(57)【要約】  【課題】  ベース−コレクタキャパシタンスの低減を容易にするヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）デバイス構造、及びその製造方法を提供すること。  【解決手段】  ベース−コレクタキャパシタンスは、ＨＢＴ上でベースコンタクトをベースメサに接続するベースミクロ−ブリッジを作製することによって低減される。このベースミクロ−ブリッジはウエーハの主平面に対して【数１】2004356613.tif 000008方向の１つにおおよそ沿って配向する。ＨＢＴデバイスは、燐に基づくコレクタ材料を用いる。燐に基づくコレクタ材料を除去する間、ベース層はアンダーカットされてミクロ−ブリッジを形成し、このミクロ−ブリッジの配向に起因してブリッジの下のコレクタ及びサブコレクタ材料を上手く除去する。コレクタ及びサブコレクタ材料の除去は、ベース−コレクタ接合面積を減少させ、それゆえに、ベース−コレクタ接合キャパシタンスが減少する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）デバイスを、主平面を有するウエーハ基板上に作製するための方法であって、
ウエーハ基板の上方にサブコレクタ層、サブコレクタ層の上方に燐に基づくコレクタ層及びヒ素に基づくコレクタ層の内の１つ、燐に基づくコレクタ層の上方にベース層、及びベース層の上方にエミッタ層を提供し；
エミッタ層の一部を除去してエミッタを形成し；
ベース金属を堆積してベースコンタクト及び接続ブリッジを形成し、ここで、接続ブリッジは、ウエーハの主平面に関して、
【数１】
2004356613.tif 000006
方向の内の一つの方向におよそ配向されている；
ベース層の一部をエッチングしてベースコンタクトの下に第一のベースメサを、エミッタの下に第二のベースメサを形成し、ここで、接続ブリッジは第二のベースメサをベースコンタクトに接続している；
コレクタエッチングを行って少なくとも一つのコレクタ領域を形成し、ここで、コレクタエッチングは、伝導性ブリッジをアンダーカットしてブリッジの下からコレクタ材料を除去しブリッジの下に開口を形成する；
ことを含む方法。
【請求項２】
サブコレクタエッチングを行って少なくとも一つのサブコレクタ領域を形成することを更に含む請求項１の方法であって、サブコレクタエッチングは接続ブリッジの下からサブコレクタ材料を除去しウエーハ基板へ開口を延ばす方法。
【請求項３】
第一のベースメサ及びベースコンタクトがベースコンタクト部分を形成し、第二のベースメサ及びエミッタが真性ＨＢＴ部分を形成する請求項１の方法。
【請求項４】
真性ＨＢＴ部分、ベースコンタクト部分及び接続ブリッジが、ウエーハの主平面に関して、
【数２】
2004356613.tif 000007
方向の内の一つの方向におよそ整列されている請求項３の方法。
【請求項５】
コレクタエッチングがウエットエッチングである請求項１の方法。
【請求項６】
接続ブリッジが少なくとも一つの凸状の幾何学的表面を有する請求項１の方法。
【請求項７】
コレクタの燐に基づく材料がインジウムホスフィド（ＩｎＰ）及びインジウムガリウムホスフィド（ＩｎＧａＰ）の内の一つである請求項１の方法。
【請求項８】
ベース層がインジウムガリウムアルセニド（ＩｎＧａＡｓ）、インジウムアルミニウムアルセニド（ＩｎＡｌＡｓ）、インジウムガリウムアルミニウムアルセニド（ＩｎＡｌＧａＡｓ）、ガリウムアルセニドアンチモニド（ＧａＡｓＳｂ）及びガリウムアルセニド（ＧａＡｓ）の内の一つから形成される請求項１の方法。
【請求項９】
サブコレクタ層が燐に基づく材料及びヒ素に基づく材料の内の一つから形成される請求項１の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、主に電気回路に関し、特にヘテロ接合バイポーラトランジスタの作製に関する。
【０００２】
発明の背景
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、高速及び高周波用途に広く使用されている。ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、より一般的に使用されている金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴｓ）又は同等の慣用のホモ接合バイポーラトランジスタ、例えば、ｎｐｎ又はｐｎｐシリコントランジスタなど、よりもかなり高速の動作を与える。ＨＢＴは、高度の線形性が望まれるときに、金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴｓ）及び高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴｓ）に替わる技術を与える。コレクタ、ベース及びエミッタに対して異なるバンドギャップの異なる材料を使用することにより、設計の柔軟性が追加される。ＨＢＴは、半導体基板、サブコレクタ、コレクタ、ベース及びエミッタを、一方を他方の上部に積み重ねて集積組立体として含む層構造である。金属コンタクトが形成されて、電力及び他の回路をこのエミッタ、ベース及びサブコレクタに接続する。ＨＢＴの動作の周波数及び速度に対する最大の制限は、ベース−コレクタキャパシタンスである。ベース−コレクタキャパシタンスは、コレクタ−ベース界面面積によるところが大きい。ベース面積の減少は、ベースコンタクトの面積の減少に起因するより高いベース抵抗をもたらし得る。
【０００３】
汎用のＨＢＴ技術は、ガリウムアルセニド（ＧａＡｓ）／ガリウムアルミニウムアルセニド（ＧａＡｌＡｓ）に基づく系列に基づく。ＧａＡｓに基づくＨＢＴは、ベース層とコレクタ層の間の界面区域に起因するベース−コレクタキャパシタンスから悪影響を受ける。ＧａＡｓに基づくＨＢＴのベースコレクタキャパシタンスを減らす一つの方法は、エミッタを囲むコレクタの区域にプロトンを注入して注入された区域を電気的に絶縁することである。別のＨＢＴ技術は、インジウムホスフィド（ＩｎＰ）／インジウムガリウムアルセニド（ＩｎＧａＡｓ）材料の系列に基づく。ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＨＢＴもベース−コレクタキャパシタンスから悪影響を受ける。しかし、プロトン注入は、ＩｎＰを十分に絶縁し又は半絶縁するために効果的でないことが証明されている。
【０００４】
Miyamotoらは、「Reduction of Base-Collector Capacitance by Undercutting the Collector and Subcollector in GaInAsInP DHBT's」, IEEE Electron Device Letters, １７巻, １９９６年３月, ９７〜９９頁において、ＩｎＰに基づくＨＢＴのベース層のエッジをアンダーカットするように、ベース層の下のコレクタ層を実質的にエッチングする選択的エッチング剤を作用させることによりこの問題を解決しようとしている。その後、アンダーカットはポリイミドでバックフィル（backfill）されて機械的保全性が与えられる。ポリイミドのより低い誘電率と共に、コレクタの減少した寸法は、ベース−コレクタキャパシタンスを低下させる。しかし、このアプローチは、ベースコンタクトの下からベース−コレクタキャパシタンス部分を減少させない。ベース−コレクタキャパシタンスを減らすための他の方法は、ベース−コレクタ面積を減らすためにコレクタの一部を置換する鉄（Ｆｅ）ドープＩｎＰの電気絶縁領域を使用することを含む。
【０００５】
ベース−コレクタキャパシタンスを減らす別の方法は、ベース面積を減らし、ＨＢＴの能動部分から離れて配置されるベースコンタクトにベース金属ミクロ−ブリッジを形成することである。このベース金属ミクロ−ブリッジは、典型的には、ベース金属を堆積し、その後ベース金属の一部の下から半導体をエッチング除去することによって形成される。Songらは、「Reduction of Extrinsic Base-Collector Capacitance in InP/InGaAs SHBTs Using a New Base Pad Design, INP and Related Materials Conference, ２００２年, １６５〜１６８頁」において、ＩｎＧａＡｓコレクタ層を有するＨＢＴのためのこの技術を実証ししている。しかし、燐に基づく材料の異常なエッチング特性に起因して燐に基づくコレクタ層及びヒ素に基づくコレクタ層を有するＨＢＴｓのためのベース金属ミクロ−ブリッジを作製することは難しい。類似の技術は、「InP/InGaAs DHBTs with 341-GHz for a big current density over 800 kA/cm2, IEEE Electron Device Meeting, ２００１年, ３５．４．１〜３５．４．４頁」においてIdaらによって、扱い難いダブルベースコンタクトパッドを用いて、ＩｎＰサブコレクタ層（コレクタ層ではない）を除去するために実証されている。
【０００６】
発明の概要
本発明のいくつかの面を基本的に理解するために、以下に本発明の簡単な概要を提供する。この概要は、本発明の広範囲にわたる概観ではない。それは、本発明の鍵又は臨界的な要素を特定することを意図しないし、本発明の範囲を描写することも意図しない。その唯一の目的は、後述するより詳しい記述に対する序文として簡略化された形で本発明のいくつかの概念を提供することである。
【０００７】
本発明は、ベース−コレクタキャパシタンスの低減を容易にするＨＢＴデバイス構造及びその構造の製造方法に関する。本発明のＨＢＴデバイス構造は、燐に基づくコレクタ材料を採用する。燐に基づくコレクタ材料を除去する間、例えば、ウェットエッチングを用いる間、ＨＢＴの凸サイドの一部であり、ウエーハの主平面から約±４５°（０１０又は００１方向）又は約±１３５°（
【０００８】
【数１】
2004356613.tif 000002
【０００９】
方向）で配向している切子面又は幾何学的表面のみがアンダーカットされる（主平面は、
【００１０】
【数２】
2004356613.tif 000003
【００１１】
結晶面中にある）。ベースメサ面積を減少させ、ベースコンタクトをベースメサに電気的に接続するベース接続ブリッジ又はミクロ−ブリッジを作製することにより、ベース−コレクタキャパシタンスは低下する。ベース接続ブリッジは、ウエーハの主平面に対して４５°の角度に沿って配置される。コレクタを除去する間、ベース層は、接続ブリッジを形成し、そのブリッジの下のコレクタ及びサブコレクタ材料を上手く除去するためにアンダーカットされる。コレクタ及びサブコレクタ材料の除去は、ベース−コレクタ接合面積を減らし、それゆえ、ベース−コレクタ接合キャパシタンスを減らす。
【００１２】
加えて、ベースアンダーカットカンチレバーベースコンタクト構造は、更にベース−コレクタキャパシタンスを減らす。ベースアンダーカットカンチレバーベースコンタクト構造は、真性（intrinsic）ＨＢＴ部分及びベースコンタクト部分の配向を主平面に対して４５°の角度に沿って整列することによって与えられる。それゆえ、エッチングの間にベースメサの下の凸状幾何学的表面を有するコレクタ及びサブコレクタの部分をアンダーカットすることによって、カンチレバーベースコンタクト構造を加工する。
【００１３】
前述の関連する目的を達成するために、本発明のある実例的な面が、以下の記述及び添付図面に関して本明細書において説明される。しかし、これらの面は、本発明の原理が採用され得る様々な方法、しかし、数種の方法を暗示し、本発明は全てのそのような面及びその均等物を含むことが意図される。本発明の他の利点及び新規な特徴は、その図面と組み合わせて考えたときに、本発明の以下の詳細な記述から明らかとなるだろう。
【００１４】
発明の詳細な記述
本発明は、ベース−コレクタキャパシタンスを低減することを容易にするＨＢＴデバイス構造、及びその製造方法に関する。本発明のＨＢＴデバイスは、多くの慣用のＨＢＴデバイスよりもより高い周波数でより速い性能を呈する。本発明のＨＢＴデバイスは、燐に基づくコレクタ材料（例えば、インジウムホスフィド（ＩｎＰ）、インジウムガリウムホスフィド（ＩｎＧａＰ）など）を採用する。例えば、ウエットエッチングの採用などにより燐に基づく材料を除去する間、そのＨＢＴの凸状サイドの一部であり、ウエーハの主平面から約±４５°（０１０又は００１方向）又は約±１３５°（
【００１５】
【数３】
2004356613.tif 000004
【００１６】
方向）で配向している切子面のみがアンダーカットされる（主平面は、
【００１７】
【数４】
2004356613.tif 000005
【００１８】
結晶面中にある）。ウエーハの主平面に対して約±４５°又は約±１３５°の角度に沿ったベースミクロ−ブリッジを配置してＩｎＰに基づくＨＢＴ又はダブルＨＢＴ（ＤＨＢＴ）上にミクロ−ブリッジを作製することによって、ベース−コレクタキャパシタンスは低減される。ＨＢＴは、エミッタのためのある材料とコレクタのための別の材料を有する一方、ＤＨＢＴは、エミッタ、ベース及びコレクタのための三つの異なる材料を有する。コレクタを除去する間、コレクタ層はアンダーカットされて、ミクロ−ブリッジを形成し、そのブリッジの下のコレクタ及びサブコレクタ材料を上手く除去する。コレクタ及びサブコレクタ材料の除去は、ベース−コレクタ接合面積を減らし、それゆえ、ベース−コレクタ接合キャパシタンスが減少する。ベースアンダーカットカンチレバーベースコンタクト構造は、更にベース−コレクタキャパシタンスを減少させる。
【００１９】
図１は、本発明に従ったＨＢＴデバイス構造１０（例えば、ダブルＨＢＴデバイスなど）の概略横断面図を示す。デバイス構造１０は、ＩｎＰ基板ウエーハ１２を含む。ＩｎＰ基板１２は、デバイス構造１０を機械的に支持しており、そのような支持を与えるために適切な厚みを有する。デバイス構造１０は、ベースコンタクト部分１１及び真性ＨＢＴ部分１３を含む。ベースコンタクト部分１１は、第一サブコレクタ領域１４、第一サブコレクタ領域１４の上方にある第一コレクタ領域１６、第一コレクタ領域１６の上方にある第一ベースメサ２２、及び第一ベースメサ２２の上方にあるベースコンタクト２８を含む。第一サブコレクタ領域１４、第一コレクタ領域１６及び第一ベースメサ２２は、ベースコンタクト２８を機械的に支持するために設けられ、ＨＢＴデバイス構造１０の電気的能動部材を形成するために与えられない。真性ＨＢＴ部分１３は、ＩｎＰ基板１２の上方にある第二サブコレクタ領域１５、第二サブコレクタ領域１４の上にある第二コレクタ領域２０、第二コレクタ領域２０の上にある第二ベースメサ２６、及び第二ベースメサ２６の上にあるエミッタ３２を含む。第二サブコレクタ領域１５、第二コレクタ領域２０、第二ベースメサ２６及びエミッタ３２は、全ＨＢＴデバイス構造１０の電気的能動部材を形成する。
【００２０】
第一及び第二ベースメサ２２及び２６を形成するベース材料は、ヒ素に基づく材料（例えば、インジウムガリウムアルセニド（ＩｎＧａＡｓ）、インジウムアルミニウムアルセニド（ＩｎＡｌＡｓ）、インジウムアルミニウムガリウムアルセニド（ＩｎＡｌＧａＡｓ）、ガリウムアルセニドアンチモニド（ＧａＡｓＳｂ）、ガリウムアルセニド（ＧａＡｓ）など）を含む。コレクタ領域１６及び２０並びにサブコレクタ領域を形成するコレクタ材料は、燐に基づく材料（例えば、インジウムホスフィド（ＩｎＰ）、インジウムガリウムホスフィド（ＩｎＧａＰ）など）を含む。ヒ素に基づく材料が選択的エッチングプロセスの間に容易にアンダーカットされる一方、燐に基づく材料は多くの幾何学的構造又は切子面をたやすくアンダーカットしない。本発明は、基板１２の主平面に対して約±４５°又は約±１３５°の角度に沿って第二ベースメサ２６をベースコンタクト２８に接続する伝導性ブリッジ３０（例えば、金属ブリッジ）を配向させることによって燐層をアンダーカットする機構を提供する。伝導性ブリッジ３０は、様々な伝導性材料（例えば、金属）から形成されることができる。
【００２１】
オープン区域１８は、伝導性ブリッジ３０及び残りのベース材料部分２４の下にある。別の方法として、残りのベース材料部分２４は、製造の間に除去されることができる。伝導性ブリッジ３０は、ベースメサ２６からベースコンタクト２８までの電気的接続を形成する。それゆえ、ベースメサ区域２６は、ＨＢＴデバイス構造１０のベース−コレクタキャパシタンスの効果を低減する面積に減少されることができる。伝導性ブリッジ３０は、基板１２の主平面から約±４５°又は約±１３５°の角度で配向している。それゆえ、コレクタ及びサブコレクタ材料のエッチングの間に、ベース材料部分２４及び伝導性ブリッジ３０の下のコレクタ及びサブコレクタの部分は、ＨＢＴデバイス構造１０の凸状幾何学的サイド又は切子面上でアンダーカットされる。
【００２２】
図２は、本発明の一面に従った４５°の角度のブリッジの配向を有するＨＢＴ４０のレイアウトの上面図を示す。ＨＢＴ４０は、第一の長手方向軸Ｂ−Ｂを有するベースコンタクト部分４１及び第一の長手方向軸に実質的に垂直な第二の長手方向軸Ａ−Ａを有する真性ＨＢＴ部分４３を含む。ベースコンタクト部分４１及び真性ＨＢＴ部分４３は、ウエーハの主平面に関して約±４５°又は約±１３５°の角度で配向している伝導性ブリッジ４８によって互いに結合している。ベースコンタクト部分４１は、ベースコンタクト４２及び破線で示される第一のベース／コレクタメサ４６を含む。真性ＨＢＴ部分４３は、エミッタ５２及び破線で示される第二のベース／コレクタメサ５６を含む。フォトレジスト又はナイトライドハードマスク４４が、第一及び第二のベース／コレクタメサ４６及び５６の製造の間、用いられる。伝導性コンタクト部分５０は、伝導性ブリッジ４８を介して第二のベース／コレクタメサ５６のベースメサ部分をベースコンタクト４２に結合する。コレクタコンタクト６０は、ＨＢＴ４０のサブコレクタ領域６８に結合される。
【００２３】
コレクタエッチングプロセス（例えば、選択的なコレクタウェットエッチング）の間、コレクタ材料は除去され、矢印５８の方向にブリッジの下のベース材料の下をアンダーカットされる。コレクタ材料は、燐に基づく材料から形成されるので、コレクタエッチングプロセスは、ウエーハの主平面に関して約±４５°又は約±１３５°で配向している切子面のみをアンダーカットする。これは、[０１０]系列の面として言及される。コレクタエッチングは、凸状面（即ち１８０°以上）であり凹状面（１８０°未満）ではない面のみをアンダーカットする。それゆえ、コレクタエッチングは、矢印５８の方向に凸状面６２をアンダーカットするが、凹状面６４をアンダーカットしない。サブコレクタ材料はまた、燐に基づく材料から形成される。その後、サブコレクタエッチングが行われて、サブコレクタ領域６８が形成され、伝導性ブリッジ４８の下からサブコレクタ材料が除去される。
【００２４】
図３は、本発明の別の面に従った、各ＨＢＴが約±４５°又は約±１３５°の角度のブリッジの配向を有する、ウエーハ上に配置された集積回路８０上の複数のＨＢＴのレイアウトの上面図を示す。複数のＨＢＴは、ベース−コレクタキャパシタンスを更に低下させるベースアンダーカットカンチレバーベースコンタクト構造を有する。ベースアンダーカットカンチレバーベースコンタクト構造は、主平面に対して約±４５°又は約±１３５°の角度に沿った真性ＨＢＴ部分及びベースコンタクト部分の配向の整列によって設けられる。それゆえ、ベースメサの下に凸状の幾何学的表面を有するコレクタ及びサブコレクタの部分は、エッチングプロセスの間、アンダーカットする。更に、このような真性ＨＢＴ部分及びベースコンタクト部分の整列は、集積回路８０上のＨＢＴデバイスの改善された密度のパッキングを容易にする。図３の描写において、第一のＨＢＴデバイス８２は、第二のＨＢＴデバイス１１０の隣にある。第二のＨＢＴデバイス１１０は、第一のＨＢＴデバイス８２から互い違いの配置で描かれる。しかし、第一のＨＢＴデバイス８２及び第二のＨＢＴデバイス１１０の部材は同一であり、それゆえ、第二ＨＢＴデバイス１１０の一般的な議論は省略する。
【００２５】
第一のＨＢＴデバイス８２は、ウエーハの主平面に関して約±４５°又は約±１３５°の角度に沿って整列されたベースコンタクト部分８１及び真性ＨＢＴ部分８３を含む。ベースコンタクト部分８１及び真性ＨＢＴ部分８３は、ウエーハの主平面に関して約±４５°又は約±１３５°の角度に配向され、ベースコンタクト部分８１及び真性ＨＢＴ部分８３と整列している伝導性ブリッジ９０によって互いに結合されている。ベースコンタクト部分８１は、ベースコンタクト８６及び破線で示される第一のコレクタメサ８４を含む。真性ＨＢＴ部分８３は、エミッタ９４及び破線で示される第二のコレクタメサ９８を含む。フォトレジスト又は誘電体のハードマスク８８が、第一及び第二のコレクタメサ８４及び９８の製造の間、用いられる。第一のベースメサ８７及び第二のメサ８９は誘電体のハードマスク８８の下にある。伝導性コンタクト部分９２は、伝導性ブリッジ９０を介して第二のベースメサ８９をベースコンタクト８６に結合する。コレクタコンタクト１０４は、ＨＢＴ８２のサブコレクタ領域１０２に結合される。
【００２６】
コレクタエッチングプロセス（例えば、選択的なコレクタウェットエッチング）の間、コレクタ材料は除去され、矢印１００の方向にブリッジの下のベース材料をアンダーカットする。コレクタ材料は、燐に基づく材料から形成されるので、コレクタエッチングプロセスは、ウエーハの主平面に対して約±４５°又は約±１３５°で配向している切子面のみをアンダーカットする。コレクタエッチングは、凸状面（即ち１８０°以上）であり凹状面（１８０°未満）ではない面のみをアンダーカットする。それゆえ、コレクタエッチングは、矢印１００の方向に凸状面１０４をアンダーカットするが、凹状面１０６をアンダーカットしない。コレクタエッチングプロセスの間、サブコレクタ材料はまた、矢印１１２の方向に第二のＨＢＴ１１０のブリッジの下から除去される。多くのＨＢＴを同時に作製することができ、ＨＢＴ、集積回路及びその集積回路を搭載するウエーハのサイズによってのみ制限されることが理解されるべきである。
【００２７】
図４〜１８を参照して、これら図には、本発明の一面に従ったＨＢＴデバイスの製造に関してプロセスブロックが示されている。基板１２０（例えば、ＩｎＰ基板、ＧａＡｓ基板など）又はウエーハには、基板１２０の上に配置されたいくつかの積み重なった層（stacked layers）が設けられる。サブコレクタ層１２２は基板１２０の上にあり、コレクタ層１２４はサブコレクタ層１２２の上にあり、ベース層１２６はコレクタ層１２４及びの上にあり、エミッタ層１２８はベース層１２６の上にある。サブコレクタ層１２２、コレクタ層１２４、ベース層１２６及びエミッタ層１２８は、各層のエピタキシャル成長によって形成されることができる。様々な層を形成するための全ての適切な技術、例えば、分子ビームエピタキシー（ＭＢＥ）、金属有機化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）、化学ビームエピタキシー（ＣＢＥ）などを採用できることが理解されるべきである。他の層、例えば、エミッタキャップ、エッチストップ、勾配層（grading layers）が、ＨＢＴデバイスの製造を大きく変更することなく、追加できることが理解されるべきである。
【００２８】
ベース層１２６は、ヒ素に基づく材料（例えば、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓＳｂ、ＧａＡｓなど）から形成される。コレクタ層１２４及びサブコレクタ層１２２は、燐に基づく材料（例えば、ＩｎＰ、ＩｎＧａＰなど）から形成される。別の方法として、サブコレクタは、ヒ素に基づく材料から形成されることができる。先に議論したように、ヒ素に基づく材料は、選択的エッチングプロセスの間、容易にアンダーカットする一方、燐に基づく材料は多くの幾何学的構造をたやすくアンダーカットしない。それゆえ、アンダーカット操作を行い、ベースコンタクト部分と真性ＨＢＴ部分とを接続する伝導性ブリッジの下のコレクタ材料及びサブコレクタ材料を除去するために、伝導性ブリッジは、基板１２０の主平面に対して約±４５°の角度に沿って配向される。
【００２９】
図５のエッチング２００（例えば、異方性の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、ウエットエッチングなど）（図５）が行われて、エミッタ材料層１２８が除去される。フォトレジスト又は金属マスク１２９が使用されて、エミッタ１３０が形成される（図６）。全ての適切なエッチング技術がエミッタ材料層１２８をエッチングするために使用されてもよい。例えば、エミッタ材料層１２８は、市販のエッチング装置、例えば、平行板ＲＩＥ装置又は別の方法として電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ反応器などの中で、フッ素イオンを含むプラズマガス、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ4）で異方性エッチングされ、ウエットエッチングされ、又はこれら技術の組合せによってエッチングされて、エミッタ１３０を形成することができる。
【００３０】
次に、図６の構造上に堆積が行われる。堆積は、ベース金属（例えば、アルミニウム、チタン、金、タングステン、白金など）を堆積して、真性ＨＢＴ部分上のベースメサとベースコンタクト部分上のベースコンタクトとの間に接続を与える。金属層は、ベースコンタクト１３１、真性ＨＢＴ部分とベースコンタクト部分との間の接続ブリッジ１３２、真性ＨＢＴ部分上のベースメサ上のコンタクト１３３を形成する。ギャップ１３５がエミッタ１３０をコンタクト１３３から分離する。複数の伝導性材料が用いられてベース金属に関連する機能性が提供できることが理解されるべきである。結果として得られた構造は、図７に示す。
【００３１】
図８に示されるように、ベース層１２６の上にフォトレジスト層１３４が形成される。フォトレジスト層１３４は、下にあるベース層１２６をエッチングするためのマスクとして機能するのに適する厚さを有する。その後、フォトレジスト層１３４は、ベースメサエッチングマスクを画定するための選択的照射２１０（図９）を行うことによってパターン化される。照射又は非照射部分は、現像材料を適用することによって除去される。いずれかの適切なフォトリソグラフィ技術が行われて、パターン化フォトレジスト材料層を形成することができる。別の方法として、誘電体のハードマスクを用いてベースメサエッチングマスクを形成することができる。図１０は、ベースコンタクト１３１、接続ブリッジ１３２、コンタクト１３３、エミッタ１３０及びベースメサエッチングマスク１３４を含む結果として得られる構造の一部の上面図を示す。
【００３２】
ヒ素に基づくベース層１２６からベースメサ領域１４２、１４４及び１４６（図１２）を形成するためにエッチング２２０（図１１）が行われる。エッチング２２０は、酸ベースウェットエッチング剤、例えば、リン酸（Ｈ3ＰＯ4）及び過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の混合物などを使用するウェットエッチングであり得る。典型的には、このウエットエッチングは、等方性エッチングであり、全ての方向にベースメサエッチングマスクをアンダーカットする。しかし、短いエッチング（short etch）を採用することにより、ベースメサエッチングマスクは実質的にアンダーカットしない。選択的エッチング技術は、パターン化フォトレジスト層１３４、ベース金属層１３２及び下にある燐に基づくコレクタ層１２４と比較して比較的速い速度でヒ素に基づくベース層をエッチングするために使用される。コレクタ層１２４は、エッチング２２０に対してストップ層として作用し、その結果、エッチング２２０は、コレクタ層１２４を丸く削らない。ベースメサ１４２及び１４６は、エッチング２２０の結果形成される。ベース層１２６の残りの部分１４４は、ブリッジ１４０の下に残っている。
【００３３】
エッチング２３０（図１３）は、燐に基づくコレクタ材料を除去してコレクタ領域１４８及び１５２（図１４）を形成するために行われる。エッチング２３０は、ベースメサ領域をマスクとして用いる。エッチング２３０は、ウエットエッチングであり、酸ベースウエットエッチング剤、例えば、ＨＣｌウェットエッチング剤を使用する。先に議論したように、燐に基づく材料は、普通でないエッチング特性を有する。コレクタエッチングは、ウエーハの主平面に対して約±４５°又は約±１３５°で共に配向しており、凸状（即ち、１８０°以上）幾何学的表面を有する切子面のみをアンダーカットする。それゆえ、エッチング２３０の間、コレクタ材料は、ブリッジの下から除去される。その理由は、ブリッジはウエーハの主平面に対して約±４５°又は約±１３５°で配向しており、凸状サイドを有するからである。エッチング２３０は、残りのベース材料１４４及び接続ブリッジ１３２の下にコレクタ領域１４８及び１５２並びにオープン領域１５０（図１４）の両方を形成する。
【００３４】
図１５は、ストリッピング工程（例えば、Ｏ2プラズマ中でのアッシング）が実質的に完了してパターン化フォトレジスト層１３４の残りの部分を除去した後の部分的に完成したＨＢＴデバイスを示す。第二のフォトレジスト層１３６が得られた構造の上に形成され、パターン化されて、サブコレクタマスクを形成する。次に、燐に基づくサブコレクタ材料を除去してサブコレクタ領域１５４及び１５６（図１７）を形成するためにエッチング２４０（図１６）が行われる。エッチング２４０はウエットエッチングであり、酸ベースウエットエッチング剤、例えば、ＨＣｌウエットエッチング剤を使用する。先に議論したように、燐に基づく材料は、普通でないエッチング特性を有する。燐に基づくサブコレクタが採用される場合、サブコレクタエッチングは、ウエーハの主平面に対して約±４５°又は約±１３５°で共に配向しており、凸状（即ち、１８０°以上）である切子面のみをアンダーカットする。それゆえ、エッチング２４０の間、サブコレクタ材料は、残りのベース材料１４４及び接続ブリッジ１３２の下から除去される。その理由は、接続ブリッジ１３２はウエーハの主平面に対して約±４５°又は約±１３５°で配向しており、凸状サイドを有するからである。エッチング２４０は、サブコレクタ領域１５４及び１５６の両方を形成し、ベース材料１４４及びブリッジ１３２の下にＩｎＰ基板１２０にまでオープン領域１５０を延ばす。
【００３５】
図１８は、結果として得られたＨＢＴ構造の上面図を示す。追加のプロセスが行われて、ＨＢＴ構造の形成を完了させるためにサブコレクタ領域１５６に結合したコレクタコンタクト１５８が設けられる。ＨＢＴ構造は、ベースコンタクト１３１、接続ブリッジ１３２、ベース１３３、エミッタ１３０及びサブコレクタ領域１５６を含む。第一のコレクタメサ１４８及び第二のコレクタメサ１５２が破線で描かれている。第一のベースメサ１４２はベースコンタクト１３１の下にあり、第二のベースメサ１４６はベース１３３の下にあり、残りのベース材料１４４は接続ブリッジ１３２の下にある。図１８に示されるように、ＨＢＴデバイスは、ベース−コレクタキャパシタンスを更に低下させるベースアンダーカットカンチレバーベースコンタクト構造を有する。結果は、主平面に対して約±４５°又は約±１３５°に沿って真性ＨＢＴベースコンタクトの配向の整列に起因して与えられる。それゆえ、凸状幾何学的表面を有するコレクタ及びサブコレクタの一部をエッチングプロセスの間にアンダーカットする。
【００３６】
以上説明してきたことは、本発明の例証的手段を含む。もちろん、本発明を記述するための部材や方法論の全ての考えられる組み合わせを記述することは可能でない。しかし、当業者は、本発明の多くの更なる組み合わせ及び置換が可能であることを認識するであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲の内に入る全てのそのような代替、変更及び変形を包含することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一面に従ったＨＢＴデバイス構造の概略横断面図を示す。
【図２】本発明の一面に従った４５°の角度のブリッジの配向を有するＨＢＴデバイス構造のレイアウトの上面図を示す。
【図３】本発明の一面に従った集積回路上の複数のＨＢＴデバイス構造のレイアウトの上面図を示す。
【図４】本発明の一面に従ったＨＢＴデバイス構造を形成するための複数の積み重なった層の概略横断面図である。
【図５】本発明の一面に従ったエミッタを形成するためのエッチングを受ける図４の構造の概略横断面図である。
【図６】本発明の一面に従ったエミッタを形成するためのエッチングが実質的に完了した後の図５の構造の概略横断面図である。
【図７】本発明の一面に従ったＨＢＴデバイス構造のエミッタ部分上にベースコンタクト、接続ブリッジ及びベースメサへのコンタクトを形成するための堆積プロセスを受けた後の図６の構造の概略横断面図である。
【図８】本発明の一面に従ったフォトレジスト層が図７の構造上に形成された後の図７の構造の概略横断面図である。
【図９】本発明の一面に従ったフォトレジスト層のパターンニングを受ける図８の構造の概略横断面図である。
【図１０】本発明の一面に従った図９の構造の上面図である。
【図１１】本発明の一面に従ったベースメサを形成するためのエッチングを受ける図１０の構造の概略横断面図である。
【図１２】本発明の一面に従ったベースメサを形成するためのエッチングが実質的に完了した後の図１１の構造の概略横断面図である。
【図１３】本発明の一面に従ったコレクタ領域を形成し、接続ブリッジの下からコレクタ材料を除去するためのエッチングを受ける図１２の構造の概略横断面図である。
【図１４】本発明の一面に従ったコレクタ領域を形成し、接続ブリッジの下からコレクタ材料を除去するためのエッチングが実質的に完了した後の図１３の構造の概略横断面図である。
【図１５】本発明の一面に従った過剰なフォトレジストのストリッピングを受ける図１４の構造の概略横断面図である。
【図１６】本発明の一面に従った第二のパターン化されたフォトレジスト層を提供した後、サブコレクタ領域を形成し、接続ブリッジの下からサブコレクタ材料を除去するためのエッチングを受ける図１５の構造の概略横断面図である。
【図１７】本発明の一面に従った過剰なフォトレジスト層のストリッピングを受けた後の、サブコレクタ領域を形成し、接続ブリッジの下からサブコレクタ材料を除去するためのエッチング後の図１６の構造の概略横断面図である。
【図１８】本発明の一面に従った図１７の構造の上面図である。
【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】
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【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】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年1月29日(2004.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）デバイスを、主平面を有するウエーハ基板上に作製するための方法であって、
ウエーハ基板の上方にサブコレクタ層、サブコレクタ層の上方に燐に基づくコレクタ層、燐に基づくコレクタ層の上方にベース層、及びベース層の上方にエミッタ層を提供し；
エミッタ層の一部を除去してエミッタを形成し；
ベース金属を堆積してベースコンタクト及び接続ブリッジを形成し、ここで、接続ブリッジは、ウエーハの主平面に関して、
【数１】
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方向の内の一つの方向におよそ配向されている；
ベース層の一部をエッチングしてベースコンタクトの下に第一のベースメサを、エミッタの下に第二のベースメサを形成し、ここで、接続ブリッジは第二のベースメサをベースコンタクトに接続している；
コレクタエッチングを行って少なくとも一つのコレクタ領域を形成し、ここで、コレクタエッチングは、伝導性ブリッジをアンダーカットしてブリッジの下からコレクタ材料を除去しブリッジの下に開口を形成する；
ことを含む方法。