以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
[実施の形態1]
はじめに、本発明の実施の形態1について図1を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態1におけるヘテロ接合バイポーラトランジスタの構成を示す断面図である。
このヘテロ接合バイポーラトランジスタは、まず、半絶縁性InPからなる基板101上に形成されたn+−InPからなるサブコレクタ層102と、サブコレクタ層102の上に形成されたn−InPからなる第1コレクタ層103と、第1コレクタ層103の上に形成されたアンドープInAlGaAsからなる第2コレクタ層104と、第2コレクタ層104の上に形成されたアンドープInGaAsからなる第3コレクタ層105とを備える。なお、第2コレクタ層104は、InGaAsPから構成してもよい。
また、第3コレクタ層105の上に形成されたp+−InGaAsからなるベース層106と、ベース層106の上に形成されたアンドープInPからなるエミッタ層107と、エミッタ層107の上に形成されたn+−InGaAsからなるエミッタコンタクト層108とを備える。
上述した各層は、よく知られたエピタキシャル成長法などにより上記順序で成長させて積層することで形成したものである。また、平面視で、各コレクタ層およびベース層106は、サブコレクタ層102より小さい面積とされ、エミッタ層107は、ベース層106より小さい面積とされ、エミッタコンタクト層108は、エミッタ層107より小さい面積とされたメサ形状とされている。
なお、実施の形態1では、第2コレクタ層104,第3コレクタ層105,およびベース層106は、同一の面積とし、また、これらの面積は、第1コレクタ層103より大きく、サブコレクタ層102より小さい範囲としている。従って、第2コレクタ層104,第3コレクタ層105,およびベース層106は、周辺部に、第1コレクタ層103の終端部より外側に差し出た庇状の部分を備える。
また、こ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108の上に、タングステンを主成分とする第1エミッタ電極109が形成され、第1エミッタ電極109の上には、Pt/Ti/Pt/Au構造の第2エミッタ電極112が形成され、第2エミッタ電極112には、配線117が接続している。
また、ベース層106には、Pt/Ti/Pt/Au構造のベース電極110が接続して形成され、サブコレクタ層102には、コレクタ電極115が接続して形成されている。エミッタ層107形成領域より外側の領域のベース層106上にベース電極110が形成されている。また、ベース層106(第1コレクタ層103)形成領域より外側のサブコレクタ層102上にコレクタ電極115が形成されている。
加えて、実施の形態1のヘテロ接合バイポーラトランジスタは、まず、エミッタコンタクト層108の側面、エミッタコンタクト層108形成領域より外側のエミッタ層107上面を覆って形成された窒化シリコンからなる第1保護層111を備える。
また、第1保護層111の外側側面、エミッタ層107形成領域およびベース電極110形成領域以外のベース層106の上面を覆って形成されたベンゾシクロブテン(BCB)からなる第2保護層113を備える。加えて、第2保護層113の外側側面、第1コレクタ層103,第2コレクタ層104,第3コレクタ層105,ベース層106の側面、第2コレクタ層104の庇部の基板101側の下面を覆って形成された窒化シリコンからなる第3保護層114を備える。なお、実施の形態1では、上記保護層を含めた素子全体を埋め込む状態に第4保護層116を形成している。第4保護層116は、例えば、BCBから構成している。
このように、実施の形態1では、まず、素子自体が完成した状態で露出しているエミッタ層107の表面(上面)が窒化シリコンからなる第1保護層111に被覆されている。実施の形態1では、エミッタ層107の上にエミッタコンタクト層108を形成しており、エミッタコンタクト層108の形成領域以外のエミッタ層107の上面が、素子自体が完成した状態で露出しているエミッタ層107の上面となる。
また、素子自体が完成した状態で露出している、エミッタ層107の側面,ベース層106の上面が、BCBから構成された第2保護層113に被覆されている。ベース層106の上面には、エミッタ層107およびベース電極110が形成されており、これらの形成領域以外のベース層106の上面が、素子自体が完成した状態で露出しているベース層106の上面となる。
また、素子自体が完成した状態で露出しているベース層106および各コレクタ層の側面、および庇部の下面が、窒化シリコンからなる第3保護層114に被覆されている。
このように、まず、ベース層106および各コレクタ層の側面が窒化シリコンからなる保護層で被覆されているので、ベース・コレクタメサの表面(側面)は、安定化されたものとなる。この結果、耐圧向上のためにコレクタ層を厚く形成する必要がなくなり、電子走行時間の増加を招くことが無く、fTの低下を引き起こすことがない。実施の形態1によれば、コレクタ層の全層厚を400nmにすればBVCEO>10Vとなることが予測される。
また、ベース電極110は、エミッタ層107と接触することなく完全に分離して形成されているので、電流利得の大きな劣化を伴うことなく、エミッタメサ・ベース間距離を、例えば、0.25μmと非常に小さくすることができ、ベース・コレクタ容量を低減することができる。このことにより、fTの向上が実現できる。例えば、ベース層の層厚を30nm、InGaAs/InAlGaAs/InPの構造としたコレクタ層の層厚を400nmとし、エミッタ・ベース間距離を0.25μmとした場合、電流利得>60,電流利得遮断周波数fT>170GHz,最大発振周波数fmax>250GHzを実現することが可能となり、変調器ドライバーのポストアンプに必要な耐圧(BVCEO>10V)を維持しつつ、高電流利得と高速動作に優れたトランジスタ特性が実現できる。
また、ベース層106の表面には、第1保護層111および第3保護層114が接触することがなく、ベース層106の表面に窒化シリコンが接触することがない。このため、窒化シリコンが直接堆積されたことによるベース層106の表面における再結合電流の増加が発生せず、電流利得の劣化が発生しない。
以上に説明したように、実施の形態1によれば、InP系のHBTで、高い電流利得、高速動作および高耐圧特性が同時に実現できるようになる。
以下、実施の形態1におけるヘテロバイポーラトランジスタの製造方法について、図2A〜図2Jを用いて説明する。図2A〜図2Jは、本発明の実施の形態1におけるヘテロバイポーラトランジスタの製造方法を説明する各製造工程における断面の状態を示す構成図である。
まず、図2Aに示すように、半絶縁性InPからなる基板101の上に、n+−InP層102a、n−InP層103a、アンドープのInAlGaAs層104a、アンドープのInGaAs層105a、p+−InGaAs層106a、アンドープのInP層107a、n+−InGaAs層108aを、例えば、公知の有機金属気相成長法により上記順序でエピタキシャル成長して形成する。また、n+−InGaAs層108aの上に、例えばスパッタ法および真空蒸着法などにより、タングステンを主成分とする金属を堆積して電極金属層109aを形成する。
次に、公知のリソグラフィ技術およびエッチング技術により電極金属層109aおよびn+−InGaAs層108aをメサ形状にパタニングし、図2Bに示すように、InP層107aの上にエミッタコンタクト層108および第1エミッタ電極109を形成する。
例えば、まず、平面視で1辺が0.5μm程度の矩形のレジストパタンを電極金属層109aの上に形成する。次いで、形成したレジストパタンをマスクとしてSF6ガスを用いた反応性イオンエッチング(Reactive ion etching:RIE)により、電極金属層109aを選択的にエッチングすることで、第1エミッタ電極109が形成できる。
また、引き続き、レジストパタンおよび第1エミッタ電極109をマスクとし、Cl2ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、層厚方向に一部のn+−InGaAs層108aを選択的にエッチング除去し、更に、ウエットエッチングにより層厚方向に残りのn+−InGaAs層108aをエッチング除去することで、エミッタコンタクト層108が形成できる。Cl2ガスを用いた反応性イオンエッチングでは、層厚方向に8割程度n+−InGaAs層108aをエッチングすればよい。以上のことにより、所定のメサ形状に、第1エミッタ電極109およびエミッタコンタクト層108が形成できる。この段階で形成されたメサ形状を第1メサとする。
次に、第1メサを含むInP層107aの上に、スパッタ法またはプラズマCVD法などの堆積法により、窒化シリコンを堆積して窒化シリコン膜を形成する。例えば、膜厚150nm程度に窒化シリコン膜を形成する。次に、上記第1メサより広い面積のフォトレジストパタンを、上記第1メサの部分の上部にあたる窒化シリコン膜の上に形成する。このフォトレジストパタンの形成領域は、第1メサの周囲の外部ベースの領域を覆う範囲とする。従って、上記フォトレジストパタンは、第1エミッタ電極109の上部にあたる中央部に、開口部を備えたものとなる。
上述したフォトレジストパタンを形成した後、このフォトレジストパタンをマスクとし、SF6ガスを用いた反応性イオンエッチングにより窒化シリコン膜を選択的にエッチング除去し、図2Cに示すように、第1保護層111を形成する。第1保護層111により、エミッタコンタクト層108の側面、エミッタコンタクト層108形成領域より外側のエミッタ層107上面が覆われた状態とする。また、上記フォトレジストパタンを用い、塩酸系エッチャントを用いたウエットエッチングによりInP層107aを選択的にエッチングしてパタニングし、図2Cに示すように、エミッタ層107を形成する。以上のことにより、所定のメサ形状に、エミッタ層107が形成できる。この段階で形成されたメサ形状を第2メサとする。
次に、エミッタ層107形成などに用いたフォトレジストパタンを除去した後、新たに、第2エミッタ電極112およびベース電極110の形成領域に開口部を備えるマスクパタンを形成し、この上に、Au,Pt,Ti,Ptを順次に蒸着して堆積し、Pt/Ti/Pt/Au構造の金属層を形成する。次いで、金属層の下に形成してあるマスクパタンを除去するリフトオフにより開口部に金属を残すことで、図2Cに示すように、ベース電極110および第2エミッタ電極112を形成する。p+−InGaAs層106a表面のベース電極110が形成される箇所の近傍には、エミッタ層107および第1保護層111による段差があり、上述したリフトオフが比較的容易に行える。
次に、第1保護層111で覆われた第1メサ,第2メサの部分、およびベース電極110,第2エミッタ電極112を含むp+−InGaAs層106aの上に、BCBをスピンコート法またはスプレーコート法により塗布して熱硬化することで、図2Dに示すように、第2保護層113を形成する。第2保護層113は、例えば、層厚50nm程度とすればよい。
次に、ベース電極110が形成されている領域を含む所定の範囲を覆うフォトレジストパタンを形成し、このフォトレジストパタンをマスクとし、まず、第2保護層113を選択的に除去して所定の領域を覆う状態に形成する。また、p+−InGaAs層106a,InGaAs層105a,InAlGaAs層104aを選択的に除去し、図2Eに示すように、ベース層106,第3コレクタ層105,および第2コレクタ層104を形成する。以上のことにより、所定のメサ形状に、ベース層106,第3コレクタ層105,および、第2コレクタ層104が形成できる。この段階で形成されたメサ形状を第3メサとする。
また、n−InP層103aを選択的に除去し、図2Eに示すように、第1コレクタ層103を形成する。ここで、例えば、n−InP層103aを、いわゆるオーバーエッチングすることで、第1コレクタ層103を、ベース層106,第3コレクタ層105,および、第2コレクタ層104より小さい面積に形成する。以上のことにより、所定のメサ形状に、第1コレクタ層103が形成できる。この段階で形成されたメサ形状を第4メサとする。
ここで、上述したように、第1コレクタ層103は、ベース層106(第3コレクタ層105,第2コレクタ層104)より小さな面積としている。例えば、第1〜第4メサは、平面視矩形に形成され、各メサの1辺の長さが、第1メサ<第2メサ<第3メサ>第4メサとされている。このように、第1コレクタ層103の平面視の面積を第3コレクタ層105,第2コレクタ層104より小さくすることで、BCメサ(第3メサ,第4メサ)端のInGaAsからなる第3コレクタ層105にかかる電界強度が緩和されるようになる。
上述したようにInGaAs/InAlGaAs/InPの積層構造としたコレクタの場合、バンドギャップの小さいInGaAsコレクタ層におけるトンネル電流で耐圧が決定され、特にBCメサ端のInGaAsコレクタ層の電界強度を下げることが重要となるからである。
以上のように第3メサおよび第4メサを形成した後、図2Fに示すように、第2保護層113の外側側面、第1コレクタ層103,第2コレクタ層104,第3コレクタ層105,ベース層106の側面、第2コレクタ層104の庇部の基板101側の下面を覆う状態に、窒化シリコンからなる第3保護層114を形成する。この段階では、第3保護層114は、n+−InP層102aの表面の全域に形成される。例えば、プラズマCVD法により窒化シリコンを厚さ100nm程度に堆積することで、第3保護層114を形成すればよい。
次いで、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により第3保護層114をパタニングし、図2Gに示すように、各メサが形成されている領域より大きな面積の所定の領域の周囲を除去し、n+−InP層102aの表面を露出させる。次に、図2Gに示すように、露出させたn+−InP層102aの表面に、オーミック接続するコレクタ電極115を形成する。例えば、よく知られたリフトオフ法によりコレクタ電極115を形成すればよい。
次に、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によりn+−InP層102aをパタニングし、図2Hに示すように、サブコレクタ層102を形成する。サブコレクタ層102は、ベース層106(第3メサ)より大きな面積のメサ形状とする。この段階で形成されたメサ形状を、第5メサとする。
次に、図2Iに示すように、第5メサ,第4メサ,第3メサ,第2メサ,および第1メサからなる素子部を埋め込む状態に第4保護層116を形成する。例えば、BCBをスピンコート法により塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜を熱硬化させ、CF系ガスによるRIEによりエッチバックし、第2エミッタ電極112上部の第3保護層114の上面を露出させた状態とすればよい。第4保護層116は、第1保護層111,第2保護層113,第3保護層114が形成された素子部を埋め込む状態に形成する。
次に、第4保護層116,第3保護層114をこれらの上面よりエッチバックして第2エミッタ電極112上部の第2保護層113の上面を露出させ、引き続き、第4保護層116,第3保護層114,および第2保護層113をこれらの上面よりエッチバックし、図2Jに示すように、第2エミッタ電極112の上部を露出させる。この後、図1に示すように、第2エミッタ電極112に接続する配線117を形成すれば、実施の形態1におけるヘテロ接合バイポーラトランジスタが得られる。
[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2について図3A〜図3Jを用いて説明する。図3A〜図3Jは、本発明の実施の形態2におけるヘテロバイポーラトランジスタの製造方法を説明する各製造工程における断面の状態を示す構成図である。
まず、図3Aに示すように、半絶縁性InPからなる基板201の上に、n+−InP層202a、n−InP層203a、p+−GaAsSb層204a、アンドープのInP層205a、n+−InGaAs層206aを、例えば、公知の有機金属気相成長法により上記順序でエピタキシャル成長して形成する。また、n+−InGaAs層206aの上に、例えばスパッタ法および真空蒸着法などにより、タングステンを主成分とする金属を堆積して電極金属層207aを形成する。
次に、公知のリソグラフィ技術およびエッチング技術により電極金属層207aおよびn+−InGaAs層206aをメサ形状にパタニングし、図3Bに示すように、InP層205aの上にエミッタコンタクト層206および第1エミッタ電極207を形成する。
例えば、まず、平面視で1辺が0.5μm程度の矩形のレジストパタンを電極金属層207aの上に形成する。次いで、形成したレジストパタンをマスクとしてSF6ガスを用いたRIEにより、電極金属層207aを選択的にエッチングすることで、第1エミッタ電極207が形成できる。
また、引き続き、レジストパタンおよび第1エミッタ電極207をマスクとし、Cl2ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、層厚方向に一部のn+−InGaAs層206aを選択的にエッチング除去し、更に、ウエットエッチングにより層厚方向に残りのn+−InGaAs層206aをエッチング除去することで、エミッタコンタクト層206が形成できる。Cl2ガスを用いた反応性イオンエッチングでは、層厚方向に8割程度n+−InGaAs層206aをエッチングすればよい。以上のことにより、所定のメサ形状に、第1エミッタ電極207およびエミッタコンタクト層206が形成できる。この段階で形成されたメサ形状を第1メサとする。
次に、第1メサを含むInP層205aの上に、スパッタ法またはプラズマCVD法などの堆積法により、窒化シリコンを堆積して窒化シリコン膜を形成する。例えば、膜厚150nm程度に窒化シリコン膜を形成する。次に、上記第1メサより広い面積のフォトレジストパタンを、上記第1メサの部分の上部にあたる窒化シリコン膜の上に形成する。このフォトレジストパタンの形成領域は、第1メサの周囲の外部ベースの領域を覆う範囲とする。従って、上記フォトレジストパタンは、第1エミッタ電極207の上部にあたる中央部に、開口部を備えたものとなる。
上述したフォトレジストパタンを形成した後、このフォトレジストパタンをマスクとし、SF6ガスを用いた反応性イオンエッチングにより窒化シリコン膜を選択的にエッチング除去し、図3Cに示すように、第1保護層209を形成する。第1保護層209により、エミッタコンタクト層206の側面、エミッタコンタクト層206形成領域より外側のエミッタ層205上面が覆われた状態とする。また、上記フォトレジストパタンを用い、塩酸系エッチャントを用いたウエットエッチングによりInP層205aを選択的にエッチングしてパタニングし、図3Cに示すように、エミッタ層205を形成する。以上のことにより、所定のメサ形状に、エミッタ層205が形成できる。この段階で形成されたメサ形状を第2メサとする。
次に、エミッタ層205形成などに用いたフォトレジストパタンを除去した後、新たに、第2エミッタ電極およびベース電極の形成領域に開口部を備えるマスクパタンを形成し、この上に、Au,Pt,Ti,Ptを順次に蒸着して堆積し、Pt/Ti/Pt/Au構造の金属層を形成する。次いで、金属層の下に形成してあるマスクパタンを除去するリフトオフにより開口部に金属を残すことで、図3Cに示すように、ベース電極208および第2エミッタ電極210を形成する。p+−GaAsSb層204a表面のベース電極208が形成される箇所の近傍には、エミッタ層205および第1保護層209による段差があり、上述したリフトオフが比較的容易に行える。
次に、第1保護層209で覆われた第1メサ,第2メサの部分、およびベース電極208,第2エミッタ電極210を含むp+−GaAsSb層204aの上に、BCBをスピンコート法またはスプレーコート法により塗布して熱硬化することで、図3Dに示すように、第2保護層211を形成する。第2保護層211は、例えば、層厚50nm程度とすればよい。
次に、ベース電極208が形成されている領域を含む所定の範囲を覆うフォトレジストパタンを形成し、このフォトレジストパタンをマスクとし、まず、第2保護層211を選択的に除去して所定の領域を覆う状態に形成する。また、p+−GaAsSb層204aを選択的に除去し、図3Eに示すように、ベース層204を形成する。実施の形態2では、ベース層204は、GaAsSbから構成されることになる。以上のことにより、所定のメサ形状に、ベース層204が形成できる。この段階で形成されたメサ形状を第3メサとする。
また、n−InP層203aを選択的に除去し、図3Eに示すように、コレクタ層203を形成する。コレクタ層203は、平面視で基板201の側に行くほど面積が小さくなる逆テーパ形状に形成する。例えば、n−InP層203aをウエットエッチングすることで、ウエットエッチングにおける結晶異方性により、コレクタ層203は、基板101の平面に対して垂直な断面視で逆テーパ形状にすることができる。以上のことにより、所定のメサ形状に、コレクタ層203が形成できる。この段階で形成されたメサ形状を第4メサとする。なお、このように逆テーパ形状とすることで、BCメサ端におけるInPからなるベース側のコレクタ層203にかかる電界強度を緩和させることができ、耐圧特性が向上できる。
以上のように第3メサおよび第4メサを形成した後、図3Fに示すように、第2保護層211の外側側面、コレクタ層203の側面、ベース層204の側面を覆う状態に、窒化シリコンからなる第3保護層212を形成する。この段階では、第3保護層212は、n+−InP層202aの表面の全域に形成される。例えば、プラズマCVD法により窒化シリコンを厚さ100nm程度堆積することで、第3保護層212を形成すればよい。
次いで、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により第3保護層212をパタニングし、図3Gに示すように、各メサが形成されている領域より大きな面積の所定の領域の周囲を除去し、n+−InP層202aの表面を露出させる。次に、図3Gに示すように、露出させたn+−InP層202aの表面に、オーミック接続するコレクタ電極213を形成する。例えば、よく知られたリフトオフ法によりコレクタ電極213を形成すればよい。
次に、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によりn+−InP層202aをパタニングし、図3Hに示すように、サブコレクタ層202を形成する。サブコレクタ層202は、ベース層204(第3メサ)より大きな面積のメサ形状とする。この段階で形成されたメサ形状を、第5メサとする。
次に、図3Hに示すように、第5メサ,第4メサ,第3メサ,第2メサ,および第1メサからなる素子部を埋め込む状態に第4保護層214を形成する。例えば、BCBをスピンコート法により塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜を熱硬化させ、CF系ガスによるRIEによりエッチバックし、第2エミッタ電極210上部の第3保護層212の上面を露出させた状態とすればよい。第4保護層214は、第1保護層209,第2保護層211,第3保護層212が形成された素子部を埋め込む状態に形成する。
次に、第4保護層214,第3保護層212をこれらの上面よりエッチバックして第2エミッタ電極210上部の第2保護層211の上面を露出させ、引き続き、第4保護層214,第3保護層212,および第2保護層211をこれらの上面よりエッチバックし、図3Iに示すように、第2エミッタ電極210の上部を露出させる。この後、図3Jに示すように、第2エミッタ電極210に接続する配線215を形成すれば、実施の形態2におけるヘテロ接合バイポーラトランジスタが得られる。
上述した実施の形態2におけるヘテロ接合バイポーラトランジスタは、まず、半絶縁性InPからなる基板201上に形成されたn+−InPからなるサブコレクタ層202と、サブコレクタ層202の上に形成されたn−InPからなるコレクタ層203と、コレクタ層203の上に形成されたp+−GaAsSbからなるベース層204と、ベース層204の上に形成されたアンドープInPからなるエミッタ層205と、エミッタ層205の上に形成されたn+−InGaAsからなるエミッタコンタクト層206とを備える。なお、ベース層204は、GaAsSbに限らず、AlGaAsSbまたはInGaAsSbから構成しても同様である。
上述した各層は、前述したように、よく知られたエピタキシャル成長法などにより上記順序で成長させて積層することで形成したものである。また、平面視で、コレクタ層203およびベース層204は、サブコレクタ層202より小さい面積とされ、エミッタ層205は、ベース層204より小さい面積とされ、エミッタコンタクト層206は、エミッタ層205より小さい面積とされたメサ形状とされている。なお、実施の形態2では、コレクタ層203を断面視逆テーパ形状としている。
また、こ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206の上に、タングステンを主成分とする第1エミッタ電極207が形成され、第1エミッタ電極207の上には、Pt/Ti/Pt/Au構造の第2エミッタ電極210が形成され、第2エミッタ電極210には、配線215が接続している。
また、ベース層204には、Pt/Ti/Pt/Au構造のベース電極208が接続して形成され、サブコレクタ層202には、コレクタ電極213が接続して形成されている。エミッタ層205形成領域より外側の領域のベース層204上にベース電極208が形成されている。また、ベース層204(コレクタ層203)形成領域より外側のサブコレクタ層202上にコレクタ電極213が形成されている。
加えて、実施の形態2のヘテロ接合バイポーラトランジスタは、まず、エミッタコンタクト層206の側面、エミッタコンタクト層206形成領域より外側のエミッタ層205上面を覆って形成された窒化シリコンからなる第1保護層209を備える。
また、第1保護層209の外側側面、エミッタ層205形成領域およびベース電極208形成領域以外のベース層204の上面を覆って形成されたBCBからなる第2保護層211を備える。加えて、第2保護層211の外側側面、コレクタ層203の側面、ベース層204の側面を覆って形成された窒化シリコンからなる第3保護層212を備える。なお、実施の形態2では、上記保護層を含めた素子全体を埋め込む状態に第4保護層214を形成している。第4保護層214は、例えば、BCBから構成している。
このように、実施の形態2でも、まず、素子自体が完成した状態で露出しているエミッタ層205の表面(上面)が窒化シリコンからなる第1保護層209に被覆されている。実施の形態2でも、エミッタ層205の上にエミッタコンタクト層206を形成しており、エミッタコンタクト層206の形成領域以外のエミッタ層205の上面が、素子自体が完成した状態で露出しているエミッタ層205の上面となる。
また、素子自体が完成した状態で露出している、エミッタ層205の側面,ベース層204の上面が、BCBから構成された第2保護層211に被覆されている。ベース層204の上面には、エミッタ層205およびベース電極208が形成されており、これらの形成領域以外のベース層204の上面が、素子自体が完成した状態で露出しているベース層204の上面となる。
また、素子自体が完成した状態で露出しているベース層204およびコレクタ層203の側面が、窒化シリコンからなる第3保護層212に被覆されている。
このように、まず、ベース層204およびコレクタ層203の側面が窒化シリコンからなる保護層で被覆されているので、ベース・コレクタメサの表面(側面)は、安定化されたものとなる。この結果、耐圧向上のためにコレクタ層を厚く形成する必要がなくなり、電子走行時間の増加を招くことが無く、fTの低下を引き起こすことがない。
また、ベース電極208は、エミッタ層205と接触することなく完全に分離して形成されているので、電流利得の大きな劣化を伴うことなく、エミッタメサ・ベース間距離を、例えば、0.25μmと非常に小さくすることができ、ベース・コレクタ容量を低減することができる。このことにより、fTの向上が実現できる。
また、ベース層204の表面には、第1保護層209および第3保護層212が接触することがなく、ベース層204の表面に窒化シリコンが接触することがない。このため、窒化シリコンが直接堆積されたことによるベース層204の表面における再結合電流の増加が発生せず、電流利得の劣化が発生しない。
上述したように、実施の形態2においても、InP系のHBTで、高い電流利得、高速動作および高耐圧特性が同時に実現できるようになる。
以上に説明した本発明は、半絶縁性のInPからなる基板と、基板の上に形成された化合物半導体からなるサブコレクタ層と、サブコレクタ層の上にサブコレクタ層より小さな面積で形成された化合物半導体からなるコレクタ層と、コレクタ層の上に形成された化合物半導体からなるベース層と、ベース層の上にベース層より小さな面積で形成されたベース層とは異なる化合物半導体からなるエミッタ層と、エミッタ層の上にエミッタ層より小さな面積で形成された化合物半導体からなるエミッタコンタクト層と、コレクタ層の周囲のサブコレクタ層の上に形成されたコレクタ電極と、エミッタ層の周囲のベース層の上に形成されたベース電極と、エミッタコンタクト層の上に形成されたエミッタ電極とを備えるInP系のヘテロ接合バイポーラトランジスタに対してなされたものである。
上述した構成のヘテロ接合バイポーラトランジスタにおいて、本発明では、エミッタコンタクト層の側面,エミッタコンタクト層の形成領域より外側のエミッタ層の上面を覆って形成された窒化シリコンからなる第1保護層と、第1保護層の外側側面,エミッタ層の形成領域およびベース電極の形成領域以外のベース層の上面を覆って形成されたベンゾシクロブテンからなる第2保護層と、第2保護層の外側側面,コレクタ層の側面,ベース層の側面を覆って形成された窒化シリコンからなる第3保護層とを設けたところに特徴がある。
このような特徴を備える本発明によれば、まず、ベース層およびコレクタ層の側面が窒化シリコンからなる第3保護層で被覆されているので、ベース・コレクタメサの表面(側面)は、安定化されたものとなる。この結果、耐圧向上のためにコレクタ層を厚く形成する必要がなくなり、電子走行時間の増加を招くことが無く、fTの低下を引き起こすことがない。
また、ベース電極は、エミッタ層と接触することなく完全に分離して形成されているので、電流利得の大きな劣化を伴うことなく、エミッタメサ・ベース間距離を非常に小さくすることができ、ベース・コレクタ容量を低減することができる。このことにより、fTの向上が実現できる。
また、ベース層の表面には、窒化シリコンからなる第1保護層および第3保護層が接触することがなく、ベース層の表面に窒化シリコンが接触することがないので、ベース層の表面における再結合電流の増加が発生せず、電流利得の劣化が発生しない。
以上のことにより、本発明によれば、InP系のHBTで、高い電流利得、高速動作および高耐圧特性が同時に実現できるようになる。
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、InP系の各化合物半導体層は、有機金属気相成長法に限らず、分子線エピタキシャル成長により形成してもよい。実施の形態1では、第2コレクタ層および第3コレクタ層を設けるようにしたが、これらを第1コレクタ層からベース層にかけて組成が変化する1つの組成遷移層としてもよい。また、実施の形態2における逆テーパ形状としたコレクタ層においても、基板側からベース層の側にかけてバンドギャップエネルギーが小さくなるような組成遷移の状態としてもよい。