(57)【要約】【課題】ヘテロ接合バイポーラトランジスタを高速化する。【解決手段】ヘテロ接合バイポーラトランジスタ１００は、基板１上に順次に積層されたコレクタ層２、３、ベース層４、エミッタ層５およびエミッタコンタクトメサ６を有する。エミッタコンタクトメサは、細長い平面形状を有する。エミッタコンタクトメサの長手方向は、＜０１−１＞または＜０１０＞である。エミッタコンタクトメサの長手方向に沿った二つの側面は、基板の（１００）主面に対する順メサ面または鉛直面となる。いずれの場合も、エミッタコンタクトメサとベース電極との間隔が従来よりも短い。このため、ベース抵抗が低減され、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動作が高速化される。【選択図】  図１
2004296542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に順次に積層されたコレクタ層、ベース層およびエミッタ層と、
前記エミッタ層の上面に設けられ、細長い平面形状を有するエミッタコンタクトメサと
を備えるヘテロ接合バイポーラトランジスタであって、
前記エミッタコンタクトメサの長手方向は、＜０１−１＞または＜０１０＞である、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
【請求項２】
前記エミッタコンタクトメサは、前記長手方向に沿って延びる上面と、前記上面と平行に延び前記エミッタ層と接触する下面とを有しており、
前記エミッタコンタクトメサの下面の面積は、前記エミッタコンタクトメサの上面の面積よりも大きく、
前記エミッタコンタクトメサは、前記エミッタコンタクトメサの上面および下面の間において前記長手方向に沿って延びる二つの側面をさらに有しており、
前記二つの側面は（１１１）面および（１−１−１）面である
請求項１に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
【請求項３】
前記エミッタコンタクトメサは、直方体であり、
前記エミッタコンタクトメサは、前記長手方向に沿って延びる上面と、前記上面と平行に延び前記エミッタ層と接触する下面と、前記エミッタコンタクトメサの上面および下面の間において前記長手方向に沿って延びる二つの側面とを有しており、
前記二つの側面は（００１）面および（００−１）面である
請求項１に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
【請求項４】
前記コレクタ層および前記ベース層は、互いに異なる導電型を有するＩｎＧａＡｓから構成されており、
前記エミッタ層は、前記ベース層と異なる導電型を有するＩｎＰから構成され、
前記エミッタコンタクトメサは、前記エミッタ層と同じ導電型を有するＩｎＧａＡｓから構成されている
請求項１〜３のいずれかに記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
【請求項５】
前記エミッタコンタクトメサの上面に設けられたエミッタ電極と、
前記エミッタ層の上面に設けられ、前記エミッタコンタクトメサの前記長手方向に沿って延びる側面と対向する側面を有するベース電極と、
前記コレクタ層に接触するコレクタ電極と
をさらに備え、
前記エミッタ電極、ベース電極およびコレクタ電極は、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕから構成されている
請求項１〜４のいずれかに記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ。
【請求項６】
基板上にコレクタ層、ベース層、エミッタ層およびエミッタコンタクト層を順次に積層する工程と、
細長い平面形状を有し、その長手方向が＜０１−１＞または＜０１０＞である第１のマスクを前記エミッタコンタクト層上に設ける工程と、
前記第１マスクを用いて前記エミッタコンタクト層をエッチングし、細長い平面形状を有し、その長手方向が＜０１−１＞または＜０１０＞であるエミッタコンタクトメサを形成するとともに、前記エミッタ層の上面の一部を露出させる工程と、
前記エミッタコンタクトメサの表面を覆う第２のマスクを設ける工程と、
前記第２マスクを用いて前記エミッタ層、前記ベース層および前記コレクタ層をエッチングする工程と、
前記エミッタコンタクトメサの上面、前記第１マスクを用いたエッチングにより露出した前記エミッタ層の表面、および前記第２マスクを用いたエッチングにより露出した前記コレクタ層の表面に、それぞれエミッタ電極、ベース電極およびコレクタ電極を同時に形成する工程と
を備えるヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記第１マスクを用いて前記エミッタコンタクト層をエッチングする工程は、前記第１マスクの長手方向に沿って延びる上面と、前記上面と平行に延び前記エミッタ層と接触する下面とを有する前記エミッタコンタクトメサを形成し、
前記エミッタコンタクトメサの下面の面積は、前記エミッタコンタクトメサの上面の面積よりも大きく、
前記エミッタコンタクトメサは、前記エミッタコンタクトメサの上面および下面の間において前記長手方向に沿って延びる二つの側面をさらに有しており、
前記二つの側面は（１１１）面および（１−１−１）面である
請求項６に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記第１マスクを用いて前記エミッタコンタクト層をエッチングする工程は、直方体の前記エミッタコンタクトメサを形成し、
前記エミッタコンタクトメサは、前記長手方向に沿って延びる上面と、前記上面と平行に延び前記エミッタ層と接触する下面と、前記エミッタコンタクトメサの上面および下面の間において前記長手方向に沿って延びる二つの側面とを有しており、
前記二つの側面は（００１）面および（００−１）面である
請求項６に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記コレクタ層、ベース層、エミッタ層およびエミッタコンタクト層を順次に形成する工程は、互いに異なる導電型を有するＩｎＧａＡｓから前記コレクタ層および前記ベース層を形成し、前記ベース層と異なる導電型を有するＩｎＰから前記エミッタ層を形成し、前記エミッタ層と同じ導電型を有するＩｎＧａＡｓから前記エミッタコンタクト層を形成する、請求項６〜８のいずれかに記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記エミッタ電極、ベース電極およびコレクタ電極は、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕから構成されている、請求項６〜９のいずれかに記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、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関する。
【０００２】
【従来の技術】
エミッタメサを有するヘテロ接合バイポーラトランジスタ（以下、「ＨＢＴ」と略称することがある）が知られている（例えば、特許文献１）。このＨＢＴは、ＩｎＧａＡｓエミッタコンタクト、ＩｎＰエミッタメサ、ＩｎＧａＡｓベース、ＩｎＧａＡｓコレクタおよびＩｎＧａＡｓサブコレクタを有する。特許文献１では、電気的ストレスによる表面漏れ電流の発生を抑制するために、エミッタメサの側壁の好適な面方位が検討されている。
【０００３】
エミッタの上に設けられたエミッタコンタクトメサの長手方向が＜０１１＞のＨＢＴも知られている。図１７は、従来のＨＢＴの構造を示す断面図である。このＨＢＴ５００では、Ｆｅ添加ＩｎＰ基板１の上面にサブコレクタ層２、コレクタ層３、ベース層４、エミッタ層５およびエミッタコンタクトメサ５６が順次に積層されている。サブコレクタ層２はｎ＋−ＩｎＧａＡｓ、コレクタ層３はｉ−ＩｎＧａＡｓ、ベース層４はｐ＋−ＩｎＧａＡｓ、エミッタ層５はｎ−ＩｎＰ、エミッタコンタクトメサ６はｎ＋−ＩｎＧａＡｓからそれぞれ構成されている。サブコレクタ層２の上面においてコレクタ層３の両側には、コレクタ電極８および９が設けられている。エミッタ層５の上面においてエミッタコンタクトメサ５６の両側には、ベース電極１０および１１が設けられている。エミッタコンタクトメサ５６の上面には、エミッタ電極１２が設けられている。これらの電極は、すべてＰｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕから構成されている。
【０００４】
図１８は、ＨＢＴ５００を示す平面図である。図１８には、結晶方向も示されている。図１８に示されるように、エミッタコンタクトメサ５６の上面５６ａは長方形である。上面５６ａの長辺は＜０１１＞方向に沿って延び、短辺は＜０１−１＞方向に沿って延びている。したがって、エミッタコンタクトメサ５６の長手方向は＜０１１＞である。エミッタコンタクトメサ５６は、上面５６ａに隣接する四つの側面５６ｂ〜５６ｅを有する。側面５６ｂは（−１１−１）Ｒ面であり、側面５６ｃは（−１−１１）Ｒ面であり、側面５６ｄは（１１１）Ｎ面であり、側面５６ｅは（１−１−１）Ｎ面である。
【０００５】
図１９は、エミッタコンタクトメサ５６を示す部分拡大断面図である。図１９に示されるように、エミッタコンタクトメサ５６の下面５６ｆは、上面５６ａよりも大きな面積を有している。上面５６ａと下面５６ｆの間に延在する側面５６ｂおよび５６ｃは、逆メサ面である。エミッタ電極１２とベース電極１０との間隔は、０．７μｍである。エミッタ電極１２とベース電極１１との間隔も、０．７μｍである。エミッタ電極１２とエミッタコンタクトメサ５６の側面５６ｂとの間隔は、０．３μｍである。エミッタ電極１２と側面５６ｃとの間隔も、０．３μｍである。エミッタコンタクトメサ５６の高さは、０．２５μｍである。エミッタ層５の上面におけるエミッタコンタクトメサ５６とベース電極１０との間隔、すなわちエミッタコンタクトメサ５６の下面５６ｆとベース電極１０の下面との間隔は、０．５５μｍである。エミッタ層５の上面におけるエミッタコンタクトメサ５６とベース電極１１との間隔も、同様に０．５５μｍである。
【０００６】
以下では、図２０〜図２６を参照しながら、ＨＢＴ５００の製造方法を説明する。図２０〜図２６は、ＨＢＴ５００の製造工程を示す断面図である。
【０００７】
まず、図２０に示されるように、基板１の主面全体にサブコレクタ層２、コレクタ層３、ベース層４、エミッタ層５およびエミッタコンタクト層６４を順次にエピタキシャル成長させる。
【０００８】
次に、図２１に示されるように、ＳｉＮマスク６５をエミッタコンタクト層６４上に設け、その後、ＳｉＮマスク６５を用いてエミッタコンタクト層６４をエッチングする。ＳｉＮマスク６５は、長方形の平面形状を有している。ＳｉＮマスク６５の長手方向は＜０１１１＞である。このエッチングにより、（−１１−１）面５６ｂと（−１−１１）面５６ｃがＳｉＮマスク６５の下方に現れる。こうして、側面５６ｂおよび５６ｃを有するエミッタコンタクトメサ５６が形成される。
【０００９】
続いて、図２２に示されるように、ＳｉＮマスク６５を除去し、エミッタコンタクトメサ５６を覆うようにＳｉＮマスク６６を設け、ＳｉＮマスク６６を用いてエミッタ層５、ベース層４およびサブコレクタ層３をエッチングする。
【００１０】
次に、図２３〜図２６に示されるように、リフトオフ法を用いて、コレクタ電極８および９、ベース電極１０および１１、ならびにエミッタ電極１２を同時に形成する。図２３に示されるように、ＳｉＮマスク６６を除去し、層２〜６の表面を覆うようにＳｉＮ膜１７を形成し、その後、ＳｉＮ膜１７上にレジストパターン１８を形成する。
【００１１】
次いで、図２４に示されるように、レジストパターン１８をマスクとしてＳｉＮ膜１７をエッチングする。続いて、図２５に示されるように、エッチングにより露出したエミッタコンタクトメサ５６、エミッタ層５およびサブコレクタ層２の各上面に電極材料を堆積させる。このとき、レジストパターン１８上にも電極１９が堆積する。この後、図２６に示されるように、レジストパターン１８が剥離される。これにより、不要な電極１９が除去される。この方法によれば、エミッタ電極、ベース電極およびコレクタ電極が同時に形成されるので、少ない工程数でＨＢＴを製造できる。
【００１２】
【特許文献１】
特願平１０−２４２１６１号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ＨＢＴの高速化のためには、エミッタ電極とベース電極との間隔を短縮してベース抵抗を低減することが好ましい。しかし、上記の方法によりエミッタ電極、ベース電極およびコレクタ電極を同時に形成する場合、エミッタ電極とベース電極の間隔の縮小には限界がある。以下では、この点を説明する。
【００１４】
図２４および図２５に示されるように、レジストパターン１８をマスクとするＳｉＮ膜１７のエッチング時には、アンダーカットが生じる。アンダーカットにより、レジストパターン１８の下方において部分的にＳｉＮ膜１７が除去される。したがって、エミッタ電極１２とベース電極１０および１１との間隔があまりに短いと、レジストパターン１８の下に残るＳｉＮ膜１７ａが細くなりすぎる。この場合、ＳｉＮ膜１７ａは、レジストパターンを剥離する前に破損しやすくなるので、ＨＢＴ５００を安定して製造することは困難である。このような事情から、エミッタ電極とベース電極との間隔は、通常、０．７μｍ以上に設定される。したがって、エミッタ電極とベース電極の間隔を縮小することによりＨＢＴを高速化することは困難である。
【００１５】
そこで、この発明は、製造工程数を増加させ、あるいは歩留まりを低下させることなくヘテロ接合バイポーラトランジスタを高速化することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタは、基板上に順次に積層されたコレクタ層、ベース層およびエミッタ層と、エミッタ層の上面に設けられ、細長い平面形状を有するエミッタコンタクトメサを備えている。エミッタコンタクトメサの長手方向は、＜０１−１＞または＜０１０＞である。
【００１７】
エッチングによりエミッタコンタクトメサを形成する際、得られるエミッタコンタクトメサの長手方向が＜０１−１＞となるようにエッチングを行えば、エミッタコンタクトメサの長手方向に沿った二つの側面は（１１１）面および（１−１−１）面となる。これらは、基板の（１００）主面に対する順メサ面である。また、エミッタコンタクトメサの長手方向が＜０１０＞となるようにエッチングを行えば、エミッタコンタクトメサの長手方向に沿った二つの側面は（００−１）面および（００１）面となる。これらの側面は、基板の（１００）主面に対し垂直である。いずれの場合も、逆メサ面を長手方向に沿った側面として有する従来のエミッタコンタクトメサに比べて、エミッタコンタクトメサとベース電極との間隔が短い。このため、ベース抵抗が低減され、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動作が高速化される。このような高速化は、エミッタコンタクトメサの長手方向を＜０１−１＞または＜０１０＞とするだけで達成できる。したがって、製造工程数を増やす必要もなければ、歩留まりが低下することもない。
【００１８】
エミッタコンタクトメサは、その長手方向に沿って延びる上面と、その上面と平行に延び、エミッタ層と接触する下面とを有していてもよい。エミッタコンタクトメサの下面の面積は、エミッタコンタクトメサの上面の面積よりも大きくてもよい。エミッタコンタクトメサは、エミッタコンタクトメサの上面および下面の間において長手方向に沿って延びる二つの側面をさらに有していてもよい。これら二つの側面は（１１１）面および（１−１−１）面であってもよい。これら二つの側面は、基板の（１００）主面に対する順メサ面である。このため、従来のエミッタコンタクトメサに比べて、エミッタコンタクトメサとベース電極との間隔が短い。
【００１９】
エミッタコンタクトメサは、直方体であってもよい。エミッタコンタクトメサは、その長手方向に沿って延びる上面と、その上面と平行に延び、エミッタ層と接触する下面と、エミッタコンタクトメサの上面および下面の間において長手方向に沿って延びる二つの側面とを有していてもよい。これら二つの側面は（００１）面および（００−１）面であってもよい。これら二つの側面は、基板の（１００）主面と直交する。このため、従来のエミッタコンタクトメサに比べて、エミッタコンタクトメサとベース電極との間隔が短い。
【００２０】
コレクタ層およびベース層は、互いに異なる導電型を有するＩｎＧａＡｓから構成されていてもよい。エミッタ層は、ベース層と異なる導電型を有するＩｎＰから構成されていてもよい。エミッタコンタクトメサは、エミッタ層と同じ導電型を有するＩｎＧａＡｓから構成されていてもよい。
【００２１】
本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタは、エミッタコンタクト層の上面に設けられたエミッタ電極と、エミッタ層の上面に設けられ、エミッタコンタクト層の長手方向の側面と対向する側面を有するベース電極と、コレクタ層に接触するコレクタ電極をさらに備えていてもよい。エミッタ電極、ベース電極およびコレクタは、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕから構成されていてもよい。
【００２２】
本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタでは、コレクタ層が２層積層構造を有していてもよい。上部コレクタ層の上面は、下部コレクタ層の上面よりも小さい面積を有していてもよい。この場合、コレクタ電極は、下部コレクタ層の上面において上部コレクタ層の周囲に配置されてもよい。この下部コレクタ層は、サブコレクタ層と呼ばれることがある。
【００２３】
本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造方法では、基板上にコレクタ層、ベース層、エミッタ層およびエミッタコンタクト層が順次に積層される。エミッタコンタクト層上には、第１のマスクが設けられる。この第１マスクは、細長い平面形状を有し、その長手方向が＜０１−１＞または＜０１０＞である。エミッタコンタクト層は、第１マスクを用いてエッチングされる。これにより、細長い平面形状を有し、その長手方向が＜０１−１＞または＜０１０＞のエミッタコンタクトメサが形成されるとともに、エミッタ層の上面の一部が露出する。次に、エミッタコンタクトメサの表面を覆うように第２のマスクが設けられる。エミッタ層、ベース層およびコレクタ層は、第２マスクを用いてエッチングされる。この後、エミッタコンタクトメサの上面、第１マスクを用いたエッチングにより露出したエミッタ層の表面、および第２マスクを用いたエッチングにより露出したコレクタ層の表面に、それぞれエミッタ電極、ベース電極およびコレクタ電極が同時に形成される。
【００２４】
＜０１−１＞の長手方向を有する第１マスクを用いてエミッタコンタクト層をエッチングすると、エミッタコンタクトメサの長手方向に沿った二つの側面を（１１１）面および（１−１−１）面とすることができる。これらは、基板の（１００）主面に対する順メサ面である。また、＜０１０＞の長手方向を有する第１マスクを用いてエミッタコンタクト層をエッチングすると、エミッタコンタクトメサの長手方向に沿った二つの側面を（００−１）面および（００１）面とすることができる。これらの側面は、基板の（１００）主面と直交する。いずれの場合も、逆メサ面を長手方向に沿った側面として有する従来のエミッタコンタクトメサに比べて、エミッタコンタクトメサとベース電極との間隔が短い。このため、ベース抵抗が低減され、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの動作が高速化される。このような高速化は、第１マスクの長手方向を＜０１−１＞または＜０１０＞とするだけで達成できる。したがって、工程数が増えることもなければ、歩留まりが低下することもない。
【００２５】
第１マスクを用いてエミッタコンタクト層をエッチングする工程は、第１マスクの長手方向に沿って延びる上面と、その上面と平行に延びエミッタ層と接触する下面とを有するエミッタコンタクトメサを形成してもよい。このエミッタコンタクトメサの下面の面積は、エミッタコンタクトメサの上面の面積よりも大きくてもよい。エミッタコンタクトメサは、エミッタコンタクトメサの上面および下面の間において長手方向に沿って延びる二つの側面をさらに有していてもよい。これら二つの側面は（１１１）面および（１−１−１）面であってもよい。これら二つの側面は、基板の（１００）主面に対する順メサ面である。このため、従来のエミッタコンタクトメサに比べて、エミッタコンタクトメサとベース電極との間隔が短い。
【００２６】
第１マスクを用いてエミッタコンタクト層をエッチングする工程は、直方体のエミッタコンタクトメサを形成してもよい。エミッタコンタクトメサは、長手方向に沿って延びる上面と、上面と平行に延びエミッタ層と接触する下面と、エミッタコンタクトメサの上面および下面の間において長手方向に沿って延びる二つの側面とを有していてもよい。これら二つの側面は（００１）面および（００−１）面であってもよい。これら二つの側面は、基板の（１００）主面と直交する。このため、従来のエミッタコンタクトメサに比べて、エミッタコンタクトメサとベース電極との間隔が短い。
【００２７】
コレクタ層、ベース層、エミッタ層およびエミッタコンタクト層を順次に形成する工程は、異なる導電型を有するＩｎＧａＡｓからコレクタ層およびベース層を形成し、ベース層と異なる導電型を有するＩｎＰからエミッタ層を形成し、エミッタ層と同じ導電型を有するＩｎＧａＡｓからエミッタコンタクト層を形成してもよい。エミッタ電極、ベース電極およびコレクタ電極は、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕから構成されていてもよい。
【００２８】
なお、本願明細書において、＜−１００＞のように数字を＜＞で囲んだ表示は結晶方向を示し、（１００）のように数字を（）で囲んだ表示は結晶面を示す。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３０】
（第１実施形態）図１は、第１実施形態に係るヘテロ接合バイポーラトランジスタ１００（以下、「ＨＢＴ」と略称する）を示す断面図である。ＨＢＴ１００では、基板１の上面にサブコレクタ層２、コレクタ層４、ベース層４、エミッタ層５およびエミッタコンタクト層６が順次に積層されている。サブコレクタ層２の上面においてコレクタ層３の両側には、コレクタ電極８および９が設けられている。エミッタ層５の上面においてエミッタコンタクト層６の両側には、ベース電極１０および１１が設けられている。エミッタコンタクト層６の上面には、エミッタ電極１２が設けられている。
【００３１】
基板１は、半絶縁性のＦｅ−ＩｎＰから構成されている。基板１の主面は、（１００）面である。サブコレクタ層２は、基板１の（１００）主面の全体に被着されている。サブコレクタ層２は、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓから構成されている。コレクタ層３は、サブコレクタ層２の上面の一部分を覆っている。コレクタ層３は、ｉ−ＩｎＧａＡｓから構成されている。ベース層４は、コレクタ層３の上面の全体を覆っている。ベース層４は、ｐ＋−ＩｎＧａＡｓから構成されている。このように、サブコレクタ層２、コレクタ層３およびベース層４は、互いに導電型の異なるＩｎＧａＡｓから構成されている。
【００３２】
エミッタ層５は、ベース層４の上面の全体に被着されている。エミッタ層５は、ｎ−ＩｎＰから構成されている。エミッタ層５は、ベース層４と異なる導電型を有している。エミッタコンタクトメサ６は、エミッタ層５の上面の一部分を覆っている。エミッタコンタクトメサ６の形状は、四角錐台である。ここで、四角錐台とは、四角錐を底面に平行な平面で切り、上側の角錐を取り除いて得られる多面体である。エミッタコンタクトメサ６は、ｎ＋−ＩｎＧａＡｓから構成されている。エミッタコンタクトメサ６は、エミッタ層５と同じ導電型を有している。ただし、エミッタコンタクトメサ６のキャリア濃度は、エミッタ層５のキャリア濃度よりも高い。
【００３３】
コレクタ電極８および９、ベース電極１０および１１、ならびにエミッタ電極１２は、それぞれＰｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕから構成されている。ここで、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕは、Ｐｔ、Ｔｉ、ＰｔおよびＡｕが基板１側から順次に積層されることを意味する。
【００３４】
サブコレクタ層２の厚さは３００ｎｍであり、キャリア濃度は２×１０１９／ｃｃである。コレクタ層３の厚さは４００ｎｍであり、キャリア濃度は２×１０１６／ｃｃである。ベース層４の厚さは５０ｎｍであり、キャリア濃度は２．５×１０１９／ｃｃである。エミッタ層５の厚さは１０ｎｍであり、キャリア濃度は４×１０１８／ｃｃである。エミッタコンタクト層６の厚さは２５０ｎｍであり、キャリア濃度は１×１０１９／ｃｃである。
【００３５】
図２は、ＨＢＴ１００を示す平面図である。図２には、結晶方向も示されている。図２に示されるように、エミッタコンタクトメサ６の上面６ａは長方形である。上面６ａの長辺は＜０１−１＞方向に沿って延びており、短辺は＜０１１＞方向に沿って延びている。したがって、エミッタコンタクトメサ６の長手方向は＜０１−１＞である。エミッタコンタクトメサ６は、上面６ａに隣接する四つの側面６ｂ〜６ｅを有する。側面６ｂは（１−１−１）面であり、側面６ｃは（１１１）面である。
【００３６】
コレクタ電極８および９、ベース電極１０および１１、ならびにエミッタ電極１２は、長方形の平面形状を有している。コレクタ電極８および９、ならびにベース電極１０および１１は、エミッタ電極１２の両側においてエミッタ電極１２に対して平行に延在している。電極８〜１２の長辺は＜０１−１＞方向に沿って延びており、短辺は＜０１１＞方向に沿って延びている。
【００３７】
図３は、エミッタコンタクトメサ６を示す部分拡大断面図である。エミッタコンタクトメサ６の下面６ｆは、エミッタ層５の上面と接触している。エミッタコンタクトメサ６の下面６ｆは、上面６ａよりも大きな面積を有している。上面６ａと下面６ｆの間に延在する側面６ｂおよび６ｃは、順メサ面である。
【００３８】
エミッタ電極１２とベース電極１０との間隔は、０．７μｍである。エミッタ電極１２とベース電極１１との間隔も、０．７μｍである。エミッタ電極１２とエミッタコンタクトメサ６の側面６ｂとの間隔は、０．３μｍである。エミッタ電極１２と側面６ｃとの間隔も、０．３μｍである。エミッタコンタクトメサ６の高さは、０．２５μｍである。エミッタコンタクトメサ６とベース電極１０との間隔、すなわち下面６ｆとベース電極１０の下面との間隔は、０．２５μｍである。エミッタコンタクトメサ６とベース電極１１との間隔も、同様に０．２５μｍである。
【００３９】
以下では、図４〜図１０を参照しながら、ＨＢＴ１００の製造方法を説明する。図４〜図１０は、ＨＢＴ１００の製造工程を示す断面図である。
【００４０】
まず、図４に示されるように、基板１の（１００）主面の全体にサブコレクタ層２、コレクタ層３、ベース層４、エミッタ層５およびエミッタコンタクト層１４を順次にエピタキシャル成長させる。
【００４１】
次に、図５に示されるように、ＳｉＮマスク１５をエミッタコンタクト層１４上に設け、その後、ＳｉＮマスク１５を用いてエミッタコンタクト層１４をウェットエッチングする。ＳｉＮマスク１５は、長方形の平面形状を有している。ＳｉＮマスク１５の長手方向は＜０１−１＞である。エッチング液としては、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）と過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）と純水（Ｈ２Ｏ）との混合液を使用する。混合比は、Ｈ３ＰＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝２：１：１０である。このエッチングにより、エミッタコンタクト層１４は、ＳｉＮマスク１５の下に位置する部分を除いて除去される。このエッチングは、一種の異方性エッチングである。エミッタコンタクト層を構成するＩｎＧａＡｓ結晶の面方位に応じて、エッチングの進行速度が異なる。この結果、エッチングにより、（１１１）面６ｂと（１−１−１）面６ｃがＳｉＮマスク１５の下方に現れる。こうして、側面６ｂおよび６ｃを有するエミッタコンタクトメサ６が形成される。また、このエッチングにより、エミッタコンタクトメサ６の下面により覆われる部分を除いてエミッタ層５の上面が露出する。
【００４２】
続いて、図６に示されるように、ＳｉＮマスク１５を除去し、エミッタコンタクトメサ６の露出表面の全体およびエミッタ層５の露出上面の一部を覆うようにＳｉＮマスク１６を設け、ＳｉＮマスク１６を用いてエミッタ層５、ベース層４およびサブコレクタ層３をウェットエッチングする。ＳｉＮマスク１６は、エミッタコンタクトメサ６の上面６ａおよび四つの側面６ｂ〜６ｄを被覆する。ＳｉＮマスク１６は、方形の平面形状を有している。ＳｉＮマスク１６の上面および下面は、それぞれ＜０１−１＞方向に沿って延びる２辺と＜０１１＞方向に沿って延びる２辺とから構成されている。
【００４３】
このエッチングは、２段階に分けて行われる。第１段階では、ＩｎＰからなるエミッタ層５がエッチングされる。第１段階では、エッチング液として、塩酸（ＨＣｌ）と純水（Ｈ２Ｏ）との混合液を使用する。混合比は、ＨＣｌ：Ｈ２Ｏ＝３：５である。第１段階のエッチングにより、エミッタ層５は、ＳｉＮマスク１６の下に位置する部分を除いて除去される。第２段階では、ＩｎＧａＡｓからなるベース層４およびサブコレクタ層３がエッチングされる。第２段階では、エッチング液として、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）と純水（Ｈ２Ｏ）との混合液を使用する。混合比は、Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：１：４００である。第２段階のエッチングにより、ベース層４およびサブコレクタ層３は、ＳｉＮマスク１６の下に位置する部分を除いて除去される。
【００４４】
次に、図７〜図１０に示されるように、リフトオフ法を用いて、コレクタ電極８および９、ベース電極１０および１１、ならびにエミッタ電極１２を同時に形成する。図７に示されるように、ＳｉＮマスク１６を除去し、層２〜６の表面を覆うようにＳｉＮ膜１７を形成し、その後、ＳｉＮ膜１７上にレジストパターン１８を形成する。
【００４５】
次いで、図８に示されるように、レジストパターン１８をマスクとしてＳｉＮ膜１７をエッチングする。これにより、ＳｉＮ膜１７のうちレジストパターン１８によって覆われていない部分が除去され、エミッタコンタクトメサ６の上面の一部およびエミッタ層５の上面の一部が露出する。図示されていないが、このエッチングにより、サブコレクタ層２の上面の一部も露出する。エッチング時のアンダーカットによって、レジストパターン１８の下方においても部分的にＳｉＮ膜１７が除去される。以下では、ＳｉＮ膜１７のうちエミッタ電極１２とベース電極１０および１１との間に位置することになる部分を１７ａと表記する。
【００４６】
図９に示されるように、エッチングにより露出したエミッタコンタクトメサ６、エミッタ層５およびサブコレクタ層２の各上面に電極材料を堆積させる。具体的には、Ｐｔ、Ｔｉ、ＰｔおよびＡｕの順に堆積させられる。これにより、Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるエミッタ電極１２、ベース電極１０および１１、ならびにコレクタ電極８および９が同時に形成される。このとき、レジストパターン１８上にも電極１９が堆積する。
【００４７】
この後、図１０に示されるように、レジストパターン１８が剥離される。これにより、不要な電極１９が除去される。
【００４８】
以下では、本実施形態の利点について説明する。「発明が解決しようとする課題」の項で述べたように、本実施形態の製造方法では、レジストパターン１８をマスクとするＳｉＮ膜１７のエッチング時にアンダーカットが生じる。このため、レジストパターン１８の下方において部分的にＳｉＮ膜１７が除去される。レジストパターン１８の下に残るＳｉＮ膜１７ａが細くなりすぎるとＳｉＮ膜１７ａが破損しやすくなるので、エミッタ電極１２とベース電極１０および１１との間隔はそれほど短くできない。
【００４９】
そこで、本実施形態では、エミッタコンタクトメサ６の長手方向に沿った側面６ｂおよび６ｃを順メサ面とすることにより、エミッタコンタクトメサ６とベース電極１０および１１との間隔を短縮する。側面６ｂおよび６ｃが順メサ面だと、エミッタ電極１２とベース電極１０および１１との間隔は従来と同じでも、エミッタコンタクトメサ６の下面６ｆとベース電極１０および１１の下面との間隔は短縮される。つまり、エミッタ層５の上面においてエミッタコンタクトメサ６とベース電極１０および１１との間隔が短縮される。
【００５０】
実際、図３と図１９を比較すると明らかなように、エミッタコンタクトメサとベース電極との間隔は、０．５５μｍから０．２５μｍに短縮される。これにより、ベース抵抗が低減され、それに応じて最大発振周波数が向上する。したがって、ＨＢＴの高速化が達成される。
【００５１】
このような高速化は、エミッタコンタクトメサ６の長手方向を＜０１−１＞とするだけで達成される。本実施形態では、従来と同様に、コレクタ電極、ベース電極およびエミッタ電極を同時に形成することができる。したがって、製造工程数は増加しない。また、エミッタ電極とベース電極の間隔を短縮する必要はないので、歩留まりが低下することもない。
【００５２】
（第２実施形態）以下では、本発明の第２の実施形態を説明する。図１１は、第２実施形態に係るＨＢＴ２００を示す断面図である。本実施形態では、エミッタコンタクトメサの形状が第１実施形態と異なっている。すなわち、ＨＢＴ２００のエミッタコンタクトメサ２６は、直方体形状を有している。他の構成は、第１実施形態と同様である。すなわち、第１実施形態と同様に、コレクタ層２、サブコレクタ層３、ベース層４およびエミッタ層５ならびにエミッタコンタクトメサ２６は、基板１の（１００）主面上に順次に積層されている。層２〜５の組成、キャリア濃度および厚さは、第１実施形態と同様である。エミッタコンタクトメサ２６は、第１実施形態のエミッタコンタクトメサ６と同様にｎ＋−ＩｎＧａＡｓから構成されている。
【００５３】
図１２は、ＨＢＴ２００を示す平面図である。図１２には、結晶方向も示されている。図１２に示されるように、エミッタコンタクトメサ２６の上面２６ａは長方形である。第１実施形態と異なり、上面２６ａの長辺は＜０１０＞方向に沿って延びており、短辺は＜０１−１＞方向に沿って延びている。したがって、エミッタコンタクトメサ２６の長手方向は＜０１０＞である。これが第１実施形態との相違点である。
【００５４】
エミッタコンタクトメサ２６は、上面２６ａに隣接する四つの側面２６ｂ〜２６ｅを有する。側面２６ｂは（００−１）面であり、側面２６ｃは（００１）面であり、側面２６ｄは（０１０）面であり、側面２６ｅは（０−１０）面である。側面２６ｂ〜２６ｅは、基板１の（１００）主面に対して垂直である。コレクタ電極８および９、ベース電極１０および１１、ならびにエミッタ電極１２の長辺は＜０１−１＞方向に沿って延びており、短辺は＜０１１＞方向に沿って延びている。
【００５５】
図１３は、エミッタコンタクトメサ２６を示す部分拡大断面図である。エミッタコンタクトメサ２６の下面２６ｆは、エミッタ層５の上面と接触している。エミッタコンタクトメサ２６の下面２６ｆは、上面２６ａと同じ面積を有している。
【００５６】
エミッタ電極１２とベース電極１０および１１との間隔は、それぞれ０．７μｍである。エミッタ電極１２とエミッタコンタクトメサ２６の側面２６ｂおよび２６ｃとの間隔は、それぞれ０．３μｍである。エミッタコンタクトメサ２６の高さは、０．２５μｍである。エミッタコンタクトメサ２６とベース電極１０との間隔、すなわち下面２６ｆとベース電極１０の下面との間隔は、０．４μｍである。エミッタコンタクトメサ２６とベース電極１１との間隔も、同様に０．４μｍである。
【００５７】
以下では、図１４〜図１６を参照しながら、ＨＢＴ２００の製造方法を説明する。図１４〜図１６は、ＨＢＴ２００の製造工程を示す断面図である。
【００５８】
まず、第１実施形態と同様に、基板１の（１００）主面の全体にサブコレクタ層２、コレクタ層３、ベース層４、エミッタ層５およびエミッタコンタクト層１４を順次にエピタキシャル成長させる（図４を参照）。次に、図１４に示されるように、ＳｉＮマスク１５をエミッタコンタクト層１４上に設け、その後、ＳｉＮマスク１５を用いてエミッタコンタクト層１４をウェットエッチングする。使用するエッチング液は、第１実施形態と同じである。ＳｉＮマスク１５は、長方形の平面形状を有している。第１実施形態と異なり、ＳｉＮマスク１５の長手方向は＜０１０＞である。この異方性エッチングにより、（００−１）面２６ｂと（００１）面２６ｃがＳｉＮマスク１５の下方に現れる。こうして、側面２６ｂおよび２６ｃを有するエミッタコンタクトメサ２６が形成される。また、このエッチングにより、エミッタコンタクトメサ２６の下面により覆われる部分を除いてエミッタ層５の上面が露出する。
【００５９】
続いて、図１５に示されるように、ＳｉＮマスク１５を除去し、エミッタコンタクトメサ２６の露出表面の全体およびエミッタ層５の露出上面の一部を覆うようにＳｉＮマスク１６を設け、ＳｉＮマスク１６を用いてエミッタ層５、ベース層４およびサブコレクタ層３をウェットエッチングする。本実施形態では、ＳｉＮマスク１６の上面および下面は、それぞれ＜０１０＞方向に沿って延びる２辺と＜００−１＞方向に沿って延びる２辺とから構成されている。第１実施形態と同様に、このエッチングは、２段階に分けて行われる。
【００６０】
次に、図１６に示されるように、リフトオフ法を用いて、コレクタ電極８および９、ベース電極１０および１１、ならびにエミッタ電極１２を同時に形成する。リフトオフ法の詳細は、第１実施形態で説明したとおりである。したがって、重複する説明を省略する。
【００６１】
以下では、本実施形態の利点について説明する。本実施形態は、第１実施形態と同じ効果を奏する。本実施形態では、エミッタコンタクトメサ２６の長手方向に沿った側面２６ｂおよび２６ｃを、従来技術のような逆メサ面ではなく、鉛直面とする。側面２６ｂおよび２６ｃが鉛直面だと、エミッタ電極１２とベース電極１０および１１との間隔は従来と同じでも、エミッタコンタクトメサ２６の下面２６ｆとベース電極１０および１１の下面との間隔は短縮される。つまり、エミッタ層５の上面においてエミッタコンタクトメサ２６とベース電極１０および１１との間隔が短縮される。実際、図１３と図１９を比較すると明らかなように、エミッタコンタクトメサとベース電極およびとの間隔は、０．５５μｍから０．４μｍに短縮される。これにより、ベース抵抗が低減され、それに応じて最大発振周波数が向上する。したがって、ＨＢＴの高速化が達成される。
【００６２】
このような高速化は、エミッタコンタクトメサ２６の長手方向を＜０１０＞とするだけで達成される。従来と同様にコレクタ電極、ベース電極およびエミッタ電極を同時に形成することができるので、製造工程数は増加しない。また、エミッタ電極とベース電極の間隔を短縮する必要はないので、歩留まりが低下することもない。
【００６３】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００６４】
上記実施形態では、エミッタコンタクトメサの長手方向に対して平行に延びる二つのベース電極がエミッタコンタクトメサの両側に設けられている。この代わりに、エミッタメサの長手方向に対して平行に延びる両端部を有するＵ字平面形状のベース電極が設けられていてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタは、長手方向が＜０１−１＞または＜０１０＞のエミッタコンタクトメサを備えているため、従来よりもエミッタコンタクトメサとベース電極との間隔が短い。このため、本発明のヘテロ接合バイポーラトランジスタは、従来と同じ工程数および歩留まりで製造でき、なおかつ従来よりも高速に動作する。
【００６６】
本発明の方法は、長手方向が＜０１−１＞または＜０１０＞のエミッタコンタクトメサを形成して、エミッタコンタクトメサとベース電極との間隔を短縮する。したがって、本発明の方法は、工程数を増加させ、あるいは歩留まりを低下させることなく、従来よりも高速なヘテロ接合バイポーラトランジスタを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のヘテロ接合バイポーラトランジスタを示す断面図である。
【図２】第１実施形態の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】第１実施形態のヘテロ接合バイポーラトランジスタを示す部分拡大断面図である。
【図４】第１実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図５】第１実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図６】第１実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図７】第１実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図８】第１実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図９】第１実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図１０】第１実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図１１】第２実施形態のヘテロ接合バイポーラトランジスタを示す断面図である。
【図１２】第２実施形態の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１３】第２実施形態のヘテロ接合バイポーラトランジスタを示す部分拡大断面図である。
【図１４】第２実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図１５】第２実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図１６】第２実施形態の製造工程を示す断面図である。
【図１７】従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタを示す断面図である。
【図１８】従来の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１９】従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタを示す部分拡大断面図である。
【図２０】従来の製造工程を示す断面図である。
【図２１】従来の製造工程を示す断面図である。
【図２２】従来の製造工程を示す断面図である。
【図２３】従来の製造工程を示す断面図である。
【図２４】従来の製造工程を示す断面図である。
【図２５】従来の製造工程を示す断面図である。
【図２６】従来の製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…サブコレクタ層、３…コレクタ層、４…ベース層、５…エミッタ層、６…エミッタコンタクトメサ、８および９…コレクタ電極、１０および１１…ベース電極、１２…エミッタ電極、１５および１６…ＳｉＮマスク、１７…ＳｉＮ膜、１８…レジストパターン。
【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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【図１０】
2004296542.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2004296542.tif 000017
【図１６】
2004296542.tif 000018
【図１７】
2004296542.tif 000019
【図１８】
2004296542.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2004296542.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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