JPS6065567A - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents
化合物半導体装置の製造方法Info
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- JPS6065567A JPS6065567A JP17308583A JP17308583A JPS6065567A JP S6065567 A JPS6065567 A JP S6065567A JP 17308583 A JP17308583 A JP 17308583A JP 17308583 A JP17308583 A JP 17308583A JP S6065567 A JPS6065567 A JP S6065567A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は化合物半導体素子の製造方法に関する。
砒化ガリウム等の■−V族化合物半導体は、シリコンに
比べ、電子速度が太きいため、高速素子に適した材料と
して注目されている。さらにMBE法やMOCVD法に
より、精密に制御されたエピタキシャル成長が可能とす
り、高速バイポーラトランジスタkI−V族化合物半導
体で作成する事が考えられる。この様な、化合物半導体
バイボーラトランジスタヲ製造する一方法を第1図から
第3図を用いて説明する。第1図に示す様に 、+Ga
As基板1上に1MBE法によって。形GaAs層。
比べ、電子速度が太きいため、高速素子に適した材料と
して注目されている。さらにMBE法やMOCVD法に
より、精密に制御されたエピタキシャル成長が可能とす
り、高速バイポーラトランジスタkI−V族化合物半導
体で作成する事が考えられる。この様な、化合物半導体
バイボーラトランジスタヲ製造する一方法を第1図から
第3図を用いて説明する。第1図に示す様に 、+Ga
As基板1上に1MBE法によって。形GaAs層。
flttm、P形GaAs I脅3 f 0.1 μm
、 n形入1o、aGa O,? A、sIN 4 k
0.2μm、n形GaAs層5を0.1μm成長する
。
、 n形入1o、aGa O,? A、sIN 4 k
0.2μm、n形GaAs層5を0.1μm成長する
。
次に、第2図に示す様に、ホトレジスト6とS i02
膜7をマスクにして1Mgイオン8をイオン注入し、ホ
トレジスト6と5i02膜7を除去した後、 AsH3
分圧を含んだN2雰囲気中で、65C110分間の熱処
理をし、イオン注入による損傷を回復しP影領域9を形
成する。第3図に示す様にCVD法にょシ5iOz膜1
0を堆積し、 5i02膜にコンタクトホールを開けた
後、リフトオフ法によりP形GaAsへのオーム性電極
であるAuZn合金11と、n形GaA、sへのオーム
性電極であるAuGe合金12と13ヲ形成し。
膜7をマスクにして1Mgイオン8をイオン注入し、ホ
トレジスト6と5i02膜7を除去した後、 AsH3
分圧を含んだN2雰囲気中で、65C110分間の熱処
理をし、イオン注入による損傷を回復しP影領域9を形
成する。第3図に示す様にCVD法にょシ5iOz膜1
0を堆積し、 5i02膜にコンタクトホールを開けた
後、リフトオフ法によりP形GaAsへのオーム性電極
であるAuZn合金11と、n形GaA、sへのオーム
性電極であるAuGe合金12と13ヲ形成し。
トランジスタとする。ここで、n形A I os (3
a (1,7As層4がエミッタとなり、P形層3と9
がベース、n形GaAs層2がコレクタとなる。一般に
、トランジスタの消費電力全減少し、−!た高速化を行
うためには、エミッタ・ベース間接合面積を減少させる
ことが必要である。しかし、上述した様な従来法ではエ
ミッタ領域の大きさを決めるMgイオン注入と、エミッ
タ電極の形成との2回のマスク合せが必要とな9.マス
ク合せの精度のため、微細化は困難である。この様な問
題点を克服するためにGaAs MF、5FET等では
、多層レジストを用いた所謂セルフアライメント方式が
用いられている。第4図から第6図を参照して、この方
法ヲノクイボーラトランジスタの作成に用いた場合につ
いて説明する。第1図に示したウエノ・に、第4図で示
す様KPCVD 5iaN<膜14ヲ堆積シ、電子線レ
ジスト15、ホトレジスト16ヲ塗布する。ホトレジス
ト16ヲ露光、現像し、パターンを形成した後、電子線
レジストをエツチングする。ここで、電子線レジスト1
5のサイドエツチングにより、第4図で示した球にアン
ダーカットが生じる。ホトレジスト16f。
a (1,7As層4がエミッタとなり、P形層3と9
がベース、n形GaAs層2がコレクタとなる。一般に
、トランジスタの消費電力全減少し、−!た高速化を行
うためには、エミッタ・ベース間接合面積を減少させる
ことが必要である。しかし、上述した様な従来法ではエ
ミッタ領域の大きさを決めるMgイオン注入と、エミッ
タ電極の形成との2回のマスク合せが必要とな9.マス
ク合せの精度のため、微細化は困難である。この様な問
題点を克服するためにGaAs MF、5FET等では
、多層レジストを用いた所謂セルフアライメント方式が
用いられている。第4図から第6図を参照して、この方
法ヲノクイボーラトランジスタの作成に用いた場合につ
いて説明する。第1図に示したウエノ・に、第4図で示
す様KPCVD 5iaN<膜14ヲ堆積シ、電子線レ
ジスト15、ホトレジスト16ヲ塗布する。ホトレジス
ト16ヲ露光、現像し、パターンを形成した後、電子線
レジストをエツチングする。ここで、電子線レジスト1
5のサイドエツチングにより、第4図で示した球にアン
ダーカットが生じる。ホトレジスト16f。
マスクにしてMgイオン17ヲ打込み1Mgイオン注入
領域18を形成する。次に第5図に示す様に5i02を
スパッタによシ堆積する。ここで5i02はまわり込み
により電子線レジスト15の側壁に才で堆積する。次に
、レジスト15と16ft除去し、N2雰囲気中で65
0℃10分間の熱処理を行う事により1Mgの活性化を
行い、P影領域20を形成する。次に第6図に示す様に
5i021■蒔19をマスクにして、Si3N4瞭14
にコンタクトホールを開口し、エミッタ電極21ヲ形成
する。本方法によれば、エミッタ電極コンタクトホール
と、Mgイオン注入のパターンは1回のホトリソグラフ
ィ工程で行なわれ、前述した様なマスク合せ誤差の余裕
によるエミッタ領域の拡大は生じない。しかし9本方法
を実際にバイポーラトランジスタの作成に用いたところ
後述する様な問題点が生じた。すなわち、第5図の説明
で述べたMg活性什のための加熱処理において、第7図
に示す様にMgがSI3N4膜14とGaAsの界面に
沿って横方向に異常に拡散し、エミッタ領域が形成で′
1!!なくなった。この原因については詳細は明らかで
はないが、 Si3N4膜とGa Asの熱膨張係数の
違いにより、GaAsに熱応力が加わり、このために界
面に沿う異常拡散が生じたものと考えられる。
領域18を形成する。次に第5図に示す様に5i02を
スパッタによシ堆積する。ここで5i02はまわり込み
により電子線レジスト15の側壁に才で堆積する。次に
、レジスト15と16ft除去し、N2雰囲気中で65
0℃10分間の熱処理を行う事により1Mgの活性化を
行い、P影領域20を形成する。次に第6図に示す様に
5i021■蒔19をマスクにして、Si3N4瞭14
にコンタクトホールを開口し、エミッタ電極21ヲ形成
する。本方法によれば、エミッタ電極コンタクトホール
と、Mgイオン注入のパターンは1回のホトリソグラフ
ィ工程で行なわれ、前述した様なマスク合せ誤差の余裕
によるエミッタ領域の拡大は生じない。しかし9本方法
を実際にバイポーラトランジスタの作成に用いたところ
後述する様な問題点が生じた。すなわち、第5図の説明
で述べたMg活性什のための加熱処理において、第7図
に示す様にMgがSI3N4膜14とGaAsの界面に
沿って横方向に異常に拡散し、エミッタ領域が形成で′
1!!なくなった。この原因については詳細は明らかで
はないが、 Si3N4膜とGa Asの熱膨張係数の
違いにより、GaAsに熱応力が加わり、このために界
面に沿う異常拡散が生じたものと考えられる。
従って1本発明の目的は上述した様なP形不純物の異常
拡散全抑えて、エミッタ電極のセルフアライメント方式
による形成を行うことである。
拡散全抑えて、エミッタ電極のセルフアライメント方式
による形成を行うことである。
本発明においては、基板と格子整合のとれた基板とけ組
成の異なる半導体をイオン注入のマスクに用い、注入イ
オンの活性化処理、所謂アニールを行r、cった後、こ
のマスクを用いて、誘電体膜の形成とパターン決めを行
ない電極金属の形成を行うことを特徴とするものである 〔発明の実施例〕 以下、八1GaAs / Gaps ヘテロバイポーラ
トランジスタの作成を例にとって、本発明の実施につい
て詳述する。第8図に示す様に、n十形Gaps基板2
3上ICMBE法により、n形Gaps N 24を1
ミクロン、P形GaAs Nm 25 k 0.1ミク
ロン、n形A I O,3Ga O,7As層26を0
.2ミクロン、n形GaAs層27 i 0.1ミクロ
ン、ノンドープA I oIGa 0.9 As層28
を0.1ミクロン。
成の異なる半導体をイオン注入のマスクに用い、注入イ
オンの活性化処理、所謂アニールを行r、cった後、こ
のマスクを用いて、誘電体膜の形成とパターン決めを行
ない電極金属の形成を行うことを特徴とするものである 〔発明の実施例〕 以下、八1GaAs / Gaps ヘテロバイポーラ
トランジスタの作成を例にとって、本発明の実施につい
て詳述する。第8図に示す様に、n十形Gaps基板2
3上ICMBE法により、n形Gaps N 24を1
ミクロン、P形GaAs Nm 25 k 0.1ミク
ロン、n形A I O,3Ga O,7As層26を0
.2ミクロン、n形GaAs層27 i 0.1ミクロ
ン、ノンドープA I oIGa 0.9 As層28
を0.1ミクロン。
ノンドーフ゛へl(1,4Ga◎6AS層29を05ミ
クロン、ノンドープQaAs層30’に0.15ミクロ
ン成長する。次にこのウェハに、第9図例示す様にホト
レジスト1.5ミクロンと、 CVD 5iOz 0.
4ミクロンをマスクにして、ノンドープGaAs層30
.ノンドープAl o、4 Ga0.6As lid
29をAr逆スパツタにより、0.4μmエツチングす
る。ここでホトレジストマスクの幅は2ミクロンとした
。次に、第10゛図に示す様に、塩酸とリン酸の混合液
中で、A1.)、4GaO,6As層29をエツチング
する。ここで、塩酸とリン酸の混合液はAl zGa
t −xAsのXが0.35以上の時、エツチングする
が、Xが0.2以下ではほとんどエツチングが進行しな
いいわゆる選択エツチング液であるので、 Alo4G
ao、sAsAs層のみがエツチングされ、第10図に
示す様なアンダーカット形状が形成される。ここでA1
..40ao、6 As層の幅は、1ミクロンとなる様
にエツチング時間を制御した。次にホトレジスト31と
Si0g32ヲマスクにして1Mgイ尤ン33を打込む
。ホトレジスト31と5iOz 32を除去した後、
AsH3を含むH2葵囲気中で、650℃、10分間の
加熱処理を行い1Mgアクセプタを活性化し、第11図
のP影領域34を形成する。次に2000にの5i02
膜35をスパッタにより形成する。第12図に示す様に
A’Io、。
クロン、ノンドープQaAs層30’に0.15ミクロ
ン成長する。次にこのウェハに、第9図例示す様にホト
レジスト1.5ミクロンと、 CVD 5iOz 0.
4ミクロンをマスクにして、ノンドープGaAs層30
.ノンドープAl o、4 Ga0.6As lid
29をAr逆スパツタにより、0.4μmエツチングす
る。ここでホトレジストマスクの幅は2ミクロンとした
。次に、第10゛図に示す様に、塩酸とリン酸の混合液
中で、A1.)、4GaO,6As層29をエツチング
する。ここで、塩酸とリン酸の混合液はAl zGa
t −xAsのXが0.35以上の時、エツチングする
が、Xが0.2以下ではほとんどエツチングが進行しな
いいわゆる選択エツチング液であるので、 Alo4G
ao、sAsAs層のみがエツチングされ、第10図に
示す様なアンダーカット形状が形成される。ここでA1
..40ao、6 As層の幅は、1ミクロンとなる様
にエツチング時間を制御した。次にホトレジスト31と
Si0g32ヲマスクにして1Mgイ尤ン33を打込む
。ホトレジスト31と5iOz 32を除去した後、
AsH3を含むH2葵囲気中で、650℃、10分間の
加熱処理を行い1Mgアクセプタを活性化し、第11図
のP影領域34を形成する。次に2000にの5i02
膜35をスパッタにより形成する。第12図に示す様に
A’Io、。
Qao、6As層29ヲ塩酸とリン酸の混合液で除去し
た後、リン酸と過酸化水素水と水の混合液でAI(1,
IGao、@AsAs層をエツチングし、 Au(3e
’fil、極36をリフトオフ法で形成する。同様に
5iOz膜35にコンタクトホールを開口し、AlO,
I GaO,g As層28 t−エツチングし。
た後、リン酸と過酸化水素水と水の混合液でAI(1,
IGao、@AsAs層をエツチングし、 Au(3e
’fil、極36をリフトオフ法で形成する。同様に
5iOz膜35にコンタクトホールを開口し、AlO,
I GaO,g As層28 t−エツチングし。
&uZn電極37を形成する。ここでAuGe電極36
と&uZn ”97極37は、I]2雰囲気中で420
℃ 5分間の熱処理により、n形GaAs、p形GaA
sに対し、オーム性電極となる。寸だ電極形成時にAI
o、I Ga(1,g As層28ヲエッチングするの
は、 5i02膜35のスパッタ損傷を取り除くためで
ある。
と&uZn ”97極37は、I]2雰囲気中で420
℃ 5分間の熱処理により、n形GaAs、p形GaA
sに対し、オーム性電極となる。寸だ電極形成時にAI
o、I Ga(1,g As層28ヲエッチングするの
は、 5i02膜35のスパッタ損傷を取り除くためで
ある。
〔発明の効果〕
上述した様に本発明によれば、エミツタ幅2ミクロンの
バイポーラトランジスタが自己整合的に形成できた。こ
こで、イオン圧入後のアニール時には、GaAsと格子
整合がとれ、なおかつ熱膨張係数のほとんど等しいAl
o、4 Ga6,6 As 、 AlO,I Gaos
As ′(il−マスクにしているので、Si3N4
膜を用いたキャップ付アニールの説明で述べたよう7″
eMgO熱応力による異常拡散は全く生じなかった。本
実施例では。
バイポーラトランジスタが自己整合的に形成できた。こ
こで、イオン圧入後のアニール時には、GaAsと格子
整合がとれ、なおかつ熱膨張係数のほとんど等しいAl
o、4 Ga6,6 As 、 AlO,I Gaos
As ′(il−マスクにしているので、Si3N4
膜を用いたキャップ付アニールの説明で述べたよう7″
eMgO熱応力による異常拡散は全く生じなかった。本
実施例では。
2ミクロン幅のエミッタについて述べたが1本発明は、
1ミクロン幅のエミッタの形成にも応用できる。
1ミクロン幅のエミッタの形成にも応用できる。
上記実施例においてはバイポーラトランジスタのエミッ
タ形成について述べたが1本発明はショットキー障壁型
電界効果トランジスタのゲート形成等にも応用可能であ
る。また、上記実施例ではA I Ga AsとGaA
s f、用いたが、他の材料例えばAI InksとG
aInAs f用いた素子形成にも応用できる。
タ形成について述べたが1本発明はショットキー障壁型
電界効果トランジスタのゲート形成等にも応用可能であ
る。また、上記実施例ではA I Ga AsとGaA
s f、用いたが、他の材料例えばAI InksとG
aInAs f用いた素子形成にも応用できる。
第1図〜第3図は従来のへテロバイポーラトラ、゛ンジ
スタの作成法を説明するたぬの図、第4図〜第6図は従
来のセルフアライメント形へテロバイポーラトランジス
タの作成法を説明するための図。 第7図はMgの異常拡散を説明するための図、第8図〜
第12図は本発明の一実施例を説明するための図である
。 23 ・−n十形QaAs基板、 24.27−・−n
形GaAs層、25・・・・P型GaAs層、26・・
・・n形人10.30ao、y As層、28−・・ノ
ンドープAlO,I Ga o、e As層。 29−−−−ノンドープAI Q、40a O,6As
層、30・・ノンドープGaA、s層、31・・・・ホ
トレジスト。 32.35・・・・5i02膜、33・・・・Mgイオ
ン。 34・・・・P影領域、36・・・・AuGe電極。 37・・・・AuZn電極。 代理人弁理士 則近憲佑(ほか1名) 第 1 図 第 2 図 第 4 図 第 5 図 第 7 図 第 8 図 第 9 図 第1θ図
スタの作成法を説明するたぬの図、第4図〜第6図は従
来のセルフアライメント形へテロバイポーラトランジス
タの作成法を説明するための図。 第7図はMgの異常拡散を説明するための図、第8図〜
第12図は本発明の一実施例を説明するための図である
。 23 ・−n十形QaAs基板、 24.27−・−n
形GaAs層、25・・・・P型GaAs層、26・・
・・n形人10.30ao、y As層、28−・・ノ
ンドープAlO,I Ga o、e As層。 29−−−−ノンドープAI Q、40a O,6As
層、30・・ノンドープGaA、s層、31・・・・ホ
トレジスト。 32.35・・・・5i02膜、33・・・・Mgイオ
ン。 34・・・・P影領域、36・・・・AuGe電極。 37・・・・AuZn電極。 代理人弁理士 則近憲佑(ほか1名) 第 1 図 第 2 図 第 4 図 第 5 図 第 7 図 第 8 図 第 9 図 第1θ図
Claims (4)
- (1)化合物半導体の能動層上に能動層とは異なる組成
で、能動層と格子整合がとれ、熱膨張係数のほぼ等しい
化合物半導体層を成長し、写真蝕刻により形成したマス
クを用いて、この半導体層全エツチングし1次いでこの
マスクを用いて選択的にイオン注入を行ない、マスク全
除去した後イオン注入層のアニールを行なうことを特徴
とする化合物半導体装置の製造方法。 - (2)イオン注入層のアニール工程の後、能動層上に残
った能動層とは組成の異なる化合物半導体層をマスクに
して、イオン注入されていない領域に。 自己整合的に電極を形成すること全特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の化合物半導体装置の製造方法。 - (3)イオン注入層のアニール工程において、能動層上
に成長した化合物半導体層は能動層をほとんど溶解しな
いエツチング液またはエツチングガスによって除去する
ことが可能である組成より成ること全特徴とする上記特
許請求の範囲第1項記載の化合物半導体装置の製造方法
。 - (4)イオン注入のアニール工程にょシ、エミッタ電極
を自己整合的に形成したことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の化合物半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17308583A JPS6065567A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17308583A JPS6065567A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6065567A true JPS6065567A (ja) | 1985-04-15 |
Family
ID=15953924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17308583A Pending JPS6065567A (ja) | 1983-09-21 | 1983-09-21 | 化合物半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6065567A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01231317A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-14 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光半導体素子の製造方法 |
-
1983
- 1983-09-21 JP JP17308583A patent/JPS6065567A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01231317A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-14 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光半導体素子の製造方法 |
JP2686764B2 (ja) * | 1988-03-11 | 1997-12-08 | 国際電信電話株式会社 | 光半導体素子の製造方法 |
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