer are epitaxially grown sequentially, and this stacked body is further processed to produce an HBT.
このように、HBTでは各半導体層を基板上に積層して形成した縦型構造をとっているので、半導体層に接して電極を形成すると、少なくとも下部層の電極形成位置の上部には、上部層を設けることはできなくなる。そこで、例えば後述の特許文献1に示されているように、いったん各半導体層を形成した後、フォトリソグラフィと、ウェットエッチングまたはドライエッチングとによって上部層の一部を除去し、上記の積層体を階段状の断面を有するメサ構造にパターニングすることが多い。
As described above, since the HBT has a vertical structure in which each semiconductor layer is stacked on the substrate, when an electrode is formed in contact with the semiconductor layer, at least an upper portion of the electrode formation position of the lower layer is an upper portion. It is not possible to provide a layer. Therefore, for example, as shown in
図14は、従来のメサ構造の積層体からなるヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)100の問題点を説明するための断面図である。HBT100を作製するには、MBE法やMOCVD法を用いたエピタキシャル成長法によって、半絶縁性基板101の上にサブコレクタ層102、コレクタ層103、ベース層104、エミッタ層105、およびエミッタキャップ層106を順次形成する。
FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining the problems of a conventional heterojunction bipolar transistor (HBT) 100 made of a laminate having a mesa structure. In order to manufacture the
そして、フォトリソグラフィとエッチングとによって積層体を階段状の断面を有するメサ構造にパターニングした後、サブコレクタ層102に接してコレクタ電極107を設け、ベース層104に接してベース電極108を設け、エミッタキャップ層106に接してエミッタ電極109を設ける。電極の材料としては、各半導体層にオーミック接触を形成できる材料を用いる。
Then, after patterning the stacked body into a mesa structure having a stepped cross section by photolithography and etching, a
さらに、ポリイミドやベンゾシクロブテン(BCB)に代表される有機膜を塗布するなどの方法で、HBT100の上部に表面全面が平坦になるように層間絶縁膜110を形成し、その表面上に図示省略した配線を形成する。層間絶縁膜110の材料としては、寄生容量を減らすために誘電率の小さい、いわゆるlow k材料がよい。半導体層上の電極107〜109と配線電極114〜116との間は、それぞれ、層間絶縁膜110に開孔したスルーホール117〜119を介して接続する。
Further, an interlayer
HBT100で問題が生じるのは、通常、半導体装置の耐電圧性能を確保するために、コレクタ層103の膜厚が非常に厚くなっていることによる。一例を挙げると、各層の膜厚は、エミッタキャップ層106が50nm、エミッタ層105が125nm、ベース層104が75nmであるのに対し、コレクタ層103は500nm、サブコレクタ層102は300nmである。このため、上記のように電極107〜109を設けると、積層方向における電極位置の高低差は、ベース電極108とエミッタ電極109とでは175nmと小さいが、コレクタ電極107とエミッタ電極109とでは750nmにもなる。
The problem with the
上記の例のように、HBT100ではコレクタ電極107とエミッタ電極109との高低差が1μm程度になることも珍しくない。微細化が要求されている半導体装置において、コレクタ電極上部からエミッタ電極上部までの間に1μm程度、あるいはそれ以上の段差が存在すると、配線工程などの加工プロセスに重大な困難を生じることになる。
As in the above example, in the
例えば、層間絶縁膜110を介して配線を形成する際、電極107〜109への接続プラグ117〜119を形成する位置の層間絶縁膜110に、ドライエッチングでスルーホール117h〜119hを形成する必要があるが、上記の高低差が存在すると、適正なスルーホールを形成することが非常に難しくなる。
For example, when forming wiring via the
すなわち、コレクタ電極107とエミッタ電極109およびベース電極108との高低差に対応して、スルーホール117hとスルーホール119hおよび118hとでは開孔する層間絶縁膜110の膜厚が大きく異なるため、例えばエッチング条件をスルーホール117hに適合させると、スルーホール119hおよび118hを過剰にエッチングすることになる。この結果、ホール径がばらつくだけでなく、異常エッチングやエッチング副生物の堆積物が発生するなどの問題が生じる。
That is, since the film thickness of the
図15は、HBT100上部の層間絶縁膜110に、深さが大きく異なるスルーホールを形成する際の問題点を説明するための断面図である。なお、図15は、図14に点線で示した領域の部分拡大断面図であり、配線電極114〜116および接続プラグ117〜119を形成する前の状態を示している。
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a problem in forming through holes having greatly different depths in the
スルーホール117h、118h、119hの深さを、それぞれ、h11、h12、h13とし、h11とh13との差をΔhとする。スルーホール117hと119hとを一括して形成すると、スルーホール117hを完成するためには、スルーホール119hが完成した後も、Δhの深さのホールを形成する必要がある。スルーホール117h側でΔhの深さのホールを下方向へ形成している間に、スルーホール119hの側では、エミッタ電極109によって下方向へのエッチングが阻止されているため、反応活性種によるエッチングが横方向に進行する。このため、図中の点線で示すように、スルーホール119の下部では、ホール径が大きくなる。また、深いスルーホールを形成するため、速いエッチング速度を選択すると、層間絶縁膜110がエッチングオフされた膜材料がスルーホール117h〜119h上のレジストマスクの側面に付着しやすくなる。
The depths of the through
上記の、スルーホール117hにおける下方向へのエッチング速度と、スルーホール119hにおける横方向へのエッチング速度との関係は、エッチング方法に依存する。ラジカル反応による等方性エッチングであるプラズマエッチングを用いる場合には、両者の速度はほぼ同じと考えてよい。この場合、通常、エミッタ電極109の主面の大きさは、スルーホール119hとの位置合わせ誤差を考慮して、片側wのマージンをもって作られているが、Δh>wが成り立つ場合には、スルーホール117hが完成する時点で、スルーホール119hの下部はエミッタ電極109の主面からはみ出して広がってしまうことになり、これは不都合である。このような不都合を生じさせないためには、Δh<wであることが必要であり、wが500nm程度であることを考慮すると、Δhは500nm以下であることが必要である。ここではスルーホール117hと119hとの関係について述べたが、スルーホール117hと118hとの関係もほぼ同様である。
The relationship between the etching rate in the downward direction in the
なお、イオンアシストによる異方性エッチングである反応性イオンエッチング(RIE)を用いる場合には、基板下方向へのエッチングである垂直性が高くなり、サイドエッチングをほとんど生じない。しかしながら、この場合にはイオンで衝撃を加えることによってエッチングが進行していくため、下地層にダメージが生じるおそれがある。HBT100などのHBTでは、電極材料として金を用いているため、スルーホール117h〜119hの形成にRIEを用いると、イオンで衝撃された電極の金がスルーホール117h〜119hの側面に再付着する異常エッチングが生じる可能性が高くなる。この点では、スルーホール117h〜119hの形成には、RIEによる異方性エッチングを用いるよりも、プラズマエッチングによる等方性エッチングを用いる方が好ましい。
Note that when reactive ion etching (RIE), which is anisotropic etching by ion assist, is used, verticality, which is etching in the downward direction of the substrate, becomes high, and side etching hardly occurs. However, in this case, since etching proceeds by applying an impact with ions, the underlying layer may be damaged. Since HBT such as HBT100 uses gold as an electrode material, if RIE is used to form the through
上記の問題点は、深さが大きく異なるスルーホールは別工程で形成するようにすれば回避することができるが、このようにすると、工程数が増加し、生産性が低下する。 The above problem can be avoided if through holes having greatly different depths are formed in a separate process. However, in this case, the number of processes increases and productivity decreases.
また、図14および図15に一点破線で示すように、HBT100の電極107〜109の大きな段差を層間絶縁膜110が吸収しきれず、実際の層間絶縁膜表面112の形状は、理想的な層間絶縁膜表面111の完全な平坦面からはずれ、大きな凹凸を有する形状になる。このため、層間絶縁膜表面112に形成される配線が断線するおそれが高くなるとともに、配線工程において層間絶縁膜表面112の上に形成するフォトレジストの露光精度が低下し、所定のパターンどおりの配線を形成できないといった問題が生じる。
14 and 15, the interlayer
そこで後述の特許文献2〜4には、積層方向(高さ方向)における電極形成位置を変更して、電極位置の高低差を緩和あるいは解消する構造をもつHBTが提案されている。
Therefore,
図16は、特許文献2に示されているHBT120の断面図である。HBT120では、半絶縁性のガリウム砒素基板121の上に、n+型ガリウム砒素層(コレクタ引き出し層)122、n型ガリウム砒素層(コレクタ層)123、n+型ガリウム砒素層(ベース層)124、n型アルミニウムガリウム砒素層(エミッタ層)125およびn+型ガリウム砒素層(エミッタキャップ層)126を、順次、MBE法またはMOCVD法を用いたエピタキシャル成長法によって形成する。
FIG. 16 is a cross-sectional view of the
そして、ベース電極128およびエミッタ電極129を、それぞれ、図14に示したHBT100と同様、n+型ガリウム砒素層(ベース層)124およびn+型ガリウム砒素層(エミッタキャップ層)126に接して設けるが、コレクタ電極127は膜厚方向における形成位置を変更する。すなわち、基板121の面方向におけるコレクタ電極127の形成位置において、エッチングによってn+型GaAs層(コレクタ引き出し層)122を露出させた後、この露出面上に、MBE法を用いたエピタキシャル成長法によってn+型GaAs層(第2の引き出し層)132を形成し、この新しく追加された第2の引き出し層132に接してこの上にコレクタ電極127を設ける。第2の引き出し層132の厚さ(高さ)は、特に限定されるものではないが、例えば、上面がn+型GaAs層(ベース層)124と同程度の高さになる厚さとする。
HBT120では、コレクタ電極127とベース電極128およびエミッタ電極129との、積層方向における電極位置の高低差を緩和あるいは解消することはできるものの、第2の引き出し層132を追加形成する方法をとっているため、工程数が増加する問題点がある。また、エッチングによって形成したn+型GaAs層(コレクタ引き出し層)122の露出面上に、所望の電気的特性をもつ第2の引き出し層132をエピタキシャル成長させることができるのかという懸念も存在する。
In the
図17は、特許文献3に示されているHBT140の断面図である。HBT140では、半絶縁性基板141にサブコレクタ領域142および、コレクタ領域143を、それぞれ、イオン注入法およびエピタキシャル成長法によって形成した後、基板141の面方向におけるコレクタ電極147の形成位置においてイオン注入を行い、コレクタ領域143と同じ導電型を有し、サブコレクタ領域142に達する導電領域150を形成する。
FIG. 17 is a cross-sectional view of the
その後、ベース層144およびエミッタ層145をエピタキシャル成長法によって形成し、エミッタ層145の一部をエッチング除去して、ベース電極148およびエミッタ電極149を、それぞれ、ベース層144およびエミッタ層145に接して設ける。そして、ベース層144の一部をエッチング除去して、コレクタ電極147を導電領域150に接してその上に設ける。この後、イオン注入により絶縁領域151を形成し、素子間を分離する。
After that, the base layer 144 and the emitter layer 145 are formed by epitaxial growth, a part of the emitter layer 145 is removed by etching, and the
HBT140では、コレクタ領域143を除去せず、コレクタ領域143を改変した導電領域150の上にコレクタ電極147を設けるので、コレクタ電極147とベース電極148およびエミッタ電極149との、積層方向における電極位置の高低差は、それぞれ、ベース層144の厚さおよびベース層144とエミッタ層145とを合わせた厚さにすぎず、大幅に小さくなる。しかし、エピタキシャル成長法による成膜工程をイオン注入工程によって中断するので、工程の連続性がなく、煩雑になり生産性が低下する問題点がある。また、中断している間に生じるエピタキシャル成長層表面の変質や汚染の影響で、成膜工程再開後にベース層144およびエミッタ層145を所定の品質で形成できないのではないかという懸念も存在する。
In the
また、コレクタ領域143と導電領域150とが直接接触しているため、コレクタ領域143からサブコレクタ領域142を経ずに導電領域150へ流れる電流の存在が耐電圧性など、HBT140の電気特性に悪影響を与える可能性も懸念される。
Further, since collector region 143 and
図18は、特許文献4に示されているHBT160の断面図である。HBT160では、MOCVD法またはGaAs半導体基板161にn+型GaAs層(サブコレクタ層)162およびn型GaAs層(コレクタ層)164を形成した後、基板161の面方向におけるコレクタ電極173の形成位置においてSi+イオン注入を行い、コレクタ層164と同じ導電型を有し、サブコレクタ層162に達するディープn+層165を形成する。
FIG. 18 is a cross-sectional view of the
その後、MBE法を用いたエピタキシャル成長法によって、コレクタ層164の上に薄いグレーディング層を挟んでp+型AlGaAs層(ベース層)167を形成し、選択的エッチングによってパターニングする。さらに、その上にMBE法を用いたエピタキシャル成長法によって、薄いグレーディング層を挟んでn型AlGaAs層(エミッタ層)168およびn+型GaAs層(エミッタキャップ層)169を形成する。次に、基板161の面方向におけるコレクタ電極167の形成位置においてSi+イオン注入を行い、エミッタ層168およびエミッタキャップ層169の導電性を変更して、ディープn+層165を延長する。また、Be+イオン注入を行い、エミッタ層168およびエミッタキャップ層169の導電型を変更して、ベース層167に達するp+層170を形成する。
Thereafter, a p + -type AlGaAs layer (base layer) 167 is formed on the collector layer 164 with a thin grading layer sandwiched by epitaxial growth using MBE, and patterned by selective etching. Further, an n-type AlGaAs layer (emitter layer) 168 and an n + -type GaAs layer (emitter cap layer) 169 are formed thereon by epitaxial growth using MBE, with a thin grading layer interposed therebetween. Next, Si + ion implantation is performed at the formation position of the collector electrode 167 in the surface direction of the substrate 161 to change the conductivity of the
この後、Be+およびH+イオンの注入を行いアイソレーション層171を形成し、さらに窒化シリコン層172およびオーミック電極173〜175を形成する。
Thereafter, Be + and H + ions are implanted to form an isolation layer 171, and a
HBT160では、イオン注入法によってエミッタキャップ層169の最上部までディープn+層165およびp+層170を形成し、その上にオーミック電極173および174を形成するので、スルーホールを形成する必要はなく、すべてのオーミック電極173〜175の高さが揃う。また、メサ構造を形成せず、最上部にエミッタキャップ層169が平坦なまま残されるので、HBT160作製後の配線の形成も容易である。
In the
しかし、特許文献3に基づくHBT140と同様、成膜工程をイオン注入工程によって中断するので、工程の連続性がなく、煩雑になり生産性が低下する問題点がある。また、中断している間に生じるエピタキシャル成長層表面の変質や汚染の影響で、成膜工程再開後にベース層167、エミッタ層168およびエミッタキャップ層169を所定の品質で形成できないのではないかという懸念も存在する。
However, like the
また、エミッタキャップ層169およびエミッタ層168とp+層170とが直接接触しているため、エミッタキャップ層169およびエミッタ層168からベース層167を経ずにp+層170へ流れる電流の存在が、増幅率の低下など、HBT160の電気特性に悪影響を与える可能性も懸念される。また、ディープn+層165は、別々に行われる2回のイオン注入によって下部層と上部層とがそれぞれ形成されるので、両者の位置ずれなどの影響で導電性などの特性が低下するおそれがある。
Further, since the emitter cap layer 169 and the
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、積層方向における電極位置の高低差を緩和或いは解消し、かつ、製造工程の増加や生産性の低下を抑え、また、電気的特性の悪化を招くことのない構造を有するヘテロ接合半導体装置及びその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and its purpose is to alleviate or eliminate the height difference of the electrode position in the stacking direction, and to suppress an increase in the manufacturing process and a decrease in productivity, Another object of the present invention is to provide a heterojunction semiconductor device having a structure that does not cause deterioration of electrical characteristics, and a method for manufacturing the same.
即ち、本発明は、サブコレクタ層、コレクタ層、ベース層及びエミッタ層が、この順に基体上に積層されてなるヘテロ接合半導体装置において、
前記サブコレクタ層、前記コレクタ層、前記ベース層及び前記エミッタ層となる各構 成材料層からなる積層体の加工によって、前記サブコレクタ層の上部に他の構成材料層 が残され、
この残された構成材料層に接してその上にコレクタ電極が設けられ、
前記コレクタ電極と前記サブコレクタ層とを電気的に接続する導電領域が設けられて いる
ことを特徴とする、ヘテロ接合半導体装置に係わり、また、このヘテロ接合半導体装置の製造方法であって、
サブコレクタ構成材料層、コレクタ構成材料層、ベース構成材料層及びエミッタ構成材料層をこの順に基体上に積層する工程と、
この積層体を加工して、前記基体の面方向における前記コレクタ電極の形成位置において、前記サブコレクタ構成材料層の上部に他の構成材料層を残す工程と、
この残された構成材料層に接してその上に前記コレクタ電極を形成する工程と、
前記コレクタ電極と前記サブコレクタ構成材料層とを電気的に接続する導電領域を形 成する工程と
を有する、ヘテロ接合半導体装置の製造方法に係わるものである。
That is, the present invention provides a heterojunction semiconductor device in which a subcollector layer, a collector layer, a base layer, and an emitter layer are laminated on a substrate in this order.
By processing the laminated body composed of the constituent material layers that become the sub-collector layer, the collector layer, the base layer, and the emitter layer, another constituent material layer is left on the sub-collector layer,
A collector electrode is provided on and in contact with the remaining component material layer,
The present invention relates to a heterojunction semiconductor device, characterized in that a conductive region for electrically connecting the collector electrode and the subcollector layer is provided, and a method for manufacturing the heterojunction semiconductor device,
Laminating a sub-collector constituent material layer, a collector constituent material layer, a base constituent material layer, and an emitter constituent material layer in this order on the substrate;
Processing this laminate, leaving the other constituent material layer above the subcollector constituent material layer at the collector electrode formation position in the surface direction of the base;
Forming the collector electrode thereon in contact with the remaining component material layer;
The present invention relates to a method for manufacturing a heterojunction semiconductor device, including a step of forming a conductive region that electrically connects the collector electrode and the subcollector constituent material layer.
本発明のヘテロ接合半導体装置では、少なくとも前記サブコレクタ層、前記コレクタ層、前記ベース層及び前記エミッタ層となる各構成材料層がこの順に積層された前記積層体の加工によって、前記活性層以外に構成材料層が前記サブコレクタ層の上部に残され、この構成材料層に接してその上に前記コレクタ電極が設けられている。このため、前記サブコレクタ層の上部の、前記サブコレクタ層以外の活性層に接してその上に設けられるエミッタ電極及びベース電極と、前記コレクタ電極との、積層方向における電極位置の高低差は、コレクタ電極を前記サブコレクタ構成材料層に接してその上に設ける従来のメサ構造の例(図14参照。)に比べて小さくなる。 In the heterojunction semiconductor device of the present invention, other than the active layer, by processing the stacked body in which at least the constituent material layers to be the subcollector layer, the collector layer, the base layer, and the emitter layer are stacked in this order. A constituent material layer is left on the subcollector layer, and the collector electrode is provided on and in contact with the constituent material layer. For this reason, the height difference in the electrode position in the stacking direction between the collector electrode and the emitter electrode and the base electrode provided on and in contact with the active layer other than the sub-collector layer above the sub-collector layer is: This is smaller than the conventional mesa structure example (see FIG. 14) in which the collector electrode is provided on and in contact with the subcollector constituent material layer.
この際、すでに形成されている前記構成材料層を利用して前記コレクタ電極を設けるので、第2の引き出し層132を追加形成する特許文献2の方法に比べ、工程が簡略になる。また、半導体装置を形成するのに必要な全ての前記構成材料層を一挙に形成してしまってから、それらの前記積層体の加工を行うので、成膜工程がイオン注入工程によって中断される特許文献3及び4の方法に比べ、工程の連続性が保たれ、能率が良く、簡易な工程で、生産性よく製造できる。また、成膜工程の中断によるエピタキシャル成長層表面の変質や汚染がなく、最良の条件下で形成された前記構成材料層を、劣化させることなく前記活性層とすることができ、前記活性層の膜質および前記ヘテロ接合半導体装置の性能が向上する。
At this time, since the collector electrode is provided by using the already formed constituent material layer, the process is simplified as compared with the method of
以上のように、本発明のヘテロ接合半導体装置は、製造工程の増加を抑え、生産性の低下や電気的特性の悪化を招くことなく、積層方向における電極位置の高低差を緩和或いは解消することができる。その結果、前記ヘテロ接合半導体装置の上部に層間絶縁膜を形成しこの層間絶縁膜表面上に配線を形成した場合、前記電極と前記配線との電気的接続のために前記層間絶縁膜に形成するスルーホールの深さがよく揃う。このため、すべてのスルーホールを一括して精度良く容易に形成することができ、工程数の減少により生産性が向上する。また、比較的浅いスルーホールを形成すればよいので、適切なエッチング速度を選択することができ、層間絶縁膜がエッチングオフされた膜材料がスルーホール上のレジストマスクの側面に付着することを防止できる。 As described above, the heterojunction semiconductor device of the present invention suppresses an increase in the manufacturing process and alleviates or eliminates the height difference of the electrode position in the stacking direction without causing a decrease in productivity and a deterioration in electrical characteristics. Can do. As a result, when an interlayer insulating film is formed on the heterojunction semiconductor device and a wiring is formed on the surface of the interlayer insulating film, it is formed on the interlayer insulating film for electrical connection between the electrode and the wiring. The depth of the through hole is well aligned. For this reason, all the through holes can be easily formed with high accuracy and the productivity is improved by reducing the number of processes. In addition, since a relatively shallow through hole only needs to be formed, an appropriate etching rate can be selected, and the film material with the interlayer insulating film etched off is prevented from adhering to the side surface of the resist mask above the through hole. it can.
また、前記層間絶縁膜の表面の平坦性が向上するので、配線が断線するおそれが減少し、配線形成工程を容易に生産性良く行えるとともに、配線工程におけるフォトレジストの露光精度や配線材料層のエッチング精度が向上し、層間絶縁膜表面の上に所定のパターンどおりの配線を形成できるようになる。このように、段差における配線の断線、並びに露光やエッチングのばらつきなど、配線形成工程の問題点を一括して解決することができるため、更なる素子の微細化が可能になり、寄生容量の低減による使用可能周波数帯域の高周波化、コンタクト不良の改善によるパワーアンプデバイスとしての利得の向上が可能になる。 Further, since the flatness of the surface of the interlayer insulating film is improved, the possibility of disconnection of the wiring is reduced, the wiring forming process can be easily performed with high productivity, and the exposure accuracy of the photoresist in the wiring process and the wiring material layer can be improved. Etching accuracy is improved, and wiring according to a predetermined pattern can be formed on the surface of the interlayer insulating film. In this way, problems in the wiring formation process, such as wiring disconnection at steps and variations in exposure and etching, can be collectively solved, enabling further element miniaturization and reducing parasitic capacitance. It is possible to increase the gain of the power amplifier device by increasing the usable frequency band due to the above, and improving the contact failure.
本発明のヘテロ接合半導体装置の製造方法は、前記ヘテロ接合半導体装置と表裏一体の関係にあり、前記ヘテロ接合半導体装置を効率よく製造することを可能にするヘテロ接合半導体装置の製造方法である。 The method of manufacturing a heterojunction semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a heterojunction semiconductor device that is in a front-to-back relationship with the heterojunction semiconductor device and enables the heterojunction semiconductor device to be manufactured efficiently.
本発明において、前記コレクタ電極が、エミッタ構成材料層又はエミッタキャップ構成材料層、或いはベース構成材料層に接してその上に設けられているのがよい。又は、前記コレクタ電極が、コレクタ構成材料層に接してその上に設けられているのでもよい。 In the present invention, the collector electrode may be provided on and in contact with the emitter constituent material layer, the emitter cap constituent material layer, or the base constituent material layer. Alternatively, the collector electrode may be provided on and in contact with the collector constituent material layer.
また、前記コレクタ電極と前記サブコレクタ層との間にある前記構成材料層の領域を、前記サブコレクタ層と同じ導電型の高導電性領域に変化させることによって、前記導電領域が形成され、前記高導電性領域が、前記サブコレクタ層にまで達しているのがよい。 Further, the conductive region is formed by changing the region of the constituent material layer between the collector electrode and the subcollector layer into a highly conductive region of the same conductivity type as the subcollector layer, It is preferable that the highly conductive region reaches the subcollector layer.
前記導電領域を形成する方法は、特に限定されるものではなく、前記ヘテロ接合半導体装置に適用可能な方法であれば何でもよいが、工程数が少なく、半導体層への悪影響も小さいことから、イオン注入法が最も好ましい。また、イオン注入法によれば、打ち込みエネルギーを調節することによって、深さ方向における不純物濃度分布を制御することができ、ドーズ量を調節することによって、不純物濃度を制御することができるので、所定の電気的特性を備えた導電領域21を形成することができる。不純物を導入する方法としてはこの他に不純物拡散法などがあり、単独またはイオン注入法と併用して用いることができる。
The method for forming the conductive region is not particularly limited and may be any method that can be applied to the heterojunction semiconductor device. However, since the number of steps is small and the adverse effect on the semiconductor layer is small, The injection method is most preferred. Further, according to the ion implantation method, the impurity concentration distribution in the depth direction can be controlled by adjusting the implantation energy, and the impurity concentration can be controlled by adjusting the dose amount. A
また、前記コレクタ電極及び前記導電領域が、前記サブコレクタ層のみを介して前記コレクタ層と電気的に接続されていて、前記導電領域と、前記コレクタ層及び前記ベース層との間が絶縁分離されているのがよい。このようにすると、前記コレクタ層から前記サブコレクタ層を経ずに前記導電領域へ流れる電流が生じ、前記ヘテロ接合半導体装置の電気的特性に悪影響を与える可能性を除くことができる。 The collector electrode and the conductive region are electrically connected to the collector layer only through the subcollector layer, and the conductive region and the collector layer and the base layer are insulated and separated. It is good to have. In this case, it is possible to eliminate the possibility that a current that flows from the collector layer to the conductive region without passing through the subcollector layer is generated, which adversely affects the electrical characteristics of the heterojunction semiconductor device.
また、電極の材料としては、電極が接する半導体層とオーミック接触を形成できる材料を用いるのがよい。前記コレクタ電極は、チタン、白金および金がこの順に積層されたTi/Pt/Auの3層構造、あるいは、白金またはパラジウム、チタン、白金および金がこの順に積層された(PtまたはPd)/Ti/Pt/Auの4層構造からなるのがよい。このような積層構造にすることで、下地の半導体層に対する密着性とオーミック接触性を実現することができる。 As a material for the electrode, a material that can form ohmic contact with the semiconductor layer in contact with the electrode is preferably used. The collector electrode has a three-layer structure of Ti / Pt / Au in which titanium, platinum and gold are laminated in this order, or platinum or palladium, titanium, platinum and gold are laminated in this order (Pt or Pd) / Ti. It is preferable to have a four-layer structure of / Pt / Au. With such a stacked structure, adhesion to the underlying semiconductor layer and ohmic contact can be realized.
前記エミッタ電極及び/又は前記ベース電極において、電極形成後に前記導電領域の形成とその活性化アニール処理が行われる場合には、電極材料は、アニール処理温度に耐える必要があるため、アニール温度に対応した高融点の金属材料、具体的にはタングステンWあるいはモリブデンMoからなるのがよい。 In the emitter electrode and / or the base electrode, when the conductive region is formed and the activation annealing process is performed after the electrode is formed, the electrode material needs to withstand the annealing process temperature, and therefore corresponds to the annealing temperature. The high melting point metal material, specifically, tungsten W or molybdenum Mo is preferable.
また、前記基体が化合物半導体からなるのがよく、更に具体的には、前記基体がインジウム燐InP又はガリウム砒素GaAsからなるのがよい。インジウム燐又はガリウム砒素は3−5族化合物半導体に好適に用いられる代表的な基板材料である。 The base is preferably made of a compound semiconductor, and more specifically, the base is preferably made of indium phosphide InP or gallium arsenide GaAs. Indium phosphide or gallium arsenide is a typical substrate material suitably used for a Group 3-5 compound semiconductor.
この場合、前記構成材料層が化合物半導体からなるヘテロ接合バイポーラトランジスタとして構成されているのがよい。この際、このヘテロ接合バイポーラトランジスタは、NPN型であるのがよい。NPN型は動作の高速性に優れた構造である。しかし、NPN型に限定するものではなく、増幅率の大きさを重視するのであればPNP型がよい。 In this case, the constituent material layer is preferably configured as a heterojunction bipolar transistor made of a compound semiconductor. At this time, the heterojunction bipolar transistor is preferably an NPN type. The NPN type has a structure excellent in high-speed operation. However, it is not limited to the NPN type, and the PNP type is preferable if importance is attached to the magnitude of the amplification factor.
但し、本発明のヘテロ接合半導体装置の機能はトランジスタに限るものではなく、例えば、構成要素はバイポーラトランジスタと同じであっても、動作としてダイオード的な機能や、単純な抵抗や容量としての機能を利用するものであってよい。 However, the function of the heterojunction semiconductor device of the present invention is not limited to the transistor. For example, even if the constituent elements are the same as those of the bipolar transistor, the function as a diode or the function as a simple resistor or capacitor is possible. It may be used.
本発明のヘテロ接合半導体装置の製造方法において、前記イオン注入によって、少なくともベース構成材料層及びコレクタ構成材料層を通じて前記導電領域を形成する場合には、前記導電領域の第1導電型の不純物濃度を、少なくとも前記ベース構成材料層の第2導電型の不純物濃度以上とするのがよい。 In the method of manufacturing a heterojunction semiconductor device according to the present invention, when the conductive region is formed through at least the base constituent material layer and the collector constituent material layer by the ion implantation, the impurity concentration of the first conductivity type of the conductive region is set. It is preferable that the impurity concentration of the second conductivity type of the base constituent material layer is at least equal to or higher.
この場合の具体的な加工順としては、前記エミッタキャップ構成材料層上に前記コレクタ電極を設ける場合には、
まず、前記基体上にサブコレクタ構成材料層、コレクタ構成材料層、ベース構成材料 層、エミッタ構成材料層及びエミッタキャップ構成材料層をこの順に積層した前記積層 体を形成し、
次に、前記基体の面方向における前記コレクタ電極の形成位置において、前記エミッ タキャップ構成材料層の表面から前記積層体に前記イオン注入を行い、前記エミッタキ ャップ構成材料層、前記エミッタ構成材料層、前記ベース構成材料層及び前記コレクタ 構成材料層に、前記サブコレクタ構成材料層にまで達する前記導電領域を形成し、
次に、前記エミッタキャップ構成材料層に接してその上に前記コレクタ電極をし、
次に、前記エミッタキャップ構成材料層、前記エミッタ構成材料層、前記ベース構成 材料層、前記コレクタ構成材料層及び前記サブコレクタ構成材料層を選択的に除去して 、前記エミッタキャップ層、前記エミッタ層、前記ベース層、前記コレクタ層及び前記 サブコレクタ層を形成する、
のがよい。
As a specific processing order in this case, when the collector electrode is provided on the emitter cap constituent material layer,
First, the laminated body in which a sub-collector constituent material layer, a collector constituent material layer, a base constituent material layer, an emitter constituent material layer, and an emitter cap constituent material layer are laminated in this order on the base is formed.
Next, at the formation position of the collector electrode in the surface direction of the base, the ion implantation is performed from the surface of the emitter cap constituent material layer to the stacked body, and the emitter cap constituent material layer, the emitter constituent material layer, Forming the conductive region reaching the sub-collector constituent material layer in the base constituent material layer and the collector constituent material layer;
Next, in contact with the emitter cap constituent material layer, the collector electrode is formed thereon,
Next, the emitter cap constituent material layer, the emitter constituent material layer, the base constituent material layer, the collector constituent material layer, and the subcollector constituent material layer are selectively removed to form the emitter cap layer, the emitter layer Forming the base layer, the collector layer and the sub-collector layer;
It is good.
また、前記ベース構成材料層上に前記コレクタ電極を設ける場合には、
まず、前記基体上にサブコレクタ構成材料層、コレクタ構成材料層、ベース構成材料 層、エミッタ構成材料層及びエミッタキャップ構成材料層をこの順に積層した前記積層 体を形成し、
次に、前記エミッタキャップ構成材料層及び前記エミッタ構成材料層を選択的に除去 して、前記エミッタキャップ層及び前記エミッタ層を形成し、
次に、前記基体の面方向における前記コレクタ電極の形成位置において、前記ベース 構成材料層の表面から前記積層体に前記イオン注入を行い、前記ベース構成材料層及び 前記コレクタ構成材料層に、前記サブコレクタ構成材料層にまで達する前記導電領域を 形成し、
次に、前記ベース構成材料層に接してその上に前記コレクタ電極を形成し、
次に、前記ベース構成材料層、前記コレクタ構成材料層及び前記サブコレクタ構成材 料層を選択的に除去して、前記ベース層、前記コレクタ層及び前記サブコレクタ層を形 成する、
のがよい。
Further, when providing the collector electrode on the base constituent material layer,
First, the laminated body in which a sub-collector constituent material layer, a collector constituent material layer, a base constituent material layer, an emitter constituent material layer, and an emitter cap constituent material layer are laminated in this order on the base is formed.
Next, the emitter cap constituent material layer and the emitter constituent material layer are selectively removed to form the emitter cap layer and the emitter layer,
Next, at the position where the collector electrode is formed in the surface direction of the base, the ion implantation is performed from the surface of the base constituent material layer to the stacked body, and the base constituent material layer and the collector constituent material layer are subjected to the sub Forming the conductive region reaching the collector constituent material layer,
Next, the collector electrode is formed on and in contact with the base constituent material layer,
Next, the base constituent material layer, the collector constituent material layer, and the sub-collector constituent material layer are selectively removed to form the base layer, the collector layer, and the sub-collector layer.
It is good.
また、前記イオン注入によって、ベース構成材料層が上面に存在しないコレクタ構成材料層を通じて前記導電領域を形成する場合には、前記導電領域の不純物濃度を1×1019/cm3以上とするのがよい。 In addition, when the conductive region is formed through the collector constituent material layer in which the base constituent material layer does not exist on the upper surface by the ion implantation, the impurity concentration of the conductive region is set to 1 × 10 19 / cm 3 or more. Good.
この場合の具体的な加工順としては、
前記基体上にサブコレクタ構成材料層、コレクタ構成材料層、ベース構成材料層、エ ミッタ構成材料層及びエミッタキャップ構成材料層をこの順に積層した前記積層体を形 成し、
次に、前記エミッタキャップ構成材料層、前記エミッタ構成材料層及び前記ベース構 成材料層を選択的に除去して、前記エミッタキャップ層、前記エミッタ層及び前記ベー ス層を形成し、
次に、前記基体の面方向における前記コレクタ電極の形成位置において、前記コレク タ構成材料層の表面から前記積層体に前記イオン注入を行い、前記コレクタ構成材料層 に前記サブコレクタ構成材料層にまで達する前記導電領域を形成し、
次に、前記コレクタ構成材料層に接してその上に前記コレクタ電極を形成し、
次に、前記コレクタ構成材料層及び前記サブコレクタ構成材料層を選択的に除去して 、前記コレクタ層及び前記サブコレクタ層を形成する、
のがよい。
As a specific processing order in this case,
Forming the laminated body in which a sub-collector constituent material layer, a collector constituent material layer, a base constituent material layer, an emitter constituent material layer, and an emitter cap constituent material layer are laminated in this order on the substrate;
Next, the emitter cap constituent material layer, the emitter constituent material layer, and the base constituent material layer are selectively removed to form the emitter cap layer, the emitter layer, and the base layer,
Next, at the formation position of the collector electrode in the surface direction of the substrate, the ion implantation is performed from the surface of the collector constituting material layer to the stacked body, and the collector constituting material layer is extended to the subcollector constituting material layer. Forming said conductive region to reach,
Next, the collector electrode is formed on and in contact with the collector constituent material layer,
Next, the collector constituent material layer and the subcollector constituent material layer are selectively removed to form the collector layer and the subcollector layer.
It is good.
この際、前記イオン注入の前に、前記コレクタ構成材料層を選択的に除去して、前記基体の面方向における前記コレクタ電極の形成位置において、前記コレクタ構成材料層の膜厚を減少させるのがよい。 In this case, before the ion implantation, the collector constituent material layer is selectively removed to reduce the thickness of the collector constituent material layer at the collector electrode formation position in the surface direction of the base. Good.
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的かつ詳細に説明する。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described specifically and in detail with reference to the drawings.
実施の形態1
実施の形態1は、主として請求項1と2に記載したヘテロ接合半導体装置、および請求項19、20、27と28に記載したヘテロ接合半導体装置の製造方法に関わる例として、InP系ヘテロ接合バイポーラトランジスタおよびその製造方法について説明する。
In the first embodiment, an InP heterojunction bipolar is mainly used as an example of a method for manufacturing a heterojunction semiconductor device according to
図1は、実施の形態1に基づくヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)10の構造を示す断面図(a)と、その電極配置の必然性を説明するための断面図(b)である。 FIG. 1 is a cross-sectional view (a) showing the structure of a heterojunction bipolar transistor (HBT) 10 based on the first embodiment and a cross-sectional view (b) for explaining the necessity of electrode arrangement.
HBT10では、MBE法やMOCVD法を用いたエピタキシャル成長法によって、半絶縁性基板1の上に、サブコレクタ層12、コレクタ層13、ベース層14、エミッタ層15、そしてエミッタキャップ層16が、順次積層して形成されている。
In the HBT 10, a
そして、図14に示したHBT100と同様、エミッタキャップ層16およびエミッタ層15はメサ構造にパターニングされ、エミッタキャップ層16に接してエミッタ電極9が設けられ、ベース層14に接してベース電極8が設けられている。ここで、サブコレクタ層12に接してコレクタ電極7を設けると、HBT100と同様、コレクタ電極7と、ベース電極8およびエミッタ電極9との間に大きな高低差が生じる。従って、電極間に大きな高低差を生じさせない構造として、サブコレクタ層12よりも上部の層にコレクタ電極7を設けることが必要になる。
Similarly to the
本実施の形態では、上記の必要条件を満たす構造の1つとして、コレクタ電極7をエミッタキャップ構成材料層6の上に設けることにする(なお、後述する実施の形態2〜4に示すように、コレクタ電極7をベース構成材料層4やコレクタ構成材料層3の上に設けてもよい。)。この結果、図1(b)に示した電極の配置構造が導かれる。ただし、図1(b)の状態ではコレクタ電極7とサブコレクタ層12との電気的接続が得られないので、トランジスタとして動作しない。そこで、図1(a)に示すように、コレクタ電極7とサブコレクタ層12とを電気的に接続する導電領域21を形成する。
In the present embodiment, the
導電領域21の形成方法は、特に限定されるものではなく、HBTに適用可能な方法であれば何でもよいが、工程数が少なく、活性層12〜16への悪影響も小さいことから、イオン注入法が最も好ましい。本実施の形態では、コレクタ電極7を形成する前に、イオン注入法によって、電極7下部のエミッタキャップ構成材料層6からサブコレクタ層12に達する導電領域21が形成されているものとする。導電領域21は、サブコレクタ層12と同じ導電型で、高い不純物濃度に形成された半導体層である。導電領域21の形成後に、コレクタ電極7を形成する。
The formation method of the
図2は、HBT10の上部に、有機膜を塗布するなどの方法で表面全面が平坦になるように、層間絶縁膜23を形成した状態を示す断面図である。なお、図2は、図1(a)に点線で示した領域にスルーホール27〜29を形成した状態の拡大断面図であり、図15と対比されるべきものである。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which an
層間絶縁膜23の材料としては、寄生容量を減らすために、ポリイミドやBCBに代表される有機膜など、誘電率の小さい、いわゆるlow k材料がよい。この後、配線工程において、図示省略した配線などを層間絶縁膜23の表面上に形成する。半導体層上の電極7〜9と層間絶縁膜23の上の図示省略した配線電極との間は、層間絶縁膜23に開孔したスルーホール27〜29に形成する接続プラグを介して接続する。
As a material for the
ここで重要であるのは、コレクタ電極7がエミッタキャップ構成材料層6に接して設けられているため、積層方向における電極位置の高さは、コレクタ電極7とエミッタ電極9とでは同じであり、コレクタ電極7とベース電極8との差Δh10も、エミッタキャップ構成材料層6とエミッタ構成材料層5との膜厚の合計にすぎず、十分小さいことである。後述する例では、Δh10は175nm程度である。
What is important here is that the
このため、電極7〜9に対応して層間絶縁膜23に形成したスルーホール27〜29の深さをh1〜h3とすると、h1とh3とは等しく、h2は、h1およびh3より、Δh10=175nm程度大きいに過ぎない。このため、スルーホール27〜29を形成する工程を一括して生産性良く行うことができる。この際、スルーホール28が完成する時点では、スルーホール27と29はすでに完成しており、幾分か横方向へのエッチングが進行しているが、その程度は小さく、仮に横方向へのエッチングが下方向へのエッチングと同じ速さで進むものとすると、175nm程度である。これはコレクタ電極7およびエミッタ電極8の主面の通常のマージンw(500nm程度)内に十分に収まっており、問題がない。
Therefore, when the depth of the through holes 27 to 29 formed in the
また、構成材料層2〜6は、メサ構造の活性層12〜16を形成するために一部が除去されているが、大部分は残されている。このため、HBT10の上部に形成する層間絶縁膜23の表面24の平坦性が向上し、層間絶縁膜23の表面に配線を形成する工程を非常に容易に行うことができる。
The
なお、HBT10のコレクタ層13と導電領域21とが直接接触していると、特許文献2のHBT140について指摘したように、コレクタ層13からサブコレクタ層12を経ずに導電領域21へ直接流れる電流が生じ、HBT10の電気特性に悪影響を与える可能性も懸念される。そこでHBT10では、コレクタ層13と導電領域21との間に分離溝22が設けられ、コレクタ層13からサブコレクタ層12を経ずに導電領域21へ流れる電流が生じることがないように構成されている。
When the
HBT10の一例を挙げれば、HBT10はNPN型の化合物系ヘテロ接合トランジスタであって、半絶縁性基板1はインジウム燐InP基板であり、サブコレクタ層12はn+型インジウムガリウム砒素InGaAs層、コレクタ層13はn-型インジウム燐層、ベース層14はp+型インジウムガリウム砒素層、エミッタ層15はn-型インジウム燐層、そしてエミッタキャップ層16はn+インジウムガリウム砒素層からなり、導電領域21はn+型導電領域である。
For example, the HBT 10 is an NPN type compound heterojunction transistor, the
さらに詳しくは、例えば、半絶縁性基板1は、鉄Feをドープしたインジウム燐基板であるのがよい。インジウムガリウム砒素系の半導体層では、ガリウム砒素基板も用いることができるが、ここでインジウム燐基板を用いるのは、HBT10の動作速度の高速化を重視したためである。
More specifically, for example, the
すなわち、インジウムガリウム砒素系の半導体層では、ガリウムに比べてインジウムの割合が大きい方が、電子移動度が大きくなる。HBT10の高速動作には、例えば、インジウムとガリウムとのモル比が、53:47であるのが望ましい。この場合、インジウムのイオン半径が大きいため、格子定数が0.56nmであるガリウム砒素基板は適合せず、格子定数が0.58nmとより大きいインジウム燐基板が適合する。このため、インジウム燐基板を用いることで、動作速度の大きいインジウムガリウム砒素系半導体のエピタキシャル成長層を、欠陥少なく形成することができる。鉄Feをドープするのは、基板の絶縁性を確保するためである。なお、インジウムの割合が小さい場合には、ガリウム砒素基板を好適に用いることができる。 That is, in an indium gallium arsenide-based semiconductor layer, the electron mobility increases when the proportion of indium is larger than that of gallium. For high-speed operation of the HBT 10, for example, the molar ratio of indium to gallium is preferably 53:47. In this case, since the ion radius of indium is large, a gallium arsenide substrate having a lattice constant of 0.56 nm is not suitable, and an indium phosphorus substrate having a larger lattice constant of 0.58 nm is suitable. For this reason, by using an indium phosphide substrate, an epitaxially grown layer of an indium gallium arsenide semiconductor having a high operating speed can be formed with few defects. The reason for doping iron Fe is to ensure the insulation of the substrate. Note that when the proportion of indium is small, a gallium arsenide substrate can be preferably used.
そして、サブコレクタ層12は1×1019/cm3以上のn型不純物濃度を有するn+型インジウムガリウム砒素層で、厚さ300nmである。コレクタ層13は1×1016/cm3のn型不純物濃度を有するインジウム燐層で、厚さ500nmである。ベース層14は1×1019/cm3以上のp型不純物濃度を有するインジウムガリウム砒素層で、厚さ75nmである。エミッタ層15は1×1017/cm3のn型不純物濃度を有するインジウム燐層で、厚さ125nmである。エミッタキャップ層16は1×1019/cm3以上の不純物濃度を有するインジウムガリウム砒素層で、厚さ50nmである。
The
これらの層は、それぞれ、MBEまたはMOCVDによるエピタキシャル成長法によって形成されたサブコレクタ構成材料層2、コレクタ構成材料層3、ベース構成材料層4、エミッタ構成材料層5およびエミッタキャップ構成材料層6の積層体をパターニングすることによって形成される。
Each of these layers is a stack of a sub-collector
ここで、各層の膜厚や不純物濃度や材料の相違は、とくに限定されることはない。また、エネルギーバンドの不連続を解消するために、組成傾斜してグレーデッド層とした薄い層などが挿入されている構造についても、本実施の形態に含まれるものとする。 Here, the difference in film thickness, impurity concentration, and material of each layer is not particularly limited. In addition, a structure in which a thin layer or the like having a graded composition and a graded layer is inserted in order to eliminate the discontinuity of the energy band is also included in this embodiment.
電極7〜9の材料としては、それぞれが接する半導体層とオーミック接触を形成できる材料を用いる。例えば、チタン、白金および金がこの順に積層されたTi/Pt/Auの3層構造、あるいは、白金またはパラジウム、チタン、白金および金がこの順に積層された(PtまたはPd)/Ti/Pt/Auの4層構造からなるのがよい。このような積層構造にすることで、下地の半導体層に対する密着性とオーミック接触性を実現できる。
As a material of the
図3と図4とは、実施の形態1に基づくHBT10の作製工程を示すフロー図である。 3 and 4 are flowcharts showing the manufacturing steps of HBT 10 based on the first embodiment.
まず、図3(a)に示すように、半絶縁性基板1として、鉄Feをドープしたインジウム燐基板を用意する。その上に、MBE法またはMOCVD法を用いたエピタキシャル成長法によって、サブコレクタ構成材料層2、コレクタ構成材料層3、ベース構成材料層4、エミッタ構成材料層5、そしてエミッタキャップ構成材料層6を形成する。
First, as shown in FIG. 3A, an indium phosphorus substrate doped with iron Fe is prepared as the
各層の詳細は上記した通りである。すなわち、サブコレクタ構成材料層2は1×1019/cm3以上のn型不純物濃度を有するn+型インジウムガリウム砒素層で、厚さ300nmである。コレクタ構成材料層3は1×1016/cm3のn型不純物濃度を有するインジウム燐層で、厚さ500nmである。ベース構成材料層4は1×1019/cm3以上のp型不純物濃度を有するインジウムガリウム砒素層で、厚さ75nmである。エミッタ構成材料層5は1×1017/cm3のn型不純物濃度を有するインジウム燐層で、厚さ125nmである。エミッタキャップ構成材料層6は1×1019/cm3以上の不純物濃度を有するインジウムガリウム砒素層で、厚さ50nmである。
Details of each layer are as described above. That is, the subcollector
次に、図3(b)に示すように、水平方向におけるコレクタ電極7の形成領域に、エミッタキャップ構成材料層6の上から、酸化シリコンSiO2等のハードマスク51を用いたイオン注入法によって、n+型の導電領域21を形成する。導電領域21はサブコレクタ構成材料層2まで達する必要があるため、高エネルギーのイオン注入が要求される。たとえば300keV以上のエネルギーでシリコンイオンSi+等を注入する。
Next, as shown in FIG. 3B, an ion implantation method using a
また、単一の打ち込みエネルギーによるイオン注入では、注入されるドーパントの濃度は、エミッタキャップ構成材料層6の表面からの深さによって変化し、打ち込みエネルギーで決まるある深さに最大値をもち、例えば正規分布のような濃度分布を形成する。従って、複数の打ち込みエネルギーによるイオン注入を行い、表面からの深さの違いによる導電領域21の不純物濃度の相違をできるだけ小さくするのが望ましい。
In the ion implantation with a single implantation energy, the concentration of the implanted dopant varies depending on the depth from the surface of the emitter cap
とくに、ベース構成材料層4のようにp+の導電性をもつ層に対しては、ドーパント濃度が最大になる深さがこの層に一致するように打ち込みエネルギーを調節し、イオン注入によって導入されるn型の不純物濃度が、イオン注入の前にこの層に存在していたp型の不純物濃度以上になるようにド−ズ量を定める。
In particular, for a layer having p + conductivity, such as the base
このようにイオン注入法によれば、打ち込みエネルギーを調節することによって、深さ方向における不純物濃度分布を制御することができ、ドーズ量を調節することによって、不純物濃度を制御することができるので、所定の電気的特性を備えた導電領域21を形成することができる。不純物を導入する方法としてはこの他に不純物拡散法などがあり、単独またはイオン注入法と併用して用いることができる。
Thus, according to the ion implantation method, the impurity concentration distribution in the depth direction can be controlled by adjusting the implantation energy, and the impurity concentration can be controlled by adjusting the dose amount. A
イオン注入後は、アニールを行い、注入したドーパントを活性化する。活性化アニールにはRTA(Rapid Thermal Anneal)等の高温下での短時間のアニールを行うのが理想的であるが、高温でのアニールによってエピタキシャル層自体のプロファイルが崩れないことが必要である。現在行われているMBEあるいはMOCVDでのエピタキシャル層の成長温度が500℃〜600℃であることを考慮すると、活性化アニールに適用する温度範囲は500℃以下が望ましい。ただし、アニールする時間を短縮すれば、500℃よりも高い温度によるアニールを適用できる可能性もある。活性化アニールによって、n+型の導電領域21の不純物濃度が1×1019/cm3以上になるようにする。
After the ion implantation, annealing is performed to activate the implanted dopant. For activation annealing, it is ideal to perform annealing for a short time at a high temperature such as RTA (Rapid Thermal Anneal), but it is necessary that the profile of the epitaxial layer itself is not broken by the annealing at a high temperature. Considering that the growth temperature of the epitaxial layer by MBE or MOCVD currently being performed is 500 ° C. to 600 ° C., the temperature range applied to the activation annealing is desirably 500 ° C. or less. However, if the annealing time is shortened, there is a possibility that annealing at a temperature higher than 500 ° C. can be applied. By activation annealing, the impurity concentration of the n + type
導電領域21の形成後、図3(c)に示すように、コレクタ電極7とエミッタ電極9とを同時に形成する。電極7と9は、例えば、チタン、白金および金がこの順に積層されたTi/Pt/Auの3層構造、あるいは、白金またはパラジウム、チタン、白金および金がこの順に積層された(PtまたはPd)/Ti/Pt/Auの4層構造からなるのがよい。このような積層構造にすることで、下地の半導体層に対する密着性とオーミック接触性を実現できる。電極7と9は、上記の電極材料層を形成した後、その上にフォトレジスト52をパターニングして形成し、フォトレジスト52をマスクとして電極材料層を選択的にエッチングして形成する。
After the formation of the
また、電極7と9をリフトオフ法によって形成するのもよい。リフトオフ法では、エミッタキャップ構成材料層6の全面に塗布法などによってフォトレジスト層を形成し、フォトリソグラフィとエッチングによって電極7と電極9を形成する領域以外を被覆するパターンにパターニングする。次に、真空蒸着法などによって電極材料層を全面に形成した後、現像処理によってフォトレジスト層を除去する。このとき、フォトレジスト層の上に堆積していた電極材料層も取り除かれ、エミッタキャップ構成材料層6に密着して形成されていた電極材料層のみが電極7および電極9として残される。
The
次に、図3(d)に示すように、フォトレジスト53をパターニングして形成し、このフォトレジスト53をマスクとしてエミッタキャップ構成材料層6とエミッタ構成材料層5とを選択的にエッチングして、エミッタキャップ層16とエミッタ層15からなるエミッタメサを形成し、ベース構成材料層4を露出させる。
Next, as shown in FIG. 3D, a
次に、図4(e)に示すように、蒸着マスク54を用いて選択的な蒸着を行い、ベース電極8を形成する。ベース電極8は、前述したリフトオフ法によって形成してもよく、むしろリフトオフ法で形成する方が一般的である。
Next, as shown in FIG. 4E, selective evaporation is performed using the evaporation mask 54 to form the
次に、図4(f)に示すように、フォトレジスト55をパターニングして形成し、このフォトレジスト55をマスクとしてベース構成材料層4とコレクタ構成材料層3とを選択的にエッチングして、ベース層14からなるベースメサおよびコレクタ層13からなるコレクタメサを形成するとともに、HBT10のコレクタ層13と導電領域21との間に分離溝22を形成する。
Next, as shown in FIG. 4F, a
次に、図4(g)に示すように、フォトレジスト56をパターニングして形成し、このフォトレジスト56をマスクとしてサブコレクタ構成材料層2を選択的にエッチングして、サブコレクタ層12からなるサブコレクタメサを形成し、素子間の分離(アイソレーション)を行う。
Next, as shown in FIG. 4G, a photoresist 56 is formed by patterning, and the sub-collector
次に、図4(h)に示すように、フォトレジスト56を除去する。この後、引き続いて、配線工程などの後工程を行う。 Next, as shown in FIG. 4H, the photoresist 56 is removed. Subsequently, subsequent processes such as a wiring process are performed.
上述した、図3(d)に示したエミッタメサの形成、図4(f)に示したベースメサおよびコレクタメサの形成と分離溝22の形成、および図4(f)に示したサブコレクタメサの形成は、ドライエッチングによる異方性エッチングで形成するのが望ましい。これは、エミッタメサの形成でウェットエッチングを用いると、サイドエッチングが生じ、エッチングが導電領域21に達する可能性があるからである。従って、ドライエッチングによる異方性エッチングによって、形成されるメサ構造の側壁面が基板面に対して垂直であるメサ形状に加工するのが望ましい。同様の理由から、他のメサや分離溝22の形成も、サイドエッチングが生じにくく、正確な形状に微細加工できる異方性ドライエッチングによって行うのがよい。
The formation of the emitter mesa shown in FIG. 3D, the formation of the base mesa and the collector mesa and the
以上の工程を経て作製したHBT10は、コレクタ電極7とエミッタ電極9との高さが等しく、図2を用いて説明したように、後の配線工程のプロセス難度を軽減させることができる。図10に示した従来のメサ構造の例であるHBT100では、エミッタ電極9上面とコレクタ電極7上面の段差が750nmもあったが、本実施の形態のHBT10では段差は全くない。コレクタ電極7とベース電極8との段差も200nm程度と非常に平坦化されている。
In the HBT 10 manufactured through the above steps, the
以上に述べたように、本実施の形態のヘテロ接合半導体装置であるHBT10では、エミッタキャップ構成材料層6に接して、その上にコレクタ電極7を設けるので、エミッタ電極9およびベース電極8とコレクタ電極7との積層方向における高低差が、従来のメサ構造の例(図14参照。)に比べて小さくなる。
As described above, in the HBT 10 that is the heterojunction semiconductor device of the present embodiment, the
この結果、HBT10の上部に配線用の層間絶縁膜23を形成した場合、電極7〜9との接続のために設けるスルーホール27〜29の深さがよく揃うので、スルーホール27〜29を一括して形成することができ、生産性が向上する。また、層間絶縁膜23の表面の平坦性が向上するので、配線形成工程の生産性が向上し、配線が断線するおそれが減少する。また、配線工程において形成されるフォトレジストの露光精度や配線材料層のエッチング精度が向上し、所定のパターンどおりの配線を形成できるようになり、HBT10の性能が向上する。
As a result, when the
本実施の形態のHBT10の製造方法は、HBT10の構造と表裏一体の関係にあり、HBT10を効率よく製造することを可能にする方法である。すなわち、コレクタ電極を形成するに際して、すでに形成されている構成材料層を利用するので工程が簡略になる。また、全ての構成材料層を一挙に形成してしまってからそれらの加工を行うので、工程の連続性が保たれ、能率が良く、簡易な工程で、生産性よく製造できる。また、成膜工程の中断によるエピタキシャル成長層表面の変質や汚染がなく、最良の条件下で形成された構成材料層を、劣化させることなく半導体装置の活性層とすることができ、活性層の膜質およびHBT10の性能が向上する。 The method for manufacturing the HBT 10 according to the present embodiment is a method in which the structure of the HBT 10 is integrated with the front and back, and the HBT 10 can be manufactured efficiently. That is, when forming the collector electrode, the constituent material layer already formed is used, so that the process is simplified. In addition, since all the constituent material layers are formed at once, they are processed, so that the continuity of the process is maintained, the efficiency is high, and the manufacturing can be performed with a simple process and high productivity. In addition, there is no alteration or contamination of the surface of the epitaxial growth layer due to interruption of the film formation process, and the constituent material layer formed under the best conditions can be used as an active layer of a semiconductor device without deterioration. And the performance of the HBT 10 is improved.
実施の形態2
実施の形態2は、主として請求項1と3に記載したヘテロ接合半導体装置、および請求項19、21、27と29に記載したヘテロ接合半導体装置の製造方法に関わる例として、InP系ヘテロ接合バイポーラトランジスタおよびその製造方法について説明する。本実施の形態は、主として、コレクタ電極をベース構成材料層に接してその上に設けることが実施の形態1と異なっている。以下、実施の形態1との相違点に重点を置いて説明する。なお、次に示す図5〜図7では、機能が実施の形態1と同じ半導体層や電極は、多少形状が変わっていても、実施の形態1と同じ番号で指示している(以下、同様。)。
In the second embodiment, an InP heterojunction bipolar is mainly used as an example of a method for manufacturing a heterojunction semiconductor device according to
図5は、実施の形態2に基づくHBT20の構造を示す断面図である。HBT20では、HBT10と同様、MBE法やMOCVD法を用いたエピタキシャル成長法によって、半絶縁性基板1の上に、サブコレクタ層12、コレクタ層13、ベース層14、エミッタ層15、そしてエミッタキャップ層16が、順次積層して形成されている。そして、エミッタキャップ層16およびエミッタ層15はメサ構造にパターニングされ、エミッタキャップ層16に接してエミッタ電極9が設けられ、ベース層14に接してベース電極8が設けられている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of HBT 20 based on the second embodiment. In the HBT 20, as in the HBT 10, the
本実施の形態では、電極間に大きな高低差を生じさせない必要条件を満たす構造の1つとして、コレクタ電極7をベース構成材料層4の上に設ける点が実施の形態1と異なっている。そして、実施の形態1と同様、コレクタ電極7とサブコレクタ層12とを電気的に接続する導電領域21を形成する。
The present embodiment is different from the first embodiment in that the
この場合、積層方向における電極位置の高さは、コレクタ電極7とベース電極8とでは同じであり、コレクタ電極7とエミッタ電極9との差も、エミッタキャップ構成材料層6とエミッタ構成材料層5との膜厚の合計にすぎず、十分小さい。このように、本実施の形態と実施の形態1との違いは、コレクタ電極7の高さをベース電極8の高さに一致させるか、エミッタ電極9の高さに一致させるかの違いであり、本質的な違いではない。
In this case, the height of the electrode position in the stacking direction is the same between the
なお、HBT20のコレクタ層13と導電領域21とが直接接触していると、特許文献2のHBT140について指摘したように、コレクタ層13からサブコレクタ層12を経ずに導電領域21へ流れる電流が生じ、HBT20の電気特性に悪影響を与える可能性も懸念される。そこで本実施の形態でも実施の形態1と同様に、HBT20のコレクタ層13と導電領域21との間に分離溝22を設け、HBT20のコレクタ層13からサブコレクタ層12を経ずに導電領域21へ流れる電流が生じることがないようにしている。
When the
本実施の形態と実施の形態1との他の相違点として、本実施の形態では、エミッタ電極9を形成した後、導電領域21の形成とその活性化アニール処理が行われることがある。この場合、エミッタ電極9は、アニール処理温度に耐える必要があるため、アニール温度に対応した高融点の金属材料、具体的にはタングステンWあるいはモリブデンMoからなるのがよい。
As another difference between the present embodiment and the first embodiment, in the present embodiment, after the
図6と図7とは、実施の形態2に基づくHBT20の作製工程を示すフロー図である。 FIG. 6 and FIG. 7 are flowcharts showing a manufacturing process of HBT 20 based on the second embodiment.
まず、図6(a)に示すように、実施の形態1と同様に、半絶縁性基板1として鉄Feをドープしたインジウム燐基板を用意し、その上に、MBE法またはMOCVD法を用いたエピタキシャル成長法によって、サブコレクタ構成材料層2、コレクタ構成材料層3、ベース構成材料層4、エミッタ構成材料層5、そしてエミッタキャップ構成材料層6を形成する。各層の詳細は前述した通りであるので、ここでは省略する。
First, as shown in FIG. 6A, in the same manner as in the first embodiment, an indium phosphorous substrate doped with iron Fe is prepared as the
次に、図6(b)に示すように、エミッタキャップ構成材料層6の上にエミッタ電極9を形成する。エミッタ電極9の電極材料は、n+導電領域21にイオン注入した後の活性化アニール処理の処理温度に耐える必要性があるため、アニール温度に応じて高融点の金属材料、具体的にはタングステンWやモリブデンMoを用いる。電極9は、これらの電極材料層を形成した後、その上にフォトレジスト61をパターニングして形成し、フォトレジスト61をマスクとして電極材料層を選択的にエッチングして形成する。
Next, as shown in FIG. 6B, an
次に、図6(c)に示すように、フォトレジスト62をパターニングして形成し、このフォトレジスト62をマスクとしてエミッタキャップ構成材料層6とエミッタ構成材料層5とを選択的にエッチングして、エミッタキャップ層16とエミッタ層15からなるエミッタメサを形成し、ベース構成材料層4を露出させる。
Next, as shown in FIG. 6C, a photoresist 62 is formed by patterning, and the emitter cap
次に、図6(d)に示すように、水平方向におけるコレクタ電極7の形成領域に、ベース構成材料層4の表面から、酸化シリコンSiO2等のハードマスク63を用いたイオン注入法によって、n+型の導電領域21を形成する。その後、アニールを行い、注入したドーパントを活性化する。実施の形態1と同様であるので詳細は省略するが、以上の工程でn+型の導電領域21の不純物濃度が1×1019/cm3以上になるようにする。
Next, as shown in FIG. 6D, from the surface of the base
次に、図7(e)に示すように、蒸着マスク64を用いて選択的な蒸着を行い、コレクタ電極7およびベース電極8を形成する。
Next, as shown in FIG. 7E, selective deposition is performed using the deposition mask 64 to form the
次に、図7(f)に示すように、フォトレジスト65をパターニングして形成し、このフォトレジスト65をマスクとしてベース構成材料層4とコレクタ構成材料層3とを選択的にエッチングして、ベース層14からなるベースメサおよびコレクタ層13からなるコレクタメサを形成するとともに、HBT20のコレクタ層13と導電領域21との間に分離溝22を形成する。
Next, as shown in FIG. 7F, a
次に、図7(g)に示すように、フォトレジスト66をパターニングして形成し、このフォトレジスト66をマスクとしてサブコレクタ構成材料層2を選択的にエッチングして、サブコレクタ層12からなるサブコレクタメサを形成し、素子間の分離(アイソレーション)を行う。
Next, as shown in FIG. 7G, a photoresist 66 is formed by patterning, and the sub-collector
次に、図7(h)に示すように、フォトレジスト66を除去する。この後、引き続いて、配線工程などの後工程を行う。 Next, as shown in FIG. 7H, the photoresist 66 is removed. Subsequently, subsequent processes such as a wiring process are performed.
以上の工程を経て作製したHBT20はエミッタ電極トップとコレクタ電極トップあるいはベース電極トップとの段差が200nm程度と非常に平坦化されており、配線工程のプロセス難易度を軽減させることができる。 In the HBT 20 manufactured through the above steps, the level difference between the emitter electrode top and the collector electrode top or the base electrode top is very flat, about 200 nm, and the process difficulty of the wiring process can be reduced.
なお、実施の形態1で述べたように、コレクタ電極7、ベース電極8およびエミッタ電極9のいずれか、またはすべてをリフトオフ法で形成してもよい。
As described in
以上に説明したように、本実施の形態は、コレクタ電極を設ける位置が異なるものの、本質的には実施の形態1と変わるところはないので、実施の形態1と同様の作用効果が得られるのは言うまでもない。 As described above, although the present embodiment is different in position at which the collector electrode is provided, there is essentially no difference from the first embodiment, so that the same operational effects as in the first embodiment can be obtained. Needless to say.
すなわち、本実施の形態のヘテロ接合半導体装置であるHBT20では、エミッタキャップ構成材料層6に接して、その上にコレクタ電極7を設けるので、エミッタ電極9およびベース電極8とコレクタ電極7との積層方向における高低差が、従来のメサ構造の例(図14参照。)に比べて小さくなる。
That is, in the HBT 20 that is the heterojunction semiconductor device of the present embodiment, the
この結果、HBT20の上部に配線用の層間絶縁膜を形成した場合、電極7〜9との接続のために設けるスルーホールの深さがよく揃うので、スルーホールを一括して形成することができ、生産性が向上する。また、層間絶縁膜の表面の平坦性が向上するので、配線形成工程の生産性が向上し、配線が断線するおそれが減少する。また、配線工程において形成されるフォトレジストの露光精度や配線材料層のエッチング精度が向上し、所定のパターンどおりの配線を形成できるようになり、HBT20の性能が向上する。
As a result, when an interlayer insulating film for wiring is formed above the HBT 20, the through holes provided for connection to the
本実施の形態のHBT20の製造方法は、HBT20の構造と表裏一体の関係にあり、HBT20を効率よく製造することを可能にする方法である。すなわち、コレクタ電極を形成するに際して、すでに形成されている構成材料層を利用するので工程が簡略になる。また、全ての構成材料層を一挙に形成してしまってからそれらの加工を行うので、工程の連続性が保たれ、能率が良く、簡易な工程で、生産性よく製造できる。また、成膜工程の中断によるエピタキシャル成長層表面の変質や汚染がなく、最良の条件下で形成された構成材料層を、劣化させることなく半導体装置の活性層とすることができ、活性層の膜質およびHBT20の性能が向上する。 The method for manufacturing the HBT 20 according to the present embodiment is a method in which the structure of the HBT 20 is integrated with the front and back, and the HBT 20 can be manufactured efficiently. That is, when forming the collector electrode, the constituent material layer already formed is used, so that the process is simplified. In addition, since all the constituent material layers are formed at once, they are processed, so that the continuity of the process is maintained, the efficiency is high, and the manufacturing can be performed with a simple process and high productivity. In addition, there is no alteration or contamination of the surface of the epitaxial growth layer due to interruption of the film formation process, and the constituent material layer formed under the best conditions can be used as an active layer of a semiconductor device without deterioration. And the performance of the HBT 20 is improved.
実施の形態3
実施の形態3は、主として請求項1と4に記載した半導体装置、および請求項19、22、30と31に記載した半導体装置の製造方法に関わる例として、InP系ヘテロ接合バイポーラトランジスタおよびその製造方法について説明する。本実施の形態は、主として、コレクタ電極をコレクタ構成材料層に接してその上に設けることが実施の形態1または2と異なっている。以下、実施の形態1または2との相違点に重点を置いて説明する。
In the third embodiment, an InP heterojunction bipolar transistor and its manufacture are mainly described as examples relating to the semiconductor device described in
図8は、実施の形態3に基づくHBT30の構造を示す断面図である。HBT30では、HBT10や20と同様、MBE法やMOCVD法を用いたエピタキシャル成長法によって、半絶縁性基板1の上に、サブコレクタ層12、コレクタ層13、ベース層14、エミッタ層15、そしてエミッタキャップ層16が、順次積層して形成されている。そして、エミッタキャップ層16およびエミッタ層15はメサ構造にパターニングされ、エミッタキャップ層16に接してエミッタ電極9が設けられ、ベース層14に接してベース電極8が設けられている。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of HBT 30 based on the third embodiment. In the HBT 30, the
本実施の形態では、電極間に大きな高低差を生じさせない必要条件を満たす構造の1つとして、コレクタ電極7をコレクタ構成材料層3の上に設ける。そして、実施の形態1および2と同様、コレクタ電極7とサブコレクタ層12とを電気的に接続する導電領域21を形成する。
In the present embodiment, the
この場合、積層方向における電極位置の高低差は、コレクタ電極7とベース電極8との差、およびコレクタ電極7とエミッタ電極9との差は、それぞれ、実施の形態2に比べ、ベース構成材料層6の膜厚分(前述した構成材料層の膜厚の例では75nm)だけ増加するに過ぎない。従って、電極位置に関しては、本実施の形態は実施の形態2と本質的な違いはなく、ひいては、実施の形態1とも本質的な違いはない。
In this case, the difference in height between the electrode positions in the stacking direction is the difference between the
一方、HBT30の作製上には重要な違いがある。実施の形態1および2では、サブコレクタ構成材料層2の導電型とは反対の導電型(例えばp型)のベース構成材料層6の上からイオン注入を行い、ベース構成材料層6における導電領域21の導電型を少なくともサブコレクタ構成材料層2の導電型(例えばn型)と同じ導電型に変更する必要がある。しかし、ベース構成材料層6では不純物濃度が高いため、これをイオン注入法や不純物拡散法で行うのは手間がかかる。これに対し、本実施の形態では、基板の面方向における導電領域21の形成位置からベース構成材料層6を除去してからイオン注入を行うので、ベース構成材料層6の導電型を変更する必要がなく、導電領域21の形成がきわめて容易になる。
On the other hand, there are important differences in the production of HBT30. In the first and second embodiments, ion implantation is performed from above the base
なお、HBT30のコレクタ層13と導電領域21とが直接接触していると、特許文献2のHBT140について指摘したように、コレクタ層13からサブコレクタ層12を経ずに導電領域21へ流れる電流が生じ、HBT30の電気特性に悪影響を与える可能性も懸念される。そこで本実施の形態でも実施の形態1および2と同様に、HBT30のコレクタ層13と導電領域21との間に分離溝22を設け、HBT30のコレクタ層13からサブコレクタ層12を経ずに導電領域21へ流れる電流が生じることがないようにしている。
When the
また、本実施の形態と実施の形態1または2との他の相違点として、本実施の形態では、エミッタ電極9およびベース電極8を形成した後、導電領域21の形成とその活性化アニール処理が行われる。この場合、エミッタ電極9およびベース電極8は、アニール処理温度に耐える必要があるため、これらの電極は、アニール温度に対応した高融点の金属材料、具体的にはタングステンWあるいはモリブデンMoからなるのがよい。
Further, as another difference between the present embodiment and the first or second embodiment, in this embodiment, after the
図9と図10とは、実施の形態3に基づくHBT30の作製工程を示すフロー図である。但し、図6(a)〜(c)の工程は、実施の形態2と共通であるので、図示省略している。
FIG. 9 and FIG. 10 are flowcharts showing manufacturing steps of HBT 30 based on the third embodiment. However, since the steps of FIGS. 6A to 6C are the same as those in
すなわち、まず、図6(a)〜(c)の工程によって、半絶縁性基板1として鉄Feをドープしたインジウム燐基板の上に、サブコレクタ構成材料層2、コレクタ構成材料層3、ベース構成材料層4、エミッタ構成材料層5、そしてエミッタキャップ構成材料層6を形成し、エミッタキャップ構成材料層6の上にエミッタ電極9を形成した後、エミッタキャップ構成材料層6とエミッタ構成材料層5とを選択的にエッチングして、エミッタキャップ層16とエミッタ層15からなるエミッタメサを形成し、ベース構成材料層4を露出させる。
That is, first, the subcollector
次に、図9(a)に示すように、蒸着マスク71を用いて選択的な蒸着を行い、ベース電極8を形成する。
Next, as shown in FIG. 9A, selective vapor deposition is performed using the
なお、エミッタ電極9およびベース電極8の材料は、導電領域21にイオン注入した後の活性化アニール処理の処理温度に耐える必要性があるため、アニール温度に応じて高融点の金属材料、具体的にはタングステンWやモリブデンMoを用いる。
Note that the material of the
次に、図9(b)に示すように、フォトレジスト72をパターニングして形成し、このフォトレジスト72をマスクとしてベース構成材料層4を選択的にエッチングして、ベース層14からなるベースメサを形成する。
Next, as shown in FIG. 9B, a photoresist 72 is formed by patterning, and the base
次に、図9(c)に示すように、水平方向におけるコレクタ電極7の形成領域に、コレクタ構成材料層3の表面から、酸化シリコンSiO2等のハードマスク73を用いたイオン注入法によって、n+型の導電領域21を形成する。その後、アニールを行い、注入したドーパントを活性化すし、n+型の導電領域21の不純物濃度が1×1019/cm3以上になるようにする。
Next, as shown in FIG. 9C, from the surface of the collector
次に、図9(d)に示すように、蒸着マスク74を用いて選択的な蒸着を行い、コレクタ電極7を形成する。
Next, as shown in FIG. 9D, selective deposition is performed using the
次に、図10(e)に示すように、フォトレジスト75をパターニングして形成し、このフォトレジスト75をマスクとしてコレクタ構成材料層3を選択的にエッチングして、コレクタ層13からなるコレクタメサを形成するとともに、HBT30のコレクタ層13と導電領域21との間に分離溝22を形成する。
Next, as shown in FIG. 10E, a
次に、図10(f)に示すように、フォトレジスト76をパターニングして形成し、このフォトレジスト76をマスクとしてサブコレクタ構成材料層2を選択的にエッチングして、サブコレクタ層12からなるサブコレクタメサを形成し、素子間の分離(アイソレーション)を行う。
Next, as shown in FIG. 10F, a
次に、図10(g)に示すように、フォトレジスト76を除去する。この後、引き続いて、配線工程などの後工程を行う。
Next, as shown in FIG. 10G, the
なお、実施の形態1で述べたように、コレクタ電極7、ベース電極8およびエミッタ電極9のいずれか、またはすべてをリフトオフ法で形成してもよい。
As described in
以上に説明したように、本実施の形態は、ベース構成材料層6を除外してイオン注入を行うので、導電領域21の形成がきわめて容易になる。その他の点においては、コレクタ電極を設ける位置が異なるものの、本質的には実施の形態2と変わるところはないので、実施の形態2と同様の作用効果が得られるのは言うまでもない。
As described above, in the present embodiment, since the ion implantation is performed without the base
すなわち、本実施の形態のヘテロ接合半導体装置であるHBT30では、コレクタ構成材料層に接して、その上にコレクタ電極を設けるので、エミッタ電極およびベース電極とコレクタ電極との積層方向における高低差が、従来のメサ構造の例(図14参照。)に比べて小さくなる。 That is, in the HBT 30 that is the heterojunction semiconductor device of the present embodiment, the collector electrode is provided on and in contact with the collector constituent material layer, so that the height difference in the stacking direction of the emitter electrode, the base electrode, and the collector electrode is This is smaller than the conventional mesa structure example (see FIG. 14).
この結果、HBT30の上部に配線用の層間絶縁膜を形成した場合、電極7〜9との接続のために設けるスルーホールの深さがよく揃うので、スルーホールを一括して形成することができ、生産性が向上する。また、層間絶縁膜の表面の平坦性が向上するので、配線形成工程の生産性が向上し、配線が断線するおそれが減少する。また、配線工程において形成されるフォトレジストの露光精度や配線材料層のエッチング精度が向上し、所定のパターンどおりの配線を形成できるようになり、HBT30の性能が向上する。
As a result, when an interlayer insulating film for wiring is formed on the HBT 30, the through holes provided for connection to the
本実施の形態のHBT30の製造方法は、HBT30の構造と表裏一体の関係にあり、HBT30を効率よく製造することを可能にする方法である。すなわち、コレクタ電極を形成するに際して、すでに形成されている構成材料層を利用するので工程が簡略になる。また、全ての構成材料層を一挙に形成してしまってからそれらの加工を行うので、工程の連続性が保たれ、能率が良く、簡易な工程で、生産性よく製造できる。また、成膜工程の中断によるエピタキシャル成長層表面の変質や汚染がなく、最良の条件下で形成された構成材料層を、劣化させることなく半導体装置の活性層とすることができ、活性層の膜質およびHBT30の性能が向上する。 The method of manufacturing the HBT 30 according to the present embodiment is a method in which the structure of the HBT 30 is integrated with the front and back, and the HBT 30 can be manufactured efficiently. That is, when forming the collector electrode, the constituent material layer already formed is used, so that the process is simplified. In addition, since all the constituent material layers are formed at once, they are processed, so that the continuity of the process is maintained, the efficiency is high, and the manufacturing can be performed with a simple process and high productivity. In addition, there is no alteration or contamination of the surface of the epitaxial growth layer due to interruption of the film formation process, and the constituent material layer formed under the best conditions can be used as an active layer of a semiconductor device without deterioration. And the performance of the HBT 30 is improved.
実施の形態4
実施の形態4は、主として請求項1と4に記載したヘテロ接合半導体装置、および請求項19、22、30、31と32に記載したヘテロ接合半導体装置の製造方法に関わる例として、InP系ヘテロ接合バイポーラトランジスタおよびその製造方法について説明する。本実施の形態は、イオン注入の前に、コレクタ構成材料層を選択的に除去して、基板の面方向におけるコレクタ電極の形成位置において、コレクタ構成材料層の膜厚を減少させたのち、イオン注入を行うことのみが実施の形態3と異なっている。以下、実施の形態3との相違点に重点を置いて説明する。
In the fourth embodiment, an InP-based heterojunction is mainly described as an example related to a method for manufacturing a heterojunction semiconductor device according to
図11は、実施の形態4に基づくHBT40の構造を示す断面図である。HBT40では、HBT30と同様、MBE法やMOCVD法を用いたエピタキシャル成長法によって、半絶縁性基板1の上に、サブコレクタ層12、コレクタ層13、ベース層14、エミッタ層15、そしてエミッタキャップ層16が、順次積層して形成されている。そして、エミッタキャップ層16およびエミッタ層15はメサ構造にパターニングされ、エミッタキャップ層16に接してエミッタ電極9が設けられ、ベース層14に接してベース電極8が設けられている。HBT40は、ほぼHBT30と同じであるが、コレクタ電極7の下部のコレクタ構成材料層3の膜厚が、コレクタ層13の膜厚よりΔdだけ減少している点が異なっている。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of HBT 40 based on the fourth embodiment. In the HBT 40, similarly to the HBT 30, the
本実施の形態では、電極位置間に大きな高低差を生じさせない必要条件を満たす構造の1つとして、上記のように膜厚をΔdだけ減少させたコレクタ構成材料層3の上にコレクタ電極7を設ける。そして、実施の形態3と同様、コレクタ電極7とサブコレクタ層12とを電気的に接続する導電領域21を形成する。
In the present embodiment, as one structure satisfying the requirement not to cause a large difference in height between the electrode positions, the
この場合、積層方向におけるコレクタ電極7の位置と、ベース電極8の位置およびエミッタ電極9の位置との差は、それぞれ、実施の形態3に比べΔdだけ増加する。従って、Δdが小さければ、電極位置に関する影響は小さく抑えられる。
In this case, the difference between the position of the
一方、このようにすると、導電領域21を形成するコレクタ構成材料層3の膜厚が減少するので、イオン注入による導電領域21の形成が容易になる利点がある。但し、Δdは、電極位置の高低差が大きくなりすぎない大きさとする。
On the other hand, since the film thickness of the collector
図12と図13とは、実施の形態4に基づくHBT40の作製工程を示すフロー図である。但し、図6(a)〜(c)までの工程は、実施の形態2と共通であるので、図示省略している。 FIG. 12 and FIG. 13 are flowcharts showing manufacturing steps of HBT 40 based on the fourth embodiment. However, since the steps from FIGS. 6A to 6C are the same as those in the second embodiment, they are not shown.
すなわち、まず、図6(a)〜(c)の工程によって、半絶縁性基板1として鉄Feをドープしたインジウム燐基板の上に、サブコレクタ構成材料層2、コレクタ構成材料層3、ベース構成材料層4、エミッタ構成材料層5、そしてエミッタキャップ構成材料層6を形成し、エミッタキャップ構成材料層6の上にエミッタ電極9を形成した後、エミッタキャップ構成材料層6とエミッタ構成材料層5とを選択的にエッチングして、エミッタキャップ層16とエミッタ層15からなるエミッタメサを形成し、ベース構成材料層4を露出させる。
That is, first, the subcollector
次に、図12(a)に示すように、蒸着マスク81を用いて選択的な蒸着を行い、ベース電極8を形成する。
Next, as shown in FIG. 12A, selective vapor deposition is performed using the
なお、エミッタ電極9およびベース電極8の材料は、導電領域21にイオン注入した後の活性化アニール処理の処理温度に耐える必要性があるため、アニール温度に応じて高融点の金属材料、具体的にはタングステンWやモリブデンMoを用いる。
Note that the material of the
次に、図12(b)に示すように、フォトレジスト82をパターニングして形成し、このフォトレジスト72をマスクとしてベース構成材料層4を選択的にエッチングして、ベース層14からなるベースメサを形成する。このとき、さらにエッチングを行い、コレクタベース構成材料層3の一部を除去する。
Next, as shown in FIG. 12B, a photoresist 82 is formed by patterning, and the base
次に、図12(c)に示すように、水平方向におけるコレクタ電極7の形成領域に、コレクタ構成材料層3の表面から、酸化シリコンSiO2等のハードマスク83を用いたイオン注入法によって、n+型の導電領域21を形成する。その後、アニールを行い、注入したドーパントを活性化すし、n+型の導電領域21の不純物濃度が1×1019/cm3以上になるようにする。
Next, as shown in FIG. 12C, from the surface of the collector
次に、図12(d)に示すように、蒸着マスク84を用いて選択的な蒸着を行い、コレクタ電極7を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 12D, selective deposition is performed using the deposition mask 84 to form the
次に、図13(e)に示すように、フォトレジスト85をパターニングして形成し、このフォトレジスト75をマスクとしてコレクタ構成材料層3を選択的にエッチングして、コレクタ層13からなるコレクタメサを形成するとともに、HBT40のコレクタ層13と導電領域21との間に分離溝22を形成する。
Next, as shown in FIG. 13E, a photoresist 85 is formed by patterning, and the collector
次に、図13(f)に示すように、フォトレジスト86をパターニングして形成し、このフォトレジスト76をマスクとしてサブコレクタ構成材料層2を選択的にエッチングして、サブコレクタ層12からなるサブコレクタメサを形成し、素子間の分離(アイソレーション)を行う。
Next, as shown in FIG. 13F, a
次に、図13(g)に示すように、フォトレジスト76を除去する。この後、引き続いて、配線工程などの後工程を行う。
Next, as shown in FIG. 13G, the
なお、実施の形態1で述べたように、コレクタ電極7、ベース電極8およびエミッタ電極9のいずれか、またはすべてをリフトオフ法で形成してもよい。
As described in
以上に説明したように、本実施の形態は、コレクタ構成材料層3の膜厚を減じてイオン注入を行うので、導電領域21の形成が容易になる。その他の点においては、コレクタ電極を設ける位置がΔdだけ異なるものの、他は実施の形態3と変わるところはないので、Δdが大きくなりすぎなければ、実施の形態3と同様の作用効果が得られるのは言うまでもない。
As described above, in the present embodiment, the ion implantation is performed while reducing the film thickness of the collector
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these examples at all, and can be suitably changed in the range which does not deviate from the main point of invention.
本発明のヘテロ接合半導体装置及びその製造方法は、種々の電子回路に用いられ、その高速化および高集積化を実現する3−5族化合物半導体によるヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)などの半導体装置及びその製造方法として用いられ、その低コスト化や高性能化や高信頼性化に貢献することができる。 The heterojunction semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention are used in various electronic circuits, semiconductor devices such as heterojunction bipolar transistors (HBTs) made of a group 3-5 compound semiconductor, which realize high speed and high integration, and It is used as a manufacturing method, and can contribute to cost reduction, high performance, and high reliability.
1…半絶縁性基板、2…サブコレクタ構成材料層、3…コレクタ構成材料層、
4…ベース構成材料層、5…エミッタ構成材料層、6…エミッタキャップ構成材料層、
7…コレクタ電極、8…ベース電極、9…エミッタ電極、10…HBT、
12…サブコレクタ層、13…コレクタ層、14…ベース層、15…エミッタ層、
16…エミッタキャップ層、20…HBT、21…導電領域、22…分離溝、
23…層間絶縁膜、27〜29…スルーホール、30、40…HBT、
51…ハードマスク、52、53、55、56…フォトレジスト、54…蒸着マスク、
61、62、65、66…フォトレジスト、63…ハードマスク、64…蒸着マスク、
71、74…蒸着マスク、72、75、76…フォトレジスト、73…ハードマスク、
81、84…蒸着マスク、82、85、86…フォトレジスト、83…ハードマスク、
100…HBT、101…半絶縁性基板、102…サブコレクタ層、
103…コレクタ層、104…ベース層、105…エミッタ層、
106…エミッタキャップ層、107…コレクタ電極、108…ベース電極、
109…エミッタ電極、110…層間絶縁膜、111…理想的層間絶縁膜表面、
112…実際の層間絶縁膜表面、114〜116…配線電極、
117〜119…接続プラグ、117h〜119h…スルーホール、120…HBT、
121…半絶縁性ガリウム砒素基板、122…n+型GaAs層(コレクタ引き出し層)、
123…n型GaAs層(コレクタ層)、124…n+型GaAs層(ベース層)、
125…n型AlGaAs層(エミッタ層)、
126…n+型GaAs層(エミッタキャップ層)
127…コレクタ電極、128…ベース電極、129…エミッタ電極、
130…酸化シリコン膜、131…配線、
132…n+型GaAs層(第2の引き出し層)、140…HBT、
141…半絶縁性基板、142…サブコレクタ領域、143…コレクタ領域、
144…ベース層、145…エミッタ層、147…コレクタ電極、148…ベース電極、
149…エミッタ電極、150…導電領域、151…絶縁領域、160…HBT、
161…GaAs半導体基板、162…n+型GaAs層(サブコレクタ層)、
164…n型GaAs層(コレクタ層)、165…ディープn+層、
167…p+型AlGaAs層(ベース層)、168…n型AlGaAs層(エミッタ層)、
169…n+型GaAsキャップ層(エミッタキャップ層)、170…p+層、
171…アイソレーション層、172…窒化シリコン層、
173〜175…オーミック電極
DESCRIPTION OF
4 ... Base constituent material layer, 5 ... Emitter constituent material layer, 6 ... Emitter cap constituent material layer,
7 ... Collector electrode, 8 ... Base electrode, 9 ... Emitter electrode, 10 ... HBT,
12 ... Subcollector layer, 13 ... Collector layer, 14 ... Base layer, 15 ... Emitter layer,
16 ... Emitter cap layer, 20 ... HBT, 21 ... Conductive region, 22 ... Separation groove,
23 ... Interlayer insulating film, 27 to 29 ... Through hole, 30, 40 ... HBT,
51 ... Hard mask, 52, 53, 55, 56 ... Photoresist, 54 ... Evaporation mask,
61, 62, 65, 66 ... photoresist, 63 ... hard mask, 64 ... vapor deposition mask,
71, 74 ... evaporation mask, 72, 75, 76 ... photoresist, 73 ... hard mask,
81, 84 ... deposition mask, 82, 85, 86 ... photoresist, 83 ... hard mask,
100 ... HBT, 101 ... semi-insulating substrate, 102 ... subcollector layer,
103 ... Collector layer, 104 ... Base layer, 105 ... Emitter layer,
106: Emitter cap layer, 107: Collector electrode, 108: Base electrode,
109 ... emitter electrode, 110 ... interlayer insulating film, 111 ... ideal interlayer insulating film surface,
112 ... Actual interlayer insulating film surface, 114-116 ... Wiring electrode,
117 to 119 ... connection plug, 117h to 119h ... through hole, 120 ... HBT,
121... Semi-insulating gallium arsenide substrate, 122... N + type GaAs layer (collector extraction layer),
123 ... n-type GaAs layer (collector layer), 124 ... n + -type GaAs layer (base layer),
125 ... n-type AlGaAs layer (emitter layer),
126 ... n + -type GaAs layer (emitter cap layer)
127 ... Collector electrode, 128 ... Base electrode, 129 ... Emitter electrode,
130 ... Silicon oxide film, 131 ... Wiring,
132 ... n + -type GaAs layer (second extraction layer), 140 ... HBT,
141 ... Semi-insulating substrate, 142 ... Subcollector region, 143 ... Collector region,
144 ... Base layer, 145 ... Emitter layer, 147 ... Collector electrode, 148 ... Base electrode,
149 ... emitter electrode, 150 ... conductive region, 151 ... insulating region, 160 ... HBT,
161... GaAs semiconductor substrate, 162... N + type GaAs layer (subcollector layer),
164 ... n-type GaAs layer (collector layer), 165 ... deep n + layer,
167... P + type AlGaAs layer (base layer), 168... N type AlGaAs layer (emitter layer),
169 ... n + -type GaAs cap layer (emitter cap layer), 170 ... p + layer,
171 ... Isolation layer, 172 ... Silicon nitride layer,
173 to 175 ... Ohmic electrodes
Claims (40)
前記サブコレクタ層、前記コレクタ層、前記ベース層及び前記エミッタ層となる各構 成材料層からなる積層体の加工によって、前記サブコレクタ層の上部に他の構成材料層 が残され、
この残された構成材料層に接してその上にコレクタ電極が設けられ、
前記コレクタ電極と前記サブコレクタ層とを電気的に接続する導電領域が設けられて いる
ことを特徴とする、ヘテロ接合半導体装置。 In a heterojunction semiconductor device in which a subcollector layer, a collector layer, a base layer, and an emitter layer are laminated on a base in this order,
By processing the laminated body composed of the constituent material layers that become the sub-collector layer, the collector layer, the base layer, and the emitter layer, another constituent material layer is left on the sub-collector layer,
A collector electrode is provided on and in contact with the remaining component material layer,
A heterojunction semiconductor device, wherein a conductive region for electrically connecting the collector electrode and the subcollector layer is provided.
サブコレクタ構成材料層、コレクタ構成材料層、ベース構成材料層及びエミッタ構成 材料層をこの順に基体上に積層する工程と、
この積層体を加工して、前記基体の面方向における前記コレクタ電極の形成位置にお いて、前記サブコレクタ構成材料層の上部に他の構成材料層を残す工程と、
この残された構成材料層に接してその上に前記コレクタ電極を形成する工程と、
前記コレクタ電極と前記サブコレクタ構成材料層とを電気的に接続する導電領域を形 成する工程と
を有する、ヘテロ接合半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a heterojunction semiconductor device according to claim 1,
A step of laminating a sub-collector constituent material layer, a collector constituent material layer, a base constituent material layer, and an emitter constituent material layer in this order on the substrate;
Processing the laminate to leave another constituent material layer on top of the subcollector constituent material layer at the collector electrode formation position in the surface direction of the base;
Forming the collector electrode thereon in contact with the remaining component material layer;
Forming a conductive region that electrically connects the collector electrode and the sub-collector constituent material layer.
次に、前記基体の面方向における前記コレクタ電極の形成位置において、前記エミッ タキャップ構成材料層の表面から前記積層体に前記イオン注入を行い、前記エミッタキ ャップ構成材料層、前記エミッタ構成材料層、前記ベース構成材料層及び前記コレクタ 構成材料層に、前記サブコレクタ構成材料層にまで達する前記導電領域を形成し、
次に、前記エミッタキャップ構成材料層に接してその上に前記コレクタ電極を形成し 、
次に、前記エミッタキャップ構成材料層、前記エミッタ構成材料層、前記ベース構成 材料層、前記コレクタ構成材料層及び前記サブコレクタ構成材料層を選択的に除去して 、前記エミッタキャップ層、前記エミッタ層、前記ベース層、前記コレクタ層及び前記 サブコレクタ層を形成する、
請求項27に記載したヘテロ接合半導体装置の製造方法。 Forming the laminated body in which a sub-collector constituent material layer, a collector constituent material layer, a base constituent material layer, an emitter constituent material layer, and an emitter cap constituent material layer are laminated in this order on the substrate;
Next, at the formation position of the collector electrode in the surface direction of the base, the ion implantation is performed from the surface of the emitter cap constituent material layer to the stacked body, and the emitter cap constituent material layer, the emitter constituent material layer, Forming the conductive region reaching the sub-collector constituent material layer in the base constituent material layer and the collector constituent material layer;
Next, the collector electrode is formed on and in contact with the emitter cap constituent material layer,
Next, the emitter cap constituent material layer, the emitter constituent material layer, the base constituent material layer, the collector constituent material layer, and the subcollector constituent material layer are selectively removed to form the emitter cap layer, the emitter layer Forming the base layer, the collector layer and the sub-collector layer;
28. A method of manufacturing a heterojunction semiconductor device according to claim 27.
次に、前記エミッタキャップ構成材料層及び前記エミッタ構成材料層を選択的に除去 して、前記エミッタキャップ層及び前記エミッタ層を形成し、
次に、前記基体の面方向における前記コレクタ電極の形成位置において、前記ベース 構成材料層の表面から前記積層体に前記イオン注入を行い、前記ベース構成材料層及び 前記コレクタ構成材料層に、前記サブコレクタ構成材料層にまで達する前記導電領域を 形成し、
次に、前記ベース構成材料層に接してその上に前記コレクタ電極を形成し、
次に、前記ベース構成材料層、前記コレクタ構成材料層及び前記サブコレクタ構成材 料層を選択的に除去して、前記ベース層、前記コレクタ層及び前記サブコレクタ層を形 成する、
請求項27に記載したヘテロ接合半導体装置の製造方法。 Forming the laminated body in which a sub-collector constituent material layer, a collector constituent material layer, a base constituent material layer, an emitter constituent material layer, and an emitter cap constituent material layer are laminated in this order on the substrate;
Next, the emitter cap constituent material layer and the emitter constituent material layer are selectively removed to form the emitter cap layer and the emitter layer,
Next, at the position where the collector electrode is formed in the surface direction of the base, the ion implantation is performed from the surface of the base constituent material layer to the stacked body, and the base constituent material layer and the collector constituent material layer are subjected to the sub Forming the conductive region reaching the collector constituent material layer,
Next, the collector electrode is formed on and in contact with the base constituent material layer,
Next, the base constituent material layer, the collector constituent material layer, and the sub-collector constituent material layer are selectively removed to form the base layer, the collector layer, and the sub-collector layer.
28. A method of manufacturing a heterojunction semiconductor device according to claim 27.
次に、前記エミッタキャップ構成材料層、前記エミッタ構成材料層及び前記ベース構 成材料層を選択的に除去して、前記エミッタキャップ層、前記エミッタ層及び前記ベー ス層を形成し、
次に、前記基体の面方向における前記コレクタ電極の形成位置において、前記コレク タ構成材料層の表面から前記積層体に前記イオン注入を行い、前記コレクタ構成材料層 に前記サブコレクタ構成材料層にまで達する前記導電領域を形成し、
次に、前記コレクタ構成材料層に接してその上に前記コレクタ電極を形成し、
次に、前記コレクタ構成材料層及び前記サブコレクタ構成材料層を選択的に除去して 、前記コレクタ層及び前記サブコレクタ層を形成する、
請求項30に記載したヘテロ接合半導体装置の製造方法。 Forming the laminated body in which a sub-collector constituent material layer, a collector constituent material layer, a base constituent material layer, an emitter constituent material layer, and an emitter cap constituent material layer are laminated in this order on the substrate;
Next, the emitter cap constituent material layer, the emitter constituent material layer, and the base constituent material layer are selectively removed to form the emitter cap layer, the emitter layer, and the base layer,
Next, at the formation position of the collector electrode in the surface direction of the substrate, the ion implantation is performed from the surface of the collector constituting material layer to the stacked body, and the collector constituting material layer is extended to the subcollector constituting material layer. Forming said conductive region to reach,
Next, the collector electrode is formed on and in contact with the collector constituent material layer,
Next, the collector constituent material layer and the subcollector constituent material layer are selectively removed to form the collector layer and the subcollector layer.
A method for manufacturing a heterojunction semiconductor device according to claim 30.
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