(57)【要約】【課題】コレクタ抵抗ＲＣを低減することが可能なヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供する。【解決手段】基板１０の主面上に、サブコレクタ層２１から構成されるサブコレクタメサと、コレクタ層２２、ベース層２３、及びエミッタ層２４から構成されるベースメサと、エミッタコンタクト層２５から構成されるエミッタメサとを形成するとともに、サブコレクタメサ、ベースメサ、及びエミッタメサ上に、それぞれコレクタ電極３１、ベース電極３２、及びエミッタ電極３３を形成して、トリプルメサ構造のＨＢＴ１Ａとする。そして、サブコレクタメサのサブコレクタ層２１上のコレクタ電極３１を、ベースメサの外周のうちで左辺、下辺、及び右辺の３辺の外周部分を囲む形状に形成する。【選択図】　図１
2004063784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の主面上に設けられたサブコレクタ層と、前記サブコレクタ層上に設けられたコレクタ層と、前記コレクタ層上に設けられたベース層と、前記ベース層上に設けられたエミッタ層と、前記エミッタ層上に設けられたエミッタコンタクト層とを備え、
前記サブコレクタ層は、前記基板の主面上において、第１の領域に設けられてサブコレクタメサを構成し、
前記コレクタ層及び前記ベース層は、前記サブコレクタメサ上において、前記第１の領域に含まれる第２の領域に設けられてベースメサを構成し、
前記エミッタコンタクト層は、前記ベースメサ上において、前記第２の領域に含まれる第３の領域に設けられてエミッタメサを構成し、
前記サブコレクタ層と電気的に接続されるコレクタ電極は、前記サブコレクタメサ上において、前記第２の領域を除く前記第１の領域内に、前記ベースメサの外周のうちで少なくとも２辺を含む所定の外周部分を囲む形状に形成されていることを特徴とするヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
【請求項２】
前記コレクタ電極は、その内周形状が前記ベースメサの前記所定の外周部分での外周形状に沿う形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トリプルメサ構造を有するヘテロ接合型のバイポーラトランジスタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ヘテロ接合型のバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Ｈｅｔｅｒｏ−ｊｕｎｃｔｉｏｎ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、電流利得が高く、かつ高周波特性に優れている。このため、このようなトランジスタは、高速光通信システムにおける送受信器用の増幅器などとして利用されるようになりつつある。
【０００３】
このようなＨＢＴでは、ベース層よりも大きいエネルギーバンドギャップ（Ｅｇ）を有する半導体材料からエミッタ層が構成される。これにより、ベース層のキャリア濃度を高くしてもエミッタ注入効率を高く維持することができ、上記のように優れた特性を有するバイポーラトランジスタが実現される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＨＢＴの構造の１つとして、基板上に、サブコレクタ層を含むサブコレクタメサと、コレクタ層及びベース層を含むベースメサと、エミッタコンタクト層を含むエミッタメサとが形成されるとともに、それぞれ所定の層に対して電気的に接続されるようにコレクタ、ベース、エミッタの各電極が設けられたトリプルメサ構造が用いられている。
【０００５】
このようなトリプルメサ構造では、サブコレクタメサを構成しているサブコレクタ層と電気的に接続されるコレクタ電極は、サブコレクタメサ上において、ベースメサの所定の辺に対向する位置に長方形状に形成される。しかしながら、このような構成では、コレクタ抵抗ＲＣが大きく、ＨＢＴの動作状態でのオン抵抗Ｒｏｎが充分には小さくならないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、コレクタ抵抗ＲＣを低減することが可能なヘテロ接合バイポーラトランジスタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明によるヘテロ接合バイポーラトランジスタは、（１）基板と、基板の主面上に設けられたサブコレクタ層と、サブコレクタ層上に設けられたコレクタ層と、コレクタ層上に設けられたベース層と、ベース層上に設けられたエミッタ層と、エミッタ層上に設けられたエミッタコンタクト層とを備え、（２）サブコレクタ層は、基板の主面上において、第１の領域に設けられてサブコレクタメサを構成し、（３）コレクタ層及びベース層は、サブコレクタメサ上において、第１の領域に含まれる第２の領域に設けられてベースメサを構成し、（４）エミッタコンタクト層は、ベースメサ上において、第２の領域に含まれる第３の領域に設けられてエミッタメサを構成し、（５）サブコレクタ層と電気的に接続されるコレクタ電極は、サブコレクタメサ上において、第２の領域を除く第１の領域内に、ベースメサの外周のうちで少なくとも２辺を含む所定の外周部分を囲む形状に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記したヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいては、サブコレクタメサ、ベースメサ、及びエミッタメサを基板上に形成したトリプルメサ構造が用いられている。そして、サブコレクタメサ上のコレクタ電極を、ベースメサの外周の１辺に対向する位置に長方形状に形成するのではなく、ベースメサの外周の２辺以上を囲む形状に形成している。
【０００９】
これにより、トリプルメサ構造を有するバイポーラトランジスタのコレクタ抵抗ＲＣを低減することが可能となる。また、コレクタ抵抗ＲＣが低減されることにより、バイポーラトランジスタの動作状態でのオン抵抗Ｒｏｎを充分に小さくすることができ、また、その高周波特性が向上される。
【００１０】
また、コレクタ電極は、その内周形状がベースメサの所定の外周部分での外周形状に沿う形状に形成されていることを特徴とする。これにより、バイポーラトランジスタのコレクタ抵抗ＲＣを効果的に低減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明によるヘテロ接合バイポーラトランジスタの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１２】
図１は、本発明によるヘテロ接合バイポーラトランジスタの第１実施形態の構成を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）はＩ−Ｉ矢印断面図を示している。本実施形態によるバイポーラトランジスタは、半導体材料としてＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いて形成されたヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Ｈｅｔｅｒｏ−ｊｕｎｃｔｉｏｎ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。
【００１３】
本実施形態のＨＢＴ１Ａは、図１（ｂ）に示すように、基板１０と、基板１０の主面上に設けられたサブコレクタ層２１と、サブコレクタ層２１上に設けられたコレクタ層２２と、コレクタ層２２上に設けられたベース層２３と、ベース層２３上に設けられたエミッタ層２４と、エミッタ層２４上に設けられたエミッタコンタクト層２５とを備えている。
【００１４】
基板１０上に順次積層されて形成された上記の各層２１〜２５のうち、サブコレクタ層２１は、基板１０の主面上において、略四角形状の第１の領域１１（図１（ａ）参照）に設けられており、第１のメサであるサブコレクタメサを構成している。
【００１５】
コレクタ層２２及びベース層２３は、上記のサブコレクタメサ上において、略八角形状の第２の領域１２に設けられており、第２のメサであるベースメサを構成している。この第２の領域１２は、サブコレクタメサの平面形状に対応する第１の領域１１に含まれる領域となっている。また、本実施形態においては、サブコレクタ層２１のコレクタ層２２側の一部分、及びエミッタ層２４が、ベースメサに含まれる構成となっている。
【００１６】
また、エミッタコンタクト層２５は、上記のベースメサ上において、略四角形状の第３の領域１３に設けられており、第３のメサであるエミッタメサを構成している。この第３の領域１３は、ベースメサの平面形状に対応する第２の領域１２に含まれる領域となっている。これにより、図１（ａ）及び（ｂ）に示したＨＢＴ１Ａは、サブコレクタメサ、ベースメサ、及びエミッタメサが基板１０上に形成されたトリプルメサ構造のバイポーラトランジスタとなっている。
【００１７】
ＨＢＴ１Ａを構成しているこれらの３つのメサに対し、それぞれ所定の層に対して電気的に接続されるように、コレクタ、ベース、エミッタの各電極が設けられている。すなわち、サブコレクタメサを構成するサブコレクタ層２１上には、ベースメサが設けられている第２の領域１２を除く第１の領域１１内の所定位置に、サブコレクタ層２１に対して電気的に接続されるコレクタ電極３１が形成されている。
【００１８】
ベースメサを構成するエミッタ層２４上には、エミッタメサが設けられている第３の領域１３を除く第２の領域１２内の所定位置に、エミッタ層２４を介してベース層２３に対して電気的に接続されるベース電極３２が形成されている。図１（ａ）においては、エミッタメサの伸びる方向を長手方向とする略長方形状を有する２個のベース電極３２が、エミッタメサを挟む図中の左右の位置にそれぞれ設けられている。
【００１９】
また、エミッタメサを構成するエミッタコンタクト層２５上には、第３の領域１３内の所定位置に、エミッタコンタクト層２５を介してエミッタ層２４に対して電気的に接続されるエミッタ電極３３が形成されている。図１（ａ）においては、エミッタメサが伸びる方向を長手方向とする略長方形状を有する１個のエミッタ電極３３が、エミッタメサの略中心の位置に設けられている。
【００２０】
なお、このような構造を有するＨＢＴ１Ａにおいては、各電極３１〜３３の間の絶縁、各半導体層２１〜２５の保護などのために、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４、以下ＳｉＮ）などからなる絶縁膜が設けられる場合がある。ただし、図１（ａ）及び（ｂ）においては、半導体層及び電極からなる構造の図示及び説明の簡単のため、絶縁膜等については図示を省略している。
【００２１】
また、ＨＢＴ１Ａは、図２の平面図に示すように、各電極３１、３２、３３に対応する引き出し配線を備える構成としても良い。図２に示した構成例では、サブコレクタメサ上のコレクタ電極３１に対し、その上面側にコレクタ電極３１と電気的に接続された引き出し配線４１が設けられている。
【００２２】
また、ベースメサ上のベース電極３２に対し、その上面側にベース電極３２と電気的に接続された引き出し配線４２が設けられている。また、エミッタメサ上のエミッタ電極３３に対し、その上面側にエミッタ電極３３と電気的に接続された引き出し配線４３が設けられている。
【００２３】
サブコレクタメサを構成するサブコレクタ層２１上に設けられるコレクタ電極３１の構成について説明する。サブコレクタメサ上のコレクタ電極３１は、図１（ａ）に示すように、ベースメサが設けられている第２の領域１２を除く第１の領域１１内に、ベースメサの外周のうちで少なくとも２辺を含む所定の外周部分を囲む形状を有する単一の電極として形成されている。
【００２４】
すなわち、本実施形態においては、サブコレクタメサ上において、四角形状から角を取った形状である八角形状の第２の領域１２にベースメサが設けられている。このようなベースメサに対し、図１（ａ）中におけるベースメサの左辺に対向する所定位置に、左辺に沿う方向を長手方向とする略長方形状に形成された電極部３１ａが設けられている。また、ベースメサの下辺に対向する所定位置に、下辺に沿う方向を長手方向とする略長方形状に形成された電極部３１ｂが設けられている。また、ベースメサの右辺に対向する所定位置に、右辺に沿う方向を長手方向とする略長方形状に形成された電極部３１ｃが設けられている。
【００２５】
そして、これらの３つの電極部３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃは、別個の電極ではなく、互いに連続する単一の電極として形成されている。すなわち、左辺側の電極部３１ａと下辺側の電極部３１ｂとは、ベースメサの左下の所定位置において互いに接続されている。また、下辺側の電極部３１ｂと右辺側の電極部３１ｃとは、右下の所定位置において互いに接続されている。
【００２６】
これにより、ベースメサの外周のうちで左辺、下辺、及び右辺の３辺の外周部分を囲む形状を有するコレクタ電極３１が構成されている。
【００２７】
本実施形態によるＨＢＴ１Ａの具体的な構成例としては、例えば以下のようなものがある。まず、トリプルメサ構造を有するＨＢＴ１Ａを形成するための基板１０としては、半絶縁性のＩｎＰ基板を用いることができる。
【００２８】
ＩｎＰ基板１０上のサブコレクタ層２１は、ｎ＋型のＩｎｘＧａ１−ｘＡｓにより構成される。このサブコレクタ層２１は、例えば、膜厚を２００ｎｍ、ドーパントをＳｉ、ドーピング濃度を２．０×１０１９（ｃｍ−３）として形成される。また、コレクタ層２２は、ｎ−型のＩｎｘＧａ１−ｘＡｓにより構成される。このコレクタ層２２は、例えば、膜厚を４００ｎｍ、ドーパントをＳｉ、ドーピング濃度を５．０×１０１６（ｃｍ−３）として形成される。
【００２９】
また、ベース層２３は、ｐ＋型のＩｎｘＧａ１−ｘＡｓにより構成される。このベース層２３は、例えば、膜厚を４０ｎｍ、ドーパントをＣ、ドーピング濃度を４．０×１０１９（ｃｍ−３）として形成される。また、エミッタ層２４は、ｎ型のＩｎＰにより構成される。このエミッタ層２４は、例えば、膜厚を１０ｎｍ、ドーパントをＳｉ、ドーピング濃度を２．０×１０１８（ｃｍ−３）として形成される。
【００３０】
また、エミッタコンタクト層２５は、ｎ＋型のＩｎｘＧａ１−ｘＡｓにより構成される。このエミッタコンタクト層２５は、例えば、膜厚を２００ｎｍ、ドーパントをＳｉ、ドーピング濃度を２．０×１０１９（ｃｍ−３）として形成される。
【００３１】
本構成例では、ＨＢＴ１Ａは、ｎｐｎ型のシングルヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＳＨＢＴ：Ｓｉｎｇｌｅ　Ｈｅｔｅｒｏ−ｊｕｎｃｔｉｏｎ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）として構成される。なお、このようなＨＢＴでは、エミッタ層２４は、ベース層２３よりも大きいエネルギーバンドギャップ（Ｅｇ）を有する半導体材料から構成されている。また、サブコレクタ層２１、コレクタ層２２、ベース層２３、及びエミッタコンタクト層２５でのＩｎ及びＧａの混合比ｘは、０．５３である。
【００３２】
ここで、エミッタ層２４の膜厚については、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下とすることが好ましい。すなわち、膜厚が５ｎｍよりも小さいと、エミッタとしての機能が充分に得られない。また、膜厚が２０ｎｍよりも大きいと、図１（ｂ）に示す構成においてエミッタ層２４をトンネリング電流として通過するベース電流が流れにくくなる。
【００３３】
また、サブコレクタメサ、ベースメサ、及びエミッタメサ上に形成されるコレクタ電極３１、ベース電極３２、及びエミッタ電極３３の各電極は、例えば、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、及び金（Ａｕ）といった金属材料から構成される。また、これらの電極３１、３２、３３に対応して設けられる引き出し配線４１、４２、４３は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）から構成される。
【００３４】
本実施形態によるＨＢＴ１Ａの動作について説明する。ここで、エミッタ接地回路においてＨＢＴ１Ａを動作させる場合を考えると、ベース・エミッタ電流は以下の経路を通って流れる。すなわち、ベース・エミッタ電流は、ベース−エミッタ間に印加される順バイアス電圧により、ベース電極３２からエミッタ層２４をトンネルしてベース層２３へと流れ、さらに、ベース層２３中を流れてエミッタ領域に達する。そして、この電流は、再び、エミッタ層２４のエミッタ領域を通過してエミッタコンタクト層２５へと流れ、エミッタ電極３３に到達する。
【００３５】
一方、コレクタ・エミッタ電流は以下の経路を通って流れる。すなわち、コレクタ・エミッタ電流は、コレクタ−エミッタ間に印加される電圧により、コレクタ電極３１からサブコレクタ層２１、コレクタ層２２、ベース層２３、エミッタ層２４、及びエミッタコンタクト層２５を順次に流れ、エミッタ電極３３に到達する。
【００３６】
本実施形態によるＨＢＴ１Ａの効果について説明する。図１（ａ）及び（ｂ）に示したヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいては、サブコレクタメサ、ベースメサ、及びエミッタメサを基板１０上に形成したトリプルメサ構造が用いられている。そして、サブコレクタメサ上のコレクタ電極３１を、電極部３１ａ〜３１ｃにより、コレクタ層２２及びベース層２３を含むベースメサの外周の２辺以上を囲む形状（本実施形態では３辺を囲む形状）に形成している。
【００３７】
このように、コレクタ電極３１をベースメサの所定の外周部分を囲む形状に形成することにより、トリプルメサ構造を有するバイポーラトランジスタ１Ａのコレクタ抵抗ＲＣを低減することが可能となる。また、コレクタ抵抗ＲＣが低減されることにより、バイポーラトランジスタの動作状態でのオン抵抗Ｒｏｎを充分に小さくすることができる。
【００３８】
図３は、従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタの構成を、比較のために示す平面図である。このＨＢＴ６は、基板６０と、サブコレクタ層７１と、コレクタ層７２と、ベース層７３と、エミッタ層７４と、エミッタコンタクト層７５とを備え、トリプルメサ構造に形成されている。
【００３９】
また、ＨＢＴ６を構成している３つのメサに対し、それぞれ所定の層に対して電気的に接続されるように、コレクタ、ベース、エミッタの各電極８１、８２、８３が設けられている。ここで、コレクタ電極８１は、サブコレクタメサを構成するサブコレクタ層７１上において、ベースメサの外周の１辺である図中の右辺に対向する位置に長方形状に形成されている。このような構成では、コレクタ抵抗ＲＣが大きく、また、ＨＢＴの動作状態でのオン抵抗Ｒｏｎが充分には小さくならない。
【００４０】
これに対して、図１（ａ）及び（ｂ）に示した構成のＨＢＴ１Ａにおいては、コレクタ電極３１をベースメサの２辺以上を囲む形状に形成することにより、図３に示した従来のＨＢＴ６と比べて、そのコレクタ抵抗ＲＣを低減し、また、ＨＢＴ１Ａの動作状態でのオン抵抗Ｒｏｎを充分に小さくすることができる。
【００４１】
また、上記したコレクタ抵抗ＲＣの低減により、トランジスタの電流遮断周波数ｆＴ、及び最大発振周波数ｆｍａｘなどの高周波特性が向上される。ここで、電流遮断周波数ｆＴ、及び最大発振周波数ｆｍａｘは、それぞれ以下の式
τＥＣ＝１／２πｆＴ
＝ｎＣｋＴ／ｑＩＣ（ＣＥＢ＋ＣＢＣ）
＋τＢ＋τＣ＋ＣＢＣ（ＲＥ＋ＲＣ）
ｆｍａｘ＝√（ｆＴ／８πＲＢＣＢＣ）
によって表される。これらの式より、これらの高周波特性は、コレクタ抵抗ＲＣが低減されることによって向上することがわかる。
【００４２】
ここで、コレクタ層２２及びベース層２３を含んで構成されているベースメサと、コレクタ電極３１との間隔ｓ（図１（ａ）参照）は、設計及び製造上可能な範囲で小さく設定することが好ましい。この間隔ｓを小さくすることにより、コレクタ抵抗ＲＣをさらに低減することができる。
【００４３】
また、コレクタ電極３１の幅ｗについては、コレクタ抵抗ＲＣへの影響は小さいので、トランジスタの全体構成や引き出し配線との接続構成などを考慮して、適宜設定すれば良い。例えば、図１（ａ）に示した構成の具体例としては、ベースメサとコレクタ電極３１との間隔をｓ＝０．４μｍ、コレクタ電極３１の左辺側の電極部３１ａの幅をｗ１＝１．０μｍ、下辺側の電極部３１ｂの幅をｗ２＝１．０μｍ、右辺側の電極部３１ｃの幅をｗ３＝１．７μｍとする構成がある。
【００４４】
図１に示したＨＢＴ１Ａについて上述した具体的な構成例を参照し、そのオン抵抗Ｒｏｎの低減効果、及び高周波特性の向上効果について説明する。
【００４５】
図４は、図１に示した構成を有するＨＢＴにおけるコレクタ電流とコレクタ・エミッタ電圧との相関を示すグラフである。このグラフは、エミッタ接地回路においてＨＢＴ１Ａを動作させた場合の特性を示している。また、このグラフにおいて、横軸は、コレクタ・エミッタ電圧ＶＣＥ（Ｖ）を示している。また、縦軸は、コレクタ電流ＩＣ（ｍＡ）を示している。
【００４６】
また、実線で示すグラフＡ１、Ａ２、Ａ３は、図１に示した構成を有する本発明によるＨＢＴにおけるＩＣ−ＶＣＥ特性を示している。ここで、グラフＡ１、Ａ２、及びＡ３は、それぞれ、ベース電流がＩＢ＝０．６ｍＡ、０．４ｍＡ、及び０．２ｍＡのときの特性を示している。
【００４７】
一方、破線で示すグラフＢ１、Ｂ２、Ｂ３は、図３に示した構成を有する従来のＨＢＴにおけるＩＣ−ＶＣＥ特性を示している。ここで、グラフＢ１、Ｂ２、及びＢ３は、それぞれ、グラフＡ１、Ａ２、及びＡ３と同様に、ベース電流がＩＢ＝０．６ｍＡ、０．４ｍＡ、及び０．２ｍＡのときの特性を示している。
【００４８】
これらのグラフにおいて、例えばベース電流がＩＢ＝０．６ｍＡの場合のグラフＡ１とＢ１とを比較すると、従来のＨＢＴでのオン抵抗（グラフＢ１及び直線グラフＢ５を参照）がＲｏｎ＝２１．７Ωであるのに対して、本発明によるＨＢＴでのオン抵抗（グラフＡ１及び直線グラフＡ５を参照）はＲｏｎ＝１８．５Ωと、従来の構成に比べて１４．７％低減されている。
【００４９】
図５は、図１に示した構成を有するＨＢＴにおける高周波特性とコレクタ電流との相関を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は、コレクタ電流ＩＣ（ｍＡ）を示している。また、縦軸は、ＨＢＴの高周波特性に対応する電流遮断周波数ｆＴ（ＧＨｚ）、及び最大発振周波数ｆｍａｘ（ＧＨｚ）を示している。
【００５０】
また、実線で示すグラフＣ１は、図１に示した構成を有する本発明によるＨＢＴにおけるＩＣ−ｆＴ特性を示している。また、実線で示すグラフＣ２は、本発明によるＨＢＴにおけるＩＣ−ｆｍａｘ特性を示している。
【００５１】
一方、破線で示すグラフＤ１は、図３に示した構成を有する従来のＨＢＴにおけるＩＣ−ｆＴ特性を示している。また、破線で示すグラフＤ２は、従来のＨＢＴにおけるＩＣ−ｆｍａｘ特性を示している。
【００５２】
これらのグラフにおいて、例えばコレクタ電流がＩＣ＝２０ｍＡでの最大発振周波数ｆｍａｘの値を比較すると、従来のＨＢＴでの最大発振周波数（グラフＤ２を参照）がｆｍａｘ＝２１６．６ＧＨｚであるのに対して、本発明によるＨＢＴでの最大発振周波数（グラフＣ２を参照）はｆｍａｘ＝２４１．３ＧＨｚと、従来の構成に比べて１１．４％向上されている。
【００５３】
上記した実施形態によるヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法の一例について、概略的に説明する。図６は、図１（ａ）及び（ｂ）に示したＨＢＴの製造方法について模式的に示す工程図である。なお、図６（ａ）〜（ｄ）においては、図１（ｂ）に対応する断面図によって各工程を示している。また、ここでは、図１のＨＢＴ１Ａに関して上述した具体的な構成例を想定して、その製造方法を説明する。
【００５４】
まず、ＨＢＴ１Ａ作製用の基板として、半絶縁性ＩｎＰ基板１０を用意する。そして、有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置などを用いて、ＩｎＰ基板１０の主面上に、ｎ＋型ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ層５１、ｎ−型ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ層５２、ｐ＋型ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ層５３、ｎ型ＩｎＰ層５４、及びｎ＋型ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ層５５を順次エピタキシャル成長する（図６（ａ））。
【００５５】
これらの各層５１〜５５は、図１（ｂ）に示した半導体層２１〜２５にそれぞれ対応する層である。また、各層へのドーパント及びドーピング濃度等については、図１に関して上述した通りである。
【００５６】
次に、エミッタメサを形成する（図６（ｂ））。ＩｎＰ基板１０上のＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ層５５上にレジスト膜を形成し、所定のパターンを有するフォトマスクを用いたフォトリソグラフィにより、レジスト膜に所定のパターンを形成する。これにより、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ層５５上に所定形状のエッチングマスクが形成される。そして、エッチング液によってＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ層５５の所定部分を除去して、エミッタコンタクト層２５からなるエミッタメサを形成する。
【００５７】
続いて、ベースメサを形成する（図６（ｃ））。ＩｎＰ基板１０上のエミッタコンタクト層２５及びＩｎＰ層５４上にレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィにより、レジスト膜に所定のパターンによるエッチングマスクを形成する。そして、エッチング液によってＩｎＰ層５４、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ層５３、及びＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ層５２の所定部分を順次除去して、エミッタ層２４、ベース層２３、及びコレクタ層２２からなるベースメサを形成する。このとき、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ層５１によるサブコレクタ層２１からなるサブコレクタメサも形成される。
【００５８】
ここで、コレクタ層２２だけでなく、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ層５１からなるサブコレクタ層２１の上層部もある程度エッチングするようにすれば、コレクタ層２２が確実に除去されるので好適である。
【００５９】
さらに、サブコレクタメサを構成するサブコレクタ層２１上のコレクタ電極３１、ベースメサを構成するエミッタ層２４上のベース電極３２、及びエミッタメサを構成するエミッタコンタクト層２５上のエミッタ電極３３を形成して（図６（ｄ））、図１（ａ）及び（ｂ）に示した構成のＨＢＴ１Ａを作製する。
【００６０】
電極３１、３２、３３の形成においては、例えば、ＳｉＮなどからなる絶縁膜をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成する。次に、ＳｉＮ膜上にレジストを塗布した後、サブコレクタメサ、ベースメサ、及びエミッタメサのそれぞれに対して所定形状の開口部を有するエッチングマスクを形成し、プラズマエッチングによって、ＳｉＮ膜に開口部を形成する。
【００６１】
そして、開口部を有するＳｉＮ膜及びレジスト膜上に、Ｔｉ、Ｐｔ、及びＡｕといった金属膜を順に堆積し、リフトオフ法により不要な金属膜を除去して、電極３１、３２、及び３３を形成する。また、必要があれば、さらに引き出し配線の形成を行う。なお、図６（ｄ）においては、図１（ｂ）と同様に、ＳｉＮからなる絶縁膜等については図示を省略している。
【００６２】
図７は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの第２実施形態の構成を示す平面図である。なお、本実施形態によるＨＢＴの構造は、その断面構造（積層構造）については第１実施形態について図１（ｂ）に示したものとほぼ同様である。このため、本実施形態のＨＢＴについては、図７において平面構造のみを示している。
【００６３】
本実施形態のＨＢＴ１Ｂは、基板１０と、基板１０の主面上に設けられたサブコレクタ層２１と、サブコレクタ層２１上に設けられたコレクタ層２２と、コレクタ層２２上に設けられたベース層２３と、ベース層２３上に設けられたエミッタ層２４と、エミッタ層２４上に設けられたエミッタコンタクト層２５とを備えている。
【００６４】
ここで、これらの各層２１〜２５から構成されるサブコレクタメサ、ベースメサ、及びエミッタメサからなるトリプルメサ構造については、第１実施形態と同様である。また、ベースメサを構成するエミッタ層２４上に形成されるベース電極３２、及びエミッタメサを構成するエミッタコンタクト層２５上に形成されるエミッタ電極３３についても、第１実施形態と同様の構成となっている。
【００６５】
サブコレクタメサを構成するサブコレクタ層２１上には、ベースメサが設けられている八角形状の第２の領域１２を除く第１の領域１１内の所定位置に、サブコレクタ層２１に対して電気的に接続されるコレクタ電極３４が形成されている。
【００６６】
また、ＨＢＴ１Ｂは、図８の平面図に示すように、各電極３４、３２、３３に対応する引き出し配線を備える構成としても良い。図８に示した構成例では、サブコレクタメサ上のコレクタ電極３４に対し、その上面側にコレクタ電極３４と電気的に接続された引き出し配線４４が設けられている。
【００６７】
また、ベースメサ上のベース電極３２に対し、その上面側にベース電極３２と電気的に接続された引き出し配線４５が設けられている。また、エミッタメサ上のエミッタ電極３３に対し、その上面側にエミッタ電極３３と電気的に接続された引き出し配線４６が設けられている。
【００６８】
サブコレクタメサを構成するサブコレクタ層２１上に設けられるコレクタ電極３４の構成について説明する。サブコレクタメサ上のコレクタ電極３４は、図７に示すように、ベースメサが設けられている第２の領域１２を除く第１の領域１１内に、ベースメサの外周のうちで少なくとも２辺を含む所定の外周部分を囲む形状を有する単一の電極として形成されている。
【００６９】
すなわち、本実施形態においては、サブコレクタメサ上において、四角形状から角を取った形状である八角形状の第２の領域１２にベースメサが設けられている。このようなベースメサに対し、図７中におけるベースメサの左辺に対向する所定位置に、左辺に沿う方向を長手方向とする略長方形状に形成された電極部３４ａが設けられている。また、ベースメサの下辺に対向する所定位置に、下辺に沿う方向を長手方向とする略長方形状に形成された電極部３４ｂが設けられている。また、ベースメサの右辺に対向する所定位置に、右辺に沿う方向を長手方向とする略長方形状に形成された電極部３４ｃが設けられている。
【００７０】
そして、これらの３つの電極部３４ａ、３４ｂ、及び３４ｃは、別個の電極ではなく、互いに連続する単一の電極として形成されている。特に、本実施形態のコレクタ電極３４においては、それぞれ長方形状に形成された電極部３４ａ、３４ｂ、３４ｃをそのまま接続した形状ではなく、それらが接続される位置に所定形状の電極部３４ｄ、３４ｅを設けている。
【００７１】
すなわち、ベースメサの左下の所定位置に、電極部３４ｄが設けられており、左辺側の電極部３４ａと下辺側の電極部３４ｂとは、この電極部３４ｄを介して互いに接続されている。また、電極部３４ｄは、その内周形状が、八角形状のベースメサの外周での対向する左下辺の外周形状に沿う形状となるように形成されている。
【００７２】
また、ベースメサの右下の所定位置に、電極部３４ｅが設けられており、下辺側の電極部３４ｂと右辺側の電極部３４ｃとは、この電極部３４ｅを介して互いに接続されている。また、電極部３４ｅは、その内周形状が、八角形状のベースメサの外周での対向する右下辺の外周形状に沿う形状となるように形成されている。
【００７３】
これにより、ベースメサの外周のうちで左辺、下辺、及び右辺の３辺の外周部分を囲む形状を有するコレクタ電極３４が構成されている。
【００７４】
本実施形態によるＨＢＴ１Ｂの効果について説明する。図７に示したヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいては、トリプルメサ構造を用いるとともに、サブコレクタメサ上のコレクタ電極３４を、電極部３４ａ〜３４ｅにより、コレクタ層２２及びベース層２３を含むベースメサの外周の３辺を囲む形状に形成している。
【００７５】
これにより、トリプルメサ構造を有するバイポーラトランジスタ１Ｂのコレクタ抵抗ＲＣを低減することが可能となる。また、コレクタ抵抗ＲＣが低減されることにより、バイポーラトランジスタの動作状態でのオン抵抗Ｒｏｎを充分に小さくすることができ、また、その高周波特性が向上される。
【００７６】
また、本実施形態においては、四角形状から角を取った八角形状のベースメサに対し、その３辺を囲むコレクタ電極３４を、その左下辺及び右下辺に沿った電極部３４ｄ及び３４ｅを有する形状に構成している。このとき、電極部３４ａ〜３４ｅからなるコレクタ電極３４は、その内周形状が全体としてベースメサの外周形状に沿う形状となる。これにより、ベースメサとコレクタ電極３４との間隔をコレクタ電極３４の全体で小さくすることができるので、バイポーラトランジスタ１Ｂのコレクタ抵抗ＲＣを効果的に低減することができる。
【００７７】
図９は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの第３実施形態の構成を示す平面図である。なお、本実施形態によるＨＢＴの構造は、その断面構造（積層構造）については第１実施形態について図１（ｂ）に示したものとほぼ同様である。このため、本実施形態のＨＢＴについては、図９において平面構造のみを示している。
【００７８】
本実施形態のＨＢＴ１Ｃは、基板１０と、基板１０の主面上に設けられたサブコレクタ層２１と、サブコレクタ層２１上に設けられたコレクタ層２２と、コレクタ層２２上に設けられたベース層２３と、ベース層２３上に設けられたエミッタ層２４と、エミッタ層２４上に設けられたエミッタコンタクト層２５とを備えている。
【００７９】
ここで、これらの各層２１〜２５から構成されるサブコレクタメサ、ベースメサ、及びエミッタメサからなるトリプルメサ構造については、第１実施形態と同様である。また、ベースメサを構成するエミッタ層２４上に形成されるベース電極３２、及びエミッタメサを構成するエミッタコンタクト層２５上に形成されるエミッタ電極３３についても、第１実施形態と同様の構成となっている。
【００８０】
ただし、本実施形態においては、コレクタ層２２及びベース層２３を含んで第２の領域１２に設けられるベースメサの形状が、第１実施形態での八角形状とは異なり、四角形状となっている。
【００８１】
サブコレクタメサを構成するサブコレクタ層２１上には、ベースメサが設けられている四角形状の第２の領域１２を除く第１の領域１１内の所定位置に、サブコレクタ層２１に対して電気的に接続されるコレクタ電極３５が形成されている。
【００８２】
また、ＨＢＴ１Ｃは、各電極３５、３２、３３に対応する引き出し配線を備える構成としても良い。
【００８３】
サブコレクタメサを構成するサブコレクタ層２１上に設けられるコレクタ電極３５の構成について説明する。サブコレクタメサ上のコレクタ電極３５は、図９に示すように、ベースメサが設けられている第２の領域１２を除く第１の領域１１内に、ベースメサの外周のうちで少なくとも２辺を含む所定の外周部分を囲む形状を有する単一の電極として形成されている。
【００８４】
すなわち、本実施形態においては、サブコレクタメサ上において、四角形状の第２の領域１２にベースメサが設けられている。このようなベースメサに対し、図９中におけるベースメサの左辺に対向する所定位置に、左辺に沿う方向を長手方向とする略長方形状に形成された電極部３５ａが設けられている。また、ベースメサの下辺に対向する所定位置に、下辺に沿う方向を長手方向とする略長方形状に形成された電極部３５ｂが設けられている。また、ベースメサの右辺に対向する所定位置に、右辺に沿う方向を長手方向とする略長方形状に形成された電極部３５ｃが設けられている。また、ベースメサの上辺に対向する所定位置に、上辺に沿う方向を長手方向とする略長方形状に形成された電極部３５ｄが設けられている。
【００８５】
そして、これらの４つの電極部３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、及び３５ｄは、別個の電極ではなく、互いに連続する単一の電極として形成されている。すなわち、左辺側の電極部３５ａと下辺側の電極部３５ｂとは、ベースメサの左下の所定位置において互いに接続されている。また、下辺側の電極部３５ｂと右辺側の電極部３５ｃとは、右下の所定位置において互いに接続されている。また、左辺側の電極部３５ａと上辺側の電極部３５ｄとは、左上の所定位置において互いに接続されている。
【００８６】
これにより、ベースメサの外周のうちで左辺、下辺、右辺、及び上辺の４辺の外周部分を囲む形状を有するコレクタ電極３５が構成されている。
【００８７】
本実施形態によるＨＢＴ１Ｃの効果について説明する。図９に示したヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいては、トリプルメサ構造を用いるとともに、サブコレクタメサ上のコレクタ電極３５を、電極部３５ａ〜３５ｄにより、コレクタ層２２及びベース層２３を含むベースメサの外周の４辺を囲む形状に形成している。
【００８８】
これにより、トリプルメサ構造を有するバイポーラトランジスタ１Ｃのコレクタ抵抗ＲＣを低減することが可能となる。また、コレクタ抵抗ＲＣが低減されることにより、バイポーラトランジスタの動作状態でのオン抵抗Ｒｏｎを充分に小さくすることができ、また、その高周波特性が向上される。
【００８９】
なお、本実施形態のように、コレクタ電極をベースメサの外周の４辺を囲む形状とする場合、４辺の全体を囲む形状としても良いが、その場合、電極を形成する際のリフトオフが困難となる。このため、図９に示したＨＢＴ１Ｃのコレクタ電極３５では、右辺側の電極部３５ｃと上辺側の電極部３５ｄとを右上において接続せず、不連続とする構成としている。
【００９０】
本発明によるバイポーラトランジスタは、上述した実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、コレクタ電極の構成については、第１〜第３実施形態に示したもの以外にも、ベースメサの外周の隣接する２辺を囲む形状のコレクタ電極など、様々な構成を用いることが可能である。
【００９１】
また、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの構成についても、様々に変更して良い。例えば、エミッタ層２４については、ベースメサではなくエミッタメサに含まれる構成としても良い。また、ＨＢＴを構成する各層に用いられる半導体材料については、上記した構成例に示したもの以外の半導体材料を用いても良く、また、ダブルヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＤＨＢＴ：Ｄｏｕｂｌｅ　Ｈｅｔｅｒｏ−ｊｕｎｃｔｉｏｎ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）として構成することもできる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によるヘテロ接合バイポーラトランジスタは、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、サブコレクタメサ、ベースメサ、及びエミッタメサを基板上に形成したトリプルメサ構造を用いるとともに、サブコレクタメサを構成するサブコレクタ層上のコレクタ電極を、ベースメサの外周のうちで少なくとも２辺を含む外周部分を囲む形状に形成したヘテロ接合バイポーラトランジスタによれば、バイポーラトランジスタのコレクタ抵抗ＲＣを低減することが可能となる。また、コレクタ抵抗ＲＣが低減されることにより、バイポーラトランジスタの動作状態でのオン抵抗Ｒｏｎを充分に小さくすることができ、また、その高周波特性が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヘテロ接合バイポーラトランジスタの第１実施形態の構成を示す（ａ）平面図、及び（ｂ）Ｉ−Ｉ矢印断面図である。
【図２】図１に示したヘテロ接合バイポーラトランジスタを示す平面図である。
【図３】従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタの構成を示す平面図である。
【図４】図１に示したＨＢＴにおけるコレクタ電流とコレクタ・エミッタ電圧との相関を示すグラフである。
【図５】図１に示したＨＢＴにおける高周波特性とコレクタ電流との相関を示すグラフである。
【図６】図１に示したヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法について模式的に示す工程図である。
【図７】ヘテロ接合バイポーラトランジスタの第２実施形態の構成を示す平面図である。
【図８】図７に示したヘテロ接合バイポーラトランジスタを示す平面図である。
【図９】ヘテロ接合バイポーラトランジスタの第３実施形態の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）、１０…基板、１１…第１の領域、１２…第２の領域、１３…第３の領域、２１…サブコレクタ層、２２…コレクタ層、２３…ベース層、２４…エミッタ層、２５…エミッタコンタクト層、３１、３４、３５…コレクタ電極、３２…ベース電極、３３…エミッタ電極、４１〜４６…引き出し配線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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