(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩｎＰ材料を含む基板、
該基板上に形成されたＩｎＧａＡｓ材料を含むサブコレクタ、
該サブコレクタの一部の上に形成されたＩｎＰ材料を含むコレクタ、
該コレクタの上に形成されたＩｎＧａＡｓ材料を含むベース、及び
該ベースの一部の上に形成されたＩｎＡｌＡｓ材料を含むエミッタ、
を含むメサ構造を有す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、ベース及びコレクタは平面形状が非長方形の平行四辺形である、非長方形の平行四辺形構造を有し、
前記非長方形の平行四辺形が第１及び第２の面対を含み、
前記第１対の該面の各々はお互いに平行であり、そして前記第２対の該面の各々はお互いに平行であり、
前記コレクタは、前記ベースの非長方形の平行四辺形の前記第１の面対の下部において、くり抜かれ、前記サブコレクタに向かって垂直に下側に向かって延びる輪郭を有しており、且つ、前記ベースで規定されている非長方形の平行四辺形の前記第２の面対の下部において、非長方形の平行四辺形の前記第２の面対に沿って外方に下側に向かって傾斜し前記サブコレクタに向かっている輪郭を有している、
ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ。
【請求項２】
該コレクタ及び該サブコレクタの外方に下側に向かって傾斜しているサイドエッジに沿って延びる絶縁材料の第１の層、及び絶縁材料の該第１の層をおおって該ベースと接して延びている金属の層、
該コレクタの外方に下側に向かって傾斜している別のサイドエッジに沿って延びる絶縁材料の第２の層、及び絶縁材料の該第２の層に沿って該エミッタと接して延びている別の金属の層、
を更に含む請求項１に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、ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ(“ＨＢＴ”)での改善に関し、そしてより特定すれば、ＨＢＴの実用性能における改善された良度指数(figure of merit) およびそのＨＢＴでの改善された最大振動周波数の両方を獲得する実用的なＨＢＴの構造に関する。
【０００２】
【発明の背景と従来の技術】
例えば、高速（例えば、高周波数）デジタルスイッチングに応用されるヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ(“ＨＢＴ”)が知られており、そしてこの技術分野の文献に詳しく説明されている。このＨＢＴは、図１の側面図（幅）に例示されているような層構造である。その層構造は、半導体基板１、サブコレクタ３、コレクタ５、ベース７およびエミッタ９を含んでおり、その一つは頂上に、その他は一体化集合体として積重ねられている。このエミッタ、ベースおよびサブコレクタ上には、外部電源および／または他の電子回路への適切な接続のために金属接点が形成されている。これらの金属接点とは、サブコレクタ金属１１、ベース金属１３およびエミッタ金属１５である。
【０００３】
この普通のＨＢＴを上から見ると、図２のように見え、この図では、サブコレクタ３が、大きい長方形で形状を限定している。この長方形の領域内で、上から見ると、長方形のエミッタ金属１５が最上部を形成しており、そしてやはり形状が長方形であるエミッタ層９の長方形領域の殆どを覆っている。ベース金属１３は、ベース層７の上に形成されており、そして基本的に絵の額縁の様な構造で、エミッタ層９を取囲んでいる。ベース金属１３の外寸法は、ベース層７で規定される長方形領域より小さく、その長さｌおよび幅ｗは、ベース・メサ長(base mesa length)およびベース・メサ幅(base mesa width) と呼ばれる。コレクタ５は、ベース７の直ぐ下に横たわり、そしてこの図では見えない。サブコレクタ層３の上に形成されているコレクタ金属１１は、細長い長方形である。基板１は、この図では省略されていることに注意。
【０００４】
普通のＨＢＴはヒ化インジウム・アルミニウム、ヒ化インジウム・ガリウム＆リン化インジウム(“ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ”)ＨＢＴであり、そして本発明は、この例のようなタイプのＨＢＴを利用すればより理解し易い。このようなＨＢＴトランジスタは、ＩｎＰ材料：“種”(“seed”)から成長させられる大きい結晶（boule:ボウル）からスライスされる結晶性ウエハ、のエピ‐層上に成長させられる。通常、このウエハは、特殊製品の製造業者：結晶成長業者(the crystal grower)により、トランジスタ製造業者に供給され、そしてそのウエハは、そのウエハの二つの辺に沿った真っ直ぐなエッジを含んでいる。これら二つのストレート・エッジは、お互いに直交している。各ストレート・エッジは、そのＨＢＴの製造時に用いられる光リソグラフィー法でのマスク位置合わせ(mask alignment)の助けとして、そのウエハの結晶の個々の面に（平行になるように）揃えて並べられる。通常の結晶成長法（分子ビーム・エピタキシー：ＭＢＥのような）を用いて、このトランジスタを調製するために必要な追加の層を結晶性ＩｎＰウエハの面上に成長させ、効率的には、そのウエハの結晶構造を高さ方向にさらに成長させる。
【０００５】
第１追加層であるサブコレクタ３は、負にドープされているＩｎＰ材料の層の上のＩｎＧａＡｓの層で形成される。即ち、これらＩｎＧａＡｓ及びＩｎＰは、典型的にはケイ素である不純物を含んでおり、その半導体層の電気抵抗を低くする。この低い抵抗により、この層は、コレクタ金属１１からコレクタ５の下側への電気通路を提供する電気伝導体として役立ち得る。次の層であるこのＨＢＴのコレクタは、負にドープされているが、その濃度はサブコレクタのドーピングより低濃度であるＩｎＰ材料を用いて成長させられる。このコレクタに次いで、ＩｎＧａＡｓの層：ＨＢＴのベース７を成長させるが、それは、普通ベリリウムである不純物を用いて強く正にドープされている。最後の半導体層であるエミッタ９は、ケイ素で中程度に負にドープされているＩｎＡｌＡｓ（ヒ化インジウム・アルミニウム）を用いて成長させる。
【０００６】
このラミネートに似た結晶構造物が完成されると、次いで、図２に例示されたような、様々な層の形状と大きさを規定するために、マスキングとエッチングが行われる。このＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰウエハ構造物は、先ずマスキングされ、次いで、そのＩｎＡｌＡｓ最上層をエッチングするリン酸系の溶液でエッチングされる。次いで、その構造物を再びマスキングし、そしてＩｎＧａＡｓベース層をエッチングする。次いで、この構造物をマスキングし、そして次いで、そのＩｎＰをエッチングする塩酸(“ＨＣｌ”)系の溶液でエッチングする。これら既知の方法のより詳細な説明を望む読者はこの分野の技術文献を参照されたい。
【０００７】
このウエハ上の利用可能な空間(“real estate”)は、恐らく数千個のＨＢＴを収容するのに十分である。かくして、このマスクは、列および行に配列している同一層の幾何学的配置の個々の複数のマスクを含んでおり、非常に多数のＨＢＴおよび、ＨＢＴを含む回路の同時製作が可能になる。これらのＨＢＴは、後にそのウエハから切り離され(“diced”:“さいの目に切られる”)、そして個々の実装(packaging) 用に分離されるか、または半導体アレイに使用するために、その基板上にそのままにして置かれる。本発明を理解するためには、個々のＨＢＴの構造を考慮することだけが必要である。
【０００８】
エッチングが完了すると、サブコレクタ、ベースおよびエミッタ層の上の場所に金属接点が堆積される。金属接点がその上に堆積されるべき領域を除いて、その半導体は、普通、誘電体あるいはポリイミド：プラスチック絶縁体の層を用いて被覆される。この接点金属の堆積後、その金属への伝導線が、その誘電体あるいはポリイミド絶縁体層の上に堆積され、層の上に延びる。
【０００９】
実例としての、図１のＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ・ＨＢＴ中で、基板１は厚さ約 500-600ミクロン、サブコレクタ３は厚さ約 4,000オングストローム(1/10,000 ミクロン）、コレクタ５は厚さ約 4,000オングストローム、ベース７は厚さ約 400オングストロームそしてエミッタ９は厚さ約 2,500オングストロームである。金属接点の厚さは約 2,000オングストロームである。上述の寸法は、そのＨＢＴの各領域の相対的厚さ（もしくは縮尺）を例示している。
【００１０】
このＨＢＴのこれら素子の機能およびその作動理論は、この分野の技術文献に良く記載されており、ここでは繰返して説明しない。基本的には、そのベース、エミッタおよびコレクタに、適切に電気的バイアスをかければ、このＨＢＴは、電子スイッチまたは増幅器として役立つ。実例として、この電子スイッチは、そのベースに適切な水準の電圧がかけられているかどうかに依存して、エミッタとコレクタの間に電流を通したり、通さなかったりする。
【００１１】
高速デジタル用途に用いられる場合、そのデバイスが作動する動作周波数が大きければ大きい程、所定のＨＢＴ設計での良度指数がより高く、より良好である。これら二つの因子の各々についての設計上の留意点は、異質でありそして両立しない。一つの因子を高めると他の因子が軽視されること、そしてその逆も見いだされる。
【００１２】
研究で示されたように、高周波数作動ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）の最も重要な良度指数はｆmax  とｆτ  であり、ここでｆmax  は、単方向性利得(unilateral gain）が１（unity）になる周波数であり、そしてｆτ  は、電流利得遮断周波数(current-gain cutoff frequency）である。ｆmax  の近似式は、（１）
【００１３】
【数１１】
0003730873.tif 000002
【００１４】
であり、式中ＲB  は寄生ベース抵抗(parasitic base resistance）、そしてＣBCはベース‐コレクタ・キャパシタンスである。式（１）は、ｆmax  と、ｆτ  、ＲB  およびＣBCとの関係を示している。ｆmax  を高めるためには、ｆτ  を大きくしなけらばならず、ＲB  とＣBCを最小化しなければならない。
【００１５】
ＲB  は寄生ベース抵抗であり、これは基本的に、このトランジスタのオーム接点抵抗とベース・アクセス抵抗の組合せである。図３は、これら二つの抵抗成分を示す略図である。このベース接触抵抗は、そのベース接点を作製するために用いられた、そのベース層の材料、そのベース層のドーピングおよびオーム金属技術に依存し、そのベース層の厚みには殆ど依存しない。他方、ベース・アクセス抵抗はベース層の厚みに逆比例する。所定の材料およびドーピングで、ベース層が厚いと、ベース・アクセス抵抗が小さくなり、一方、薄いベース層は、大きいアクセス抵抗を有する。従って、ＲB  を低下させるためには、ベース層を厚くしなければならない。
【００１６】
ＣBCはベース‐コレクタ・キャパシタンスである。このキャパシタンスは、そのコレクタ層の厚さ、コレクタ材料の誘電率ετ、およびベース‐コレクタ接合面積の関数である。コレクタ層がより厚く、接合面積がより小さく、そして誘電率がより小さければ、より小さいＣBCが得られる。このベース‐コレクタ接合面積は、図２に例示したベース・メサ幅ｗおよび長さｌで与えられる。
【００１７】
図１に戻って説明すると、電流利得遮断周波数ｆτ  は、そのトランジスタの小信号電流利得が１である周波数である。この遮断周波数は、次の式を用いて推定できる：（２）
【００１８】
【数１２】
0003730873.tif 000003
【００１９】
式中、τECは、エミッタ‐コレクタ電子移動時間である。換言すれば、τECは、これら電子がエミッタ９からサブコレクタ３まで移動するのに要する時間であり、この移動時間は、基本的には、ベース７およびコレクタ５の層の厚さに依存する。層が厚いと、その移動時間はより長くなり、そして層が薄いと、その移動時間はより短くなる。この流れは、図１中に、エミッタ９からサブコレクタ３まで延びている垂直の幅広い突進する矢印として描かれている。かくしてｆτ  を大きくするには、そのベースとコレクタの層の厚みを減らさなければならない。
【００２０】
前述の依存性の関係から、最適のｆmax  とｆτ  を得るための、ＨＢＴの設計に際しての妥協点が明らかになる。大きいｆτ  のためには、そのＨＢＴの構造は薄いベースおよびコレクタ層を有していなければならないが、それはＲB  とＣBCが大きくなることにより、ｆmax  を小さくしてしまう。
【００２１】
低減されたベース‐コレクタ・キャパシタンスを有するＨＢＴを作製する従来技術は、“移動基板”法(“transferred substrate”technique)として知られている。この方法では、そのＨＢＴのエミッタとベ−スは、ＩｎＰウエハの前面の上に作製され、次いで、そのウエハが、担体もしくは代りの基板上の前面の下に取付けられる。次に、元の半導体基板は取外され、そしてコレクタ構造部とその回路の残りの素子は、その代りの（移動）基板上で作製される。この方法は、米国特許第５，３１８，９１６号明細書および、エム．ロッドウエル(M.Rodwell)達の報告：“移動基板ＨＢＴを利用する 48 ＧＨｚデジタルＩＣ”（“48 GHz Digital ICs Using Transferrrd Substrate HBT's”，GaAs IC Symposium Technical Digest,Nov.1998)に説明されている。
【００２２】
このロッドウエル達の方法は、固有の欠点を持っている。その製作方法が複雑なことに加えて、ＨＢＴデバイスがその中に作製される半導体層の熱膨張係数とこの代りの基板の熱膨張係数との間に不一致が見られる。この差は、回路が、この代りの基板上に置かれる場合、アライメント（心合せ）問題を発生し、そして作製される回路のサイズが限定される。
【００２３】
標準的なＨＢＴでは、ベース‐コレクタ・キャパシタンスの多くは、そのベースのオーム接点下の領域で発生する。図１に示されている、垂直の点線６および８と、コレクタ５の右側と左側における各隣接側辺との間に示されているこれらの領域は、コレクタ５中の垂直電流伝導に有意な程度には関与しておらず、そしてベース‐コレクタ・キャパシタンスＣBCの増加にのみ寄与する。従って、これらの領域は余分であると考えられる。コレクタのこれらの余分な領域を除去することにより、アンダーカット・コレクタ構造を有するカンチレバー式（片持ち式）ベースが創られ、そしてそのＣBCは、比較的誘電率の大きい材料（ＩｎＰ中のほぼ１３）を除去することにより実質的に、減らされる。本発明は、この手法による。
【００２４】
ベース‐コレクタ・キャパシタンスを減らすためにコレクタをアンダーカットしてＨＢＴ構造を改良するこのような方法は、ミヤモト、リオス、デンタイ及びチャンドラセクハー(Miyamoto,Rios, Dentai and Chandrasekhar)による“ＧａＩｎＡｓ／ＩｎＰ・ＤＨＢＴ´ｓ中のコレクタおよびサブコレクタのアンダーカットによるベース−コレクタ・キャパシタンスの低減”という標題、の以前の報告:The Electron Devices Letters,Vol.17,No.3,March 1996,pages 97-99、の主題でもある。
【００２５】
ミヤモト達が実用的と考えたこのＨＢＴデバイスでは、このコレクタ層は、その外周の回りを明らかに切り取られており、そのコレクタ材料のかなりの高誘電率材料が除去されている。その結果、得られる構造では堅牢さが不足するので、その除去された材料は、低誘電率の絶縁性材料：その誘電率が約４であるポリイミド、で置換えられ、そして、全体が被覆される。このポリイミドは流体として用いられ（そして後で硬化される）、その半導体の型の上に注がれ、そして全ての隙間に滲み込んで充満し、その半導体の被覆用シートになる。このロッドウエル達のＨＢＴデバイスを完成させるためには、その電気的接点に導線を取付けるための余分の加工が用いられる。即ち、そのポリイミド被覆中に窓（通路）を開けて、そのコレクタ金属とエミッタ金属へのアクセスを可能にするために、酸素プラズマエッチングが行われる。次いで、その硬化されたポリイミド上に、パッド金属(pad metal）が蒸着され、これらの窓を塞いで、そして、この半導体層上の接点金属への電気的接続のためのスルーホール導体を提供する。
【００２６】
一つの欠点として、ポリイミドの誘電率が、そのＨＢＴ（一種または複数）のパッケージ内に密封される可能性のある、またはその雰囲気内でそのＨＢＴが作動される可能性のある、空気あるいは他の従来の気体の誘電率より有意に大きいことである。従って、ミヤモト達により提案されたこのＨＢＴの設計は、その他の方法で可能であると思われるより低いベース‐コレクタ・キャパシタンスＣBCを有しないと考えられる。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、一つの利点として、深くまで達するポリイミド材料で、そのウエハ（および、そのウエハ中のＨＢＴトランジスタ）を平坦化（planarizing）する必要がない。従って、本発明は、そのＨＢＴの素子に電気を通すために、ポリイミド充填物を通してエッチング開口する如何なる必要性もない。もう一つの優位性は、本発明では、本来、ミヤモト達のＨＢＴより低いＣBC、従って、より大きい作動周波数、が得られることである。
【００２８】
さらなる利点として、マスキングの定義の変更は別にして、本発明が必要とするのは、従来技術のＨＢＴにおけるのと同じ材料と同じ加工法を用いるところの現存のＨＢＴ製造技術だけである。
【００２９】
従って、本発明の主要目的は、改善された高周波数性能を有するヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、これまで可能であると考えられていたより低いベース‐コレクタ・キャパシタンスを有するＨＢＴ構造を提供することである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタが、エミッタ、ベースおよびコレクタを含み、そのエミッタ、ベースおよびコレクタの各々は、非長方形の平行四辺形の幾何学的形状を含む。より特定すれば、そのトランジスタは、複数の結晶面
【００３１】
【数１３】
0003730873.tif 000004
【００３２】
を含む結晶性材料から調製されており、そしてその中で、前述の非長方形の平行四辺形の幾何学的形状のエミッタ、ベースおよびコレクタは、該（００１）結晶面（または
【００３３】
【数１４】
0003730873.tif 000005
【００３４】
結晶面）に平行に配向した一対の平行な面および該［０１１］面に平行に配向した第２の平行な面対を含んでいる。結果として、一つの方向では、そのコレクタのサイドエッジは、そのベ−スをアンダーカットしており、そしてその他の方向では、そのコレクタのサイドエッジは、ベースの端から下方に、そしてそのベースエッジの外側に向かって傾斜している。絶縁された電気導線が、このコレクタの傾斜したエッジに沿って延びており、そしてしっかり支えられている。同時に、このベースのアンダーカットは、ベース‐コレクタ・キャパシタンスをかなり低下させる。
【００３５】
上述の論議では、ただ簡単に要約しただけであるが、本発明の前述の目的と追加の目的および利点は、その特性的な構造と共に、本発明の推奨される実施態様の詳細な説明を読み、それに続く本明細書に添付した図面中に提示される図解例を併せれて見れば、この技術分野の習熟者には、より明瞭になるであろう。
【００３６】
【発明の好適な態様の説明】
図４を参照すると、この図は、改良されたＨＢＴトランジスタを上から見た平面図を例示している。便宜上、この図（および、これ以降の図）中の、この新しい構造のＨＢＴの素子には、従来のトランジスタの対応する素子と同じ番号を付けている。サブコレクタ３（および、その下にある基板、図には示さされていない）は、形状は長方形で、図１の従来技術ＨＢＴでの対応する領域より面積が僅かに大きい。この新しいＨＢＴ態様は、この説明に先立って示した発明の背景の中に引用した材料で構成され、そこで説明した常用の従来技術の加工法を使用すること、を認識しておくべきである。このエミッタメサ（エミッタ９およびエミッタ金属１５）およびそのベース金属１３およびベース領域７（例えば、ベースメサ領域）の各々は、非長方形の平行四辺形の形状をしており、その平行四辺形の隣接する辺の間の角度は９０度とは異なっている。
【００３７】
各メサ領域のより長い辺は、ＩｎＰ結晶構造の（００１）面に平行である。より短い辺は、ＩｎＰ結晶構造のその（０１１）面に平行である。この技術分野の習熟者は知っているように、この平行四辺形の幾何学的形状は、従来技術で提供されるこれら素子の長方形の幾何学的形状とはかけ離れている。コレクタ金属１１の形状は三角形である。明らかなように、このＨＢＴの様々な層の形状と寸法は、その平行四辺形の形状を規定するためのレジストおよびそしてエッチング加工工程で用いられるマスクの鏡像である。従って、作製時の、このレジストとエッチング工程で用いられるマスクは、同様の非長方形の平行四辺形の形状をしていなければならない。
【００３８】
図５は、この図４のＡ−Ａ´の線に垂直な、Ｂ−Ｂ´の線に沿って切った側面から見た図４のＨＢＴを例示している。コレクタ５は、そのベース７の下がくり抜かれている。コレクタ５の左および右手のサイドエッジは、側面が垂直である（あるいは外側に向かって僅かに傾斜していてもよい）。内側に向かって（または外側に向かって）(inwardly or outwardly) という用語を用いる場合、内側に向かってとは、そのＨＢＴの中心軸に向かう方向を意味し、外側に向かってとは、その軸から離れる方向を意味すると理解される。コレクタ５の左側の輪郭は、そのベースの左外端から横方向に内側に向かって離れたベース７の下面上の、一つの位置から、サブコレクタ３に向かって垂直に下方に延びている（アンダーカット）。コレクタ５の右側の輪郭は、ベース７の下面上で、そのベースの右側端から、同じく横方向に内側に向かって離れたベース７の下面上の、もう一つの位置から、サブコレクタ３に向かって下に真直ぐ延びている。このアンダーカットにより、ベース−コレクタ・キャパシタンスに寄与するところの、これまで、“むだな物”(“waste”)と見做されていたコレクタの高誘電率材料が除去され、かくしてそのＨＢＴをより高い周波数で作動させることが可能になる。
【００３９】
図６は、図４中のＢ−Ｂ´の線に垂直な線Ａ−Ａ´に沿って切ったＨＢＴの部分側面断面図、従って、垂直方向から見た図５を示している。コレクタ５の外端は、ベース７の対応端から下方に傾斜して、ベースの端から横方向に外側に向かって離れているサブコレクタ３上の一つの位置に向かって延びている。上述の構造は、図７にまとめて例示されており、それを参照しながら、次にさらに説明される。
【００４０】
図７は、図６と同じく、完成してはいるがパッケージされていないＨＢＴの図である。誘電性材料１７（適しているのは、窒化ケイ素）の層が、ベース金属およびエミッタ金属上の、その材料中に隙間を有する半導体ダイの上側を覆っている。図４に示されているコレクタ金属１１は、完成したデバイスの線Ａ‐Ａ´に沿って切られているこの断面図には出てこない。光レジストまたは他のマスキング法を用いて、相互接続金属１９が、その窒化ケイ素誘電体中の開口に、そしてそのトランジスタの絶縁部分の傾斜したサイドエッジに沿って堆積される。上記相互接続１９は、ベースおよびエミッタ接点、１３および１５、それぞれへの電気導線として役立つ。
【００４１】
誰でも気が付くように、この断面図では、コレクタ５（およびサブコレクタ３）のサイドエッジは、外側に向かって下方に傾斜している。コレクタ５の左側の端は、ベース７の左側の端から、外側に向かってそして下方に、サブコレクタ３上の、ベースの左側の端から横方向に離れた位置にまで延びている。ベース７のアンダーカットはない。このコレクタの右側の端も同じように傾斜しており、そして、ベース５の右側の端に対して、左側の端におけるのと同じ相対的関係を有する。この傾斜した端は、窒化ケイ素絶縁層１７およびその傾斜面の上に乗っている相互接続金属１９のためのしっかりした支持体になり、そのＨＢＴが機械的に頑丈であるように保証している。
【００４２】
上記の構造は、本発明の背景の項で前に説明した標準的な製作加工法で達成される。同じように選んだ酸を用い、そして同じ結晶性材料上で操作するのであるが、結果としては、一つの方向では、そのベース層のアンダーカットがあり、そして垂直な方向ではアンダーカットがない代りに、コレクターへに向かって傾斜したサイドエッジが生成される。この幾何学的形状は、結晶の選択的エッチングにより調製される。
【００４３】
ＩｎＰ結晶材料をエッチングする速度は、そのエッチングされる結晶の様々な面の配向に依存し、その意味ではエッチングは均等でないことが以前から知られている。大半の部品について、この知識は、ＨＢＴ作製用のマスクを設計するのに用いられており、そのマスクの複数のエッジは、複数の結晶面に平行になり、その面内では、エッチングにより、そのベース層の下にあるＩｎＰ材料のアンダーカットは起きない（もしくは、極く僅かなアンダーカットが起きる）。出願者が気づいている、先行技術の唯一の例外は、前に引用したミヤモトの文献に説明されている方法であり、その方法は、本発明におけるように、そのベース層を慎重にアンダーカットすることを必要とする。
【００４４】
ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ構造物は、その材料（ＩｎＧａＡｓまたはＩｎＰ）とその結晶面に依存して、選択的に、塩酸(“ＨＣｌ”)ベースの酸溶液でエッチングされる性質を有している。この選択的エッチングを例示するために、図８を参照すると、この図は、矢印で示した結晶配向とそのウエハにパターン化された八角形２３を有するＩｎＰウエハ２１の上面図を例示している。そのウエハをエッチングすると、その八角形を形成する材料の直接関係する層の八角形小面のエッジが、図９、１０および１１の一部断面図に例示されているように現れる。これら図は、３つの材料層、ＩｎＧａＡｓで形成されたサブコレクタの上部、ＩｎＰで形成されたコレクタ及びＩｎＧａＡｓで形成されたベース、が示されている。ＩｎＧａＡｓで形成されたエミッタ層は、これら断面図からは省略され、図示していない。図９、１０および１１の断面は、それぞれ、そのウエハの面
【００４５】
【数１５】
0003730873.tif 000006
【００４６】
のプロフィールを示している。示されてはいないが、反対の面についても同じプロフィールが得られる。
図４‐７のＨＢＴ中の前記のプロフィールを得るために、そのＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰウエハ構造物は、先ず、その最上部のＩｎＡｌＡｓおよびＩｎＧａＡｓ層をエッチングし、そしてＩｎＰの層で止まるリン酸ベースの溶液でエッチングされる。次いで、この構造物は、そのＩｎＰ層をエッチングするが上のＩｎＡｌＡｓおよびＩｎＧａＡｓ層をエッチングしないＨＣｌベースの溶液でエッチングされる。認識されるように、上述の選択的エッチングは、普通のバイポーラ・トランジスタ構造（ホモ接合）では、三つの異なる層で、その材料が同じであるから不可能である。
【００４７】
上述のウエハ構造は、ＨＢＴの作製に用いられる構造である。ＩｎＧａＡｓ層は、そのＨＢＴのベース（図５の７）に対応し、そのＩｎＰ層はそのコレクタ（図５の５）に対応し、そして、より下のＩｎＧａＡｓ層は、そのＨＢＴのサブコレクタ（図５の３）に対応する。エミッタに対応する上部のＩｎＡｌＡｓ層は図示されていない。
【００４８】
図９は、従来の構造のＨＢＴのプロフィールと認められる。アンダーカットを必要とするＨＢＴの面は、［００１］面に（もしくは、向い側の
【００４９】
【数１６】
0003730873.tif 000007
【００５０】
面に）平行でなければならない。これは、ミヤモト達の広報に提案された構造中そして本発明中で用いられている配向であり；そしてその金属ステップの被覆のための傾斜を必要とする面は、［０１１］面に（もしくは、向い側の
【００５１】
【数１７】
0003730873.tif 000008
【００５２】
面に）に平行でなければならない。これら多様な層のマスクは、前に説明したように結晶性構造の複数の面に沿って配向した側面を有する平行四辺形の形状をしていなければならなず；そしてこれらのマスクは、説明されたエッチングに先立って、製作過程のマスキング工程時に、その結晶の各面と揃って並ぶように適切に配向されていなければならない。
【００５３】
明らかなように、本発明は、そのベースのアンダーカットを用いていないＨＢＴと同じ物理的堅牢さを有し、そしてミヤモト達の公報で提案されたＨＢＴ構造で得られる低いベース‐コレクタ・キャパシタンスを有するＨＢＴを得るという目的を達成する。非常に優れた実用性能を有するＨＢＴが達成される。
【００５４】
本発明は、ＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ・ＨＢＴトランジスタと関連させて説明されたが、この技術分野の習熟者なら認めるであろうように、本発明は、異なる各層が、その要求されるエッチング物を作るために異なるエッチング剤を必要とするところの結晶性材料中で作製される全てのヘテロ接合タイプのトランジスタに適用できる。
【００５５】
上述の本発明の推奨される実施態様の説明は、この技術分野の習熟者が本発明を実施し、そして応用するために十分詳細であると信じられる。しかし、上述の目的のために提出されたこれら構成成分の詳細は、本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、これら構成成分および他のそれらの修正物と同等の物ならいくら多くても、その全てが本発明の範囲内に入るであろうことが、本明細書を読むこの技術分野の習熟者に明らかになるであろうことが明確に理解される。かくして本発明は、添付された特許請求の全範囲内で広義に解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の背景の一部として提示された、側面から見た、従来技術のＨＢＴを例示している。
【図２】図２は、真上から見た、図１の従来技術のＨＢＴを例示している。
【図３】図３は、本発明の背景の一部として提示された、従来のＨＢＴの一部を絵画的に例示した図である。
【図４】図４は、真上から見た、本発明のＨＢＴの一つの態様を例示している。
【図５】図５は、図４のＢ−Ｂ´の線に沿って切った断面に垂直な、図４のＨＢＴの断面図を例示している。
【図６】図６は、図４中のＡ−Ａ´の線に沿って切った図５の断面に垂直な、そのＨＢＴのもう一つの断面図を例示している。
【図７】図７は、相互接続金属および絶縁性材料が正しく取付けられている、完成してはいるがパッケージされていないＨＢＴの（図６の図に対応する）一つの断面図を例示している。
【図８】図８は、本発明の基礎となる理論を理解する助けになる結晶性半導体ウエハを絵画的に例示した図である。
【図９】図９は、選択的エッチングの効果を明瞭に示すために、図８のウエハの結晶構造の異なる面に沿って切った断面を示す部分側面図である。
【図１０】図１０は、選択的エッチングの効果を明瞭に示すために、図８のウエハの結晶構造の異なる面に沿って切った断面を示す部分側面図である。
【図１１】図１１は、選択的エッチングの効果を明瞭に示すために、図８のウエハの結晶構造の異なる面に沿って切った断面を示す部分側面図である。
【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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