专利名称：异质结双极晶体管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及在发送用高输出功率放大器等中广泛使用的异质结双极晶体管及其制造方法。
背景技术：
近年来，伴随着移动电话机的高功能化和大容量通信化，即便对于移动电话机中使用的高频模拟元件也要求进一步高性能化。在高频模拟元件中异质结双极晶体管(以下记为HBT)作为发送用高输出功率放大器已经实用化了。对于该HBT的高性能化需要发射极尺寸的微细化。
下面，参照图23说明已有的HBT的结构和制造方法(例如，请参照上田大助等著“高频·光半导体器件”，电子信息通信学会，日本平成11年12月1日，p.51～53)。
图23是表示已有的HBT的概略剖面结构图。如图23所示，在由GaAs构成的半绝缘性基片301上形成由高浓度n型GaAs层构成的子集电极层(sub-collector layer)302。在子集电极层302中的集电极形成区域上，形成由低浓度n型GaAs层构成的集电极层303和由高浓度p型GaAs层构成的基极层304。在基极层304中的发射极形成区域上，形成由n型AlGaAs层构成的发射极层305、由高浓度n型InGaAs层构成的发射极接触层306、由WSi层构成的第一发射极电极314和具有Ti/Pt/Au结构(从下向上依次层叠Ti层、Pt层和Au层的结构以下同样)的第二发射极电极311。在基极层304中的发射极形成区域以外的其它区域上，形成具有Ti/Pt/Au结构的基极电极312。在子集电极层302中的集电极形成区域以外的其它区域上，形成具有AuGe/Ni/Au结构(从下向上依次层叠AuGe层、Ni层和Au层的结构)的集电极电极313。
又，如图23所示，为了将各个HBT(单位HBT)之间电分离，在各HBT形成区域的周边，形成贯通子集电极层302一直达到半绝缘性基片301的元件分离区域321。
进一步，如图23所示，以覆盖设置了HBT结构的半绝缘性基片301的整个面的方式堆积绝缘膜322。在绝缘膜322中的第二发射极电极311、基极电极312和集电极电极313的各自的上侧，设置接触孔323A、323B和323C。经过接触孔323A从第二发射极电极311引出布线315A，经过接触孔323B从基极电极312引出布线315B，经过接触孔323C从集电极电极313引出布线315C。
但是，在图23所示的已有HBT中，相对于第二发射极电极311和基极电极312具有Ti/Pt/Au结构的情况，由于集电极电极312具有AuGe/Ni/Au的结构，所以会产生下述那样的问题。
即，不能够同时形成全部发射极电极311、基极电极312和集电极电极313。换句话说，必须将同时形成发射极电极311和基极电极312的步骤、与形成集电极电极313的步骤分开进行。具体讲，在各个电极形成步骤中，需要进行形成具有与电极形状对应的图案的光抗蚀剂的抗蚀剂形成、用蒸镀法和溅射法形成金属薄膜的金属薄膜形成、和通过除去光抗蚀剂只在需要的部分上留存金属薄膜的剥离。从而，在已有的HBT中，存在着伴随着制造步骤数增加，制造成本增大那样的问题。
又，在已有的HBT中，因为在第二发射极电极311上的绝缘膜322中设置接触孔323A并且经过该接触孔323A从第二发射极电极311引出布线315A，所以会产生下述那样的问题。
即，在已有的HBT中的发射极形成中，因为将第一发射极电极314作为掩模，通过干蚀刻或湿蚀刻形成发射极接触层306，所以考虑到发射极接触层306和第二发射极电极311之间的重合偏离，第二发射极电极311和接触孔323A之间的重合偏离，以及接触孔323A和布线315A之间的重合偏离，必须增大发射极区域的尺寸即发射极尺寸。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的是提供能够缩小发射极尺寸，并且能够降低制造成本的HBT及其制造方法。
为了达到上述目的，有关本发明的第一HBT，包括高浓度n型的第一子集电极层；高浓度n型的第二子集电极层，其在所述第一子集电极层上形成，并且由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成；i型或低浓度n型的集电极层，其在所述第二子集电极层中的规定部分上形成；高浓度p型的基极层，其在所述集电极层上形成；n型的发射极层，其在所述基极层上形成，并且由带隙比所述基极层大的材料构成；高浓度n型的发射极帽盖层，其在所述发射极层中的规定部分上形成；高浓度n型的发射极接触层，其在所述发射极帽盖层上形成，并且由带隙比所述发射极帽盖层小的材料构成；第一布线，其从所述发射极接触层引出，并且包含成为发射极电极的部分；第二布线，其从所述发射极层中的没有形成所述发射极帽盖层的部分引出，并且包含成为基极电极的部分；和第三布线，其从所述第二子集电极层中的没有形成所述集电极层的部分引出，并且包含成为集电极电极的部分。
再有，有关本发明的第二HBT，包括高浓度n型的第一子集电极层；高浓度n型的第二子集电极层，其在所述第一子集电极层上形成，并且由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成；i型或低浓度n型的集电极层，其在所述第二子集电极层中的规定部分上形成；高浓度p型的基极层，其在所述集电极层上形成；n型发射极层，其在所述基极层中的规定部分上形成，并且由带隙比所述基极层大的材料构成；高浓度n型的发射极帽盖层，其在所述发射极层上形成；高浓度n型的发射极接触层，其在所述发射极帽盖层上形成，并且由带隙比所述发射极帽盖层小的材料构成；第一布线，其从所述发射极接触层引出，并且包含成为发射极电极的部分；第二布线，其从所述基极层中没有形成所述发射极层的部分引出，并且包含成为基极电极的部分；和第三布线，其从所述第二子集电极层中没有形成所述集电极层的部分引出，并且包含成为集电极电极的部分。
有关本发明的第三HBT，包括高浓度n型的第一子集电极层；高浓度n型的第二子集电极层，其在所述第一子集电极层上形成，并且由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成；i型或低浓度n型的集电极层，其在所述第二子集电极层中的规定部分上形成；高浓度p型的基极层，其在所述集电极层上形成；n型的发射极层，其端部以从所述基极层按屋檐状突出的方式在所述基极层上形成，并且由带隙比所述基极层大的材料构成；高浓度n型的发射极帽盖层，其在所述发射极层中的规定部分上形成；和高浓度n型的发射极接触层，其端部以从所述发射极帽盖层按屋檐状突出的方式在所述发射极帽盖层上形成，并且由带隙比所述发射极帽盖层小的材料构成；通过自我对准形成第一布线、第二布线和第三布线，所述第一布线从所述发射极接触层引出并且包含成为发射极电极的部分，所述第二布线从所述发射极层中没有形成所述发射极帽盖层的部分引出并且包含成为基极电极的部分，所述第三布线从所述第二子集电极层中没有形成所述集电极层的部分引出并且包含成为集电极电极的部分。
有关本发明的第四HBT，包括高浓度n型的第一子集电极层；高浓度n型的第二子集电极层，其在所述第一子集电极层上形成，并且由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成；i型或低浓度n型的集电极层，其在所述第二子集电极层中的规定部分上形成；高浓度p型的基极层，其端部以从所述集电极层按屋檐状突出的方式在所述集电极层上形成，并且由与所述集电极层不同的材料构成；n型的发射极层，其在所述基极层中的规定部分上形成，并且由带隙比所述基极层大的材料构成；高浓度n型的发射极帽盖层，其在所述发射极层上形成；和高浓度n型的发射极接触层，其端部以从所述发射极帽盖层按屋檐状突出的方式在所述发射极帽盖层上形成，并且由带隙比所述发射极帽盖层小的材料构成；通过自我对准形成第一布线、第二布线和第三布线，所述第一布线从所述发射极接触层引出并且包含成为发射极电极的部分，所述第二布线从所述基极层中没有形成所述发射极层的部分引出并且包含成为基极电极的部分，所述第三布线从所述第二子集电极层中没有形成所述集电极层的部分引出并且包含成为集电极电极的部分。
另一方面，有关本发明的第一HBT的制造方法，包括以下步骤在半绝缘性基片的一个主面上，依次形成高浓度n型的第一子集电极层、由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成的高浓度n型的第二子集电极层、i型或低浓度n型的集电极层形成用膜、高浓度p型的基极层形成用膜、由带隙比所述基极层形成用膜大的材料构成的n型的发射极层形成用膜、高浓度n型的发射极帽盖层形成用膜、由带隙比所述发射极帽盖层形成用膜小的材料构成的高浓度n型的发射极接触层形成用膜；以露出所述发射极层形成用膜中的基极电极形成区域的方式，使所述发射极接触层形成用膜和所述发射极帽盖层形成用膜形成图案，形成发射极接触层和发射极帽盖层；以露出所述第二子集电极层中的集电极电极形成区域的方式，使所述发射极层形成用膜、所述基极层形成用膜和所述集电极层形成用膜形成图案，形成发射极层、基极层和集电极层；形成从所述发射极接触层引出并且包含成为发射极电极的部分的第一布线；形成从所述发射极层中的所述基极电极形成区域引出并且包含成为基极电极的部分的第二布线；以及形成从所述第二子集电极层中的所述集电极电极形成区域引出并且包含成为集电极电极的部分的第三布线。
有关本发明的第二HBT的制造方法，包括以下步骤在半绝缘性基片的一个主面上，依次形成高浓度n型的第一子集电极层、由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成的高浓度n型的第二子集电极层、i型或低浓度n型的集电极层形成用膜、高浓度p型的基极层形成用膜、由带隙比所述基极层形成用膜大的材料构成的n型的发射极层形成用膜、高浓度n型的发射极帽盖层形成用膜、由带隙比所述发射极帽盖层形成用膜小的材料构成的高浓度n型的发射极接触层形成用膜；以露出所述基极层形成用膜中的基极电极形成区域的方式，使所述发射极接触层形成用膜、所述发射极帽盖层形成用膜和所述发射极层形成用膜形成图案，形成发射极接触层、发射极帽盖层和发射极层；以露出所述第二子集电极层中的集电极电极形成区域的方式，使所述基极层形成用膜和所述集电极层形成用膜形成图案，形成基极层和集电极层；形成从所述发射极接触层引出并且包含成为发射极电极的部分的第一布线；形成从所述基极层中的所述基极电极形成区域引出并且包含成为基极电极的部分的第二布线；以及形成从所述第二子集电极层中的所述集电极电极形成区域引出并且包含成为集电极电极的部分的第三布线。
有关本发明的第三HBT的制造方法，包括以下步骤在半绝缘性基片的一个主面上，依次形成高浓度n型的第一子集电极层、由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成的高浓度n型的第二子集电极层、i型或低浓度n型的集电极层形成用膜、高浓度p型的基极层形成用膜、由带隙比所述基极层形成用膜大的材料构成的n型的发射极层形成用膜、高浓度n型的发射极帽盖层形成用膜、由带隙比所述发射极帽盖层形成用膜小的材料构成的高浓度n型的发射极接触层形成用膜；以露出所述发射极层形成用膜中的基极电极形成区域的方式，使所述发射极接触层形成用膜和所述发射极帽盖层形成用膜形成图案，形成发射极接触层和发射极帽盖层；以露出所述第二子集电极层中的集电极电极形成区域的方式，使所述发射极层形成用膜、所述基极层形成用膜和所述集电极层形成用膜形成图案，形成发射极层、基极层和集电极层；以所述发射极层的端部从所述基极层按屋檐状突出的方式，对所述基极层和所述集电极层进行侧面蚀刻；以所述发射极接触层的端部从所述发射极帽盖层按屋檐状突出的方式，对所述发射极帽盖层进行侧面蚀刻；以及通过自我对准形成从所述发射极接触层引出并且包含成为发射极电极的部分的第一布线、从所述发射极层中的所述基极电极形成区域引出并且包含成为基极电极的部分的第二布线、和从所述第二子集电极层中的所述集电极电极形成区域引出并且包含成为集电极电极的部分的第三布线。
有关本发明的第四HBT的制造方法，包括以下步骤在半绝缘性基片的一个主面上，依次形成高浓度n型的第一子集电极层、由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成的高浓度n型的第二子集电极层、i型或低浓度n型的集电极层形成用膜、由与所述集电极层形成用膜不同的材料构成的高浓度p型的基极层形成用膜、由带隙比所述基极层形成用膜大的材料构成的n型的发射极层形成用膜、高浓度n型的发射极帽盖层形成用膜、由带隙比所述发射极帽盖层形成用膜小的材料构成的高浓度n型的发射极接触层形成用膜；以露出所述基极层形成用膜中的基极电极形成区域的方式，使所述发射极接触层形成用膜、所述发射极帽盖层形成用膜和所述发射极层形成用膜形成图案，形成发射极接触层、发射极帽盖层和发射极层；以露出所述第二子集电极层中的集电极电极形成区域的方式，使所述基极层形成用膜和所述集电极层形成用膜形成图案，形成基极层和集电极层；以所述基极层的端部从所述集电极层按屋檐状突出的方式，对所述集电极层进行侧面蚀刻；以所述发射极接触层的端部从所述发射极帽盖层按屋檐状突出的方式，对所述发射极帽盖层和所述发射极层进行侧面蚀刻；以及通过自我对准形成从所述发射极接触层引出并且包含成为发射极电极的部分的第一布线、从所述基极层中的所述基极电极形成区域引出并且包含成为基极电极的部分的第二布线、和从所述第二子集电极层中的所述集电极电极形成区域引出并且包含成为集电极电极的部分的第三布线。
又，在本申请中，高浓度意味着杂质浓度在1×1018cm-3以上，低浓度意味着杂质浓度在1×1017cm-3以下。
根据本发明，对于发射极接触层和第二子集电极层分别采用由带隙小的材料构成的高浓度n型半导体。因此，能够容易地实现用于从发射极接触层引出的第一布线(发射极引出布线)的金属和发射极接触层之间的欧姆连接，并且能够容易地实现用于从第二子集电极层引出的第三布线(集电极引出布线)的金属和第二子集电极层之间的欧姆连接。即，不仅能够形成兼作基极电极的第二布线(基极引出布线)，而且能够形成兼作发射极电极的发射极引出布线并且能够形成兼作集电极电极的集电极引出布线。从而，因为能够削减在已有技术中与布线形成步骤分开进行的形成发射极电极、基极电极和集电极电极的步骤，所以能够降低制造成本。
又，在已有技术中，当决定发射极尺寸时，需要考虑到发射极接触层和发射极电极之间的重合偏离，发射极电极和接触孔之间的重合偏离，以及接触孔和布线之间的重合偏离这样3个重合偏离。
与此相对，在本发明的第一和第二HBT以及第一和第二HBT的制造方法中，当决定发射极尺寸时，因为可以只考虑发射极接触层和接触孔之间的重合偏离，以及接触孔和布线之间的重合偏离这样2个重合偏离，所以与已有技术比较能够缩小发射极尺寸，因此能够实现HBT的高性能化，所谓的提高高频特性的目的。
又，在本发明的第三和第四HBT以及第三和第四HBT的制造方法中，因为通过自我对准形成发射极引出布线等的各布线，换句话说，因为在不形成接触孔的情况下形成发射极引出布线，所以当决定发射极尺寸时，不需要考虑发射极接触层和接触孔之间的重合偏离，以及接触孔和发射极引出布线之间的重合偏离。从而，因为与已有技术比较能够进一步缩小发射极尺寸，所以能够更高地实现HBT的高性能化，所谓的提高高频特性的目的。
进一步，在本发明的第三和第四HBT以及第三和第四HBT的制造方法中，因为在不形成接触孔的情况下形成基极引出布线，所以能够缩短基极引出布线的基极电极部分和发射极(实质上的发射极区域)之间的距离。因此，能够减少基极电阻，结果，能够达到更高地提高高频特性的目的。
依据本发明的HBT及其制造方法，可以实现发射极尺寸的微细化，因此能够提高HBT的高频特性，能够降低HBT的制造成本。
图1是表示与本发明的第一实施方式有关的HBT结构的剖面图。
图2(a)～(c)是表示与本发明的第一实施方式有关的HBT的制造方法的各步骤的剖面图。
图3(a)和(b)是表示与本发明的第一实施方式有关的HBT的制造方法的各步骤的剖面图。
图4是表示与本发明的第一实施方式有关的HBT的制造方法的一个步骤的剖面图。
图5是表示与本发明的第二实施方式有关的HBT结构的剖面图。
图6(a)～(c)是表示与本发明的第二实施方式有关的HBT的制造方法的各步骤的剖面图。
图7(a)和(b)是表示与本发明的第二实施方式有关的HBT的制造方法的各步骤的剖面图。
图8是表示与本发明的第二实施方式有关的HBT的制造方法的一个步骤的剖面图。
图9是表示与本发明的第三实施方式有关的HBT结构的剖面图。
图10(a)是表示与本发明的第三实施方式有关的HBT中的发射极引出布线的引出方向的主要部分剖面图，图10(b)是表示与本发明的第三实施方式有关的HBT中的基极引出布线的引出方向的主要部分剖面图。
图11(a)～(c)是表示与本发明的第三实施方式有关的HBT的制造方法的各步骤的剖面图。
图12(a)和(b)是表示与本发明的第三实施方式有关的HBT的制造方法的各步骤的剖面图。
图13(a)是表示与本发明的第三实施方式有关的HBT的制造方法的一个步骤的剖面图，图13(b)是表示与本发明的第三实施方式有关的HBT的制造方法的一个步骤的平面图。
图14是表示与本发明的第三实施方式有关的HBT的制造方法的一个步骤的剖面图。
图15(a)和(b)是表示与本发明的第三实施方式有关的HBT的制造方法的各步骤的剖面图。
图16是表示与本发明的第四实施方式有关的HBT的结构的剖面图。
图17(a)是表示与本发明的第四实施方式有关的HBT中的发射极引出布线的引出方向的主要部分剖面图，图17(b)是表示与本发明的第四实施方式有关的HBT中的基极引出布线的引出方向的主要部分剖面图。
图18(a)～(c)是表示与本发明的第四实施方式有关的HBT的制造方法的各步骤的剖面图。
图19(a)和(b)是表示与本发明的第四实施方式有关的HBT的制造方法的各步骤的剖面图。
图20(a)是表示与本发明的第四实施方式有关的HBT的制造方法的一个步骤的剖面图，图20(b)是表示与本发明的第四实施方式有关的HBT的制造方法的一个步骤的平面图。
图21是表示与本发明的第四实施方式有关的HBT的制造方法的一个步骤的剖面图。
图22(a)和(b)是表示与本发明的第四实施方式有关的HBT的制造方法的各步骤的剖面图。
图23是表示已有的HBT的概略剖面结构的图。
图中101、201-基片，102、202-第一子集电极层，103、203-集电极层，104、204-基极层，105、205-发射极层，106、206-发射极帽盖层、107、207-发射极接触层，108、208-第二子集电极层，115、215-布线形成用导电膜，115A、215A-发射极引出布线，115B、215B-基极引出布线，115C、215C-集电极引出布线，116、216-第一Pt合金化反应层，117、217-第二Pt合金化反应层，118、218-第三Pt合金化反应层，122、224-绝缘膜，123A-接触孔，123B-接触孔，123C-接触孔，131～135、231～233、236、237-光抗蚀剂图案，141、241-元件分离区域，153、253-集电极层形成用膜，154、254-基极层形成用膜，155、255-发射极层形成用膜，156、256-发射极帽盖层形成用膜，157、257-发射极接触层形成用膜。
具体实施例方式
(第一实施方式)下面，参照
有关本发明第一实施方式的HBT及其制造方法。
图1是表示与本实施方式有关的HBT结构的剖面图。
如图1所示，例如在由GaAs构成的半绝缘性基片101上，形成由例如以约为5×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的第一子集电极层(sub-collector layer)102。又，在第一子集电极层102上，形成由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的第二子集电极层108。构成第二子集电极层108的InGaAs的带隙比构成第一子集电极层102的GaAs的带隙小。
在第二子集电极层108中的规定区域上，依次层叠由例如以约为1×1016cm-3的低浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的集电极层103、由例如以约为4×1019cm-3的高浓度掺杂有p型杂质的p型GaAs层构成的基极层104、以及由例如以约为3×1017cm-3的浓度掺杂有n型杂质的n型InGaP(具体讲In组成比约为48％的In0.48Ga0.52P)层构成的发射极层105。即，在第二子集电极层108上，凸形状地形成集电极层103、基极层104和发射极层105的层叠结构。又，作为集电极层103也可以用i型GaAs层。又，构成发射极层105的In0.48Ga0.52P的带隙比构成基极层104的GaAs的带隙大。
在发射极层105中的规定区域上，依次层叠由例如以约为3×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的发射极帽盖层106、和由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的发射极接触层107。即，在发射极层105上，凸形状地形成发射极帽盖层106和发射极接触层107的层叠结构。又，构成发射极接触层107的InGaAs的带隙比构成发射极帽盖层106的GaAs的带隙小。
以覆盖设置了上述各半导体层的半绝缘性基片101整个面的方式，堆积绝缘膜122。在绝缘膜122中的发射极接触层107、发射极层105(没有形成发射极帽盖层106的部分)和第二子集电极层108(没有形成集电极层103的部分)的各自的上侧设置接触孔123A、123B和123C。
作为本实施方式的特征，经过接触孔123A从发射极接触层107直接引出布线115A，经过接触孔123B从发射极层105直接引出布线115B，经过接触孔123C从第二子集电极层108直接引出布线115C。即，布线115A具有成为发射极电极的部分，布线115B具有成为基极电极的部分，布线115C具有成为集电极电极的部分。这里，布线115A、115B和115C例如具有Pt/Ti/Pt/Au/Ti结构(从下向上依次层叠Pt层、Ti层、Pt层、Au层和Ti层的结构以下同样)。
在与发射极接触层107中的布线115A(成为发射极电极的部分)连接的部位形成第一Pt合金化反应层116。这里，第一Pt合金化反应层116是通过热处理，使构成布线115A的最下层部分的Pt和构成发射极接触层107的InGaAs发生反应形成的。又，第一Pt合金化反应层116只在发射极接触层107的内部形成。
在与发射极层105中的布线115B(成为基极电极的部分)连接的部位形成第二Pt合金化反应层117。这里，第二Pt合金化反应层117是通过热处理，使构成布线115B的最下层部分的Pt和构成发射极层105的InGaP发生反应形成的。又，第二Pt合金化反应层117以贯通发射极层105达到基极层104的方式形成。因此，因为能够经过第二Pt合金化反应层117，使布线115B(成为基极电极的部分)和基极层104接触，所以能够确实地得到欧姆接触。
在与第二子集电极层108中的布线115C(成为集电极电极的部分)连接的部位形成第三Pt合金化反应层118。这里，第三Pt合金化反应层118是通过热处理，使构成布线115C的最下层部分的Pt和构成第二子集电极层108的InGaAs发生反应形成的。又，第三Pt合金化反应层118只在第二子集电极层108的内部形成。
在本实施方式中，为了将各个HBT(单位HBT)电分离，在各HBT形成区域的周边，形成贯通第二子集电极层108和第一子集电极层102的层叠结构一直达到基片101的元件分离区域141。
下面，参照
图1所示的本实施方式的HBT的制造方法。
图2(a)～(c)、图3(a)、(b)和图4是表示与本实施方式有关的HBT的制造方法的各步骤的剖面图。
首先，如图2(a)所示，例如在由GaAs构成的半绝缘性基片101上，例如用MBE法(分子束外延法)或MOCVD法(有机金属化学气相沉积法)等的结晶生长法，依次形成由例如以约为5×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的第一子集电极层102、由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的第二子集电极层108、由例如以约为1×1016cm-3的低浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的集电极层形成用膜153、由例如以约为4×1019cm-3的高浓度掺杂有p型杂质的p型GaAs层构成的基极层形成用膜154、由例如以约为3×1017cm-3的浓度掺杂有n型杂质的n型InGaP(具体讲In组成比约为48％的In0.48Ga0.52P)层构成的发射极层形成用膜155、由例如以约为3×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的发射极帽盖层形成用膜156、和由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的发射极接触层形成用膜157。又，作为集电极层形成用膜153也可以形成i型GaAs层。又，构成发射极层形成用膜155的In0.48Ga0.52P的带隙比构成基极层形成用膜154的GaAs的带隙大。又，构成发射极接触层形成用膜157的InGaAs的带隙比构成发射极帽盖层形成用膜156的GaAs的带隙小。
下面，如图2(b)所示，将保护发射极形成区域的光抗蚀剂图案131作为掩模，用干蚀刻或湿蚀刻依次对发射极接触层形成用膜157和发射极帽盖层形成用膜156形成图案。因此，形成由发射极帽盖层106和发射极接触层107的层叠结构所构成的发射极岛区域，并且露出发射极层形成用膜155中的基极电极形成区域。这时，几乎不蚀刻由In0.48Ga0.52P构成的发射极层形成用膜155。
接着，在除去光抗蚀剂图案131后，如图2(c)所示，将保护包含发射极形成区域的基极形成区域的光抗蚀剂图案132作为掩模，用干蚀刻或湿蚀刻依次对发射极层形成用膜155、基极层形成用膜154和集电极层形成用膜153形成图案。因此，形成由集电极层103、基极层104和发射极层105的层叠结构构成的基极岛区域，并且露出第二子集电极层108中的集电极电极形成区域。这时，几乎不蚀刻由InGaAs构成的第二子集电极层108。即，因为是InGaAs层的第二子集电极层108作为蚀刻停止层起作用，所以与已有技术比较，能够大幅度提高形成基极岛区域时的蚀刻精度。
接着，在除去光抗蚀剂图案132后，如图3(a)所示，将保护各单位HBT单元(各个HBT形成区域)的光抗蚀剂图案133作为掩模，将例如He(氦)离子注入到各个第二子集电极层108和第一子集电极层102中，从而形成元件分离区域141。因此，使各单位HBT单元分离。
接着，在除去光抗蚀剂图案133后，如图3(b)所示，在以覆盖半绝缘性基片101的整个面的方式堆积由例如SiO2膜构成的绝缘膜122后，在发射极接触层107、发射极层105(没有形成发射极帽盖层106的部分)和第二子集电极层108(没有形成集电极层103的部分)的各自的上侧形成设置了开口部分的光抗蚀剂图案134。接着，通过将光抗蚀剂图案134作为掩模，对绝缘膜122进行干蚀刻或湿蚀刻，形成分别达到发射极接触层107、发射极层105(没有形成发射极帽盖层106的部分)和第二子集电极层108(没有形成集电极层103的部分)的接触孔123A、123B和123C。
接着，在除去光抗蚀剂图案134后，如图4所示，在包含接触孔123A、123B和123C的布线形成区域中形成设置了开口部分的光抗蚀剂图案135。此后，例如通过蒸镀法，以覆盖半绝缘性基片101的整个面的方式形成布线形成用导电膜115。这里，布线形成用导电膜115，例如具有从下向上依次层叠Pt层、Ti层、Pt层、Au层和Ti层的结构。接着，通过用剥离法，除去光抗蚀剂图案135以及堆积其上的布线形成用导电膜115，形成经过接触孔123A从发射极接触层107引出的布线115A、经过接触孔123B从发射极层105引出的布线115B、和经过接触孔123C从第二子集电极层108引出的布线115C。即，在本实施方式中，布线115A、115B和115C分别兼用作发射极电极、基极电极和集电极电极。
接着，进行为了使用于电分离各个单位HBT元件的元件分离区域(通过离子注入形成的分离区域)141非活性化的热处理，在本实施方式中，通过该热处理，使构成布线115A的最下层部分的金属(具体讲Pt)和发射极接触层107中与布线115A接触的部位的构成材料发生反应。同样，使构成布线115B的最下层部分的金属(具体讲Pt)和发射极层105中与布线115B接触的部位的构成材料发生反应，并且使构成布线115C的最下层部分的金属(具体讲Pt)和第二子集电极层108中与布线115C接触的部位的构成材料发生反应。因此，在发射极接触层107中在布线115A的下侧形成第一Pt合金化反应层116，在发射极层105中在布线115B的下侧形成第二Pt合金化反应层117，在第二子集电极层108中在布线115C的下侧形成第三Pt合金化反应层118。又，第一Pt合金化反应层116只在发射极接触层107的内部形成。第二Pt合金化反应层117，以贯通发射极层105与基极层104欧姆接触的方式形成。第三Pt合金化反应层118只在第二子集电极层108的内部形成。
通过以上说明的方法，完成图1所示的本实施方式的HBT。
根据第一实施方式，在各个发射极接触层107和第二子集电极层108中使用由带隙小的材料构成的高浓度n型半导体。因此，能够容易地实现用于从发射极接触层107引出的布线(发射极引出布线)115A的金属和发射极接触层107之间的欧姆连接，并且能够容易地实现用于从第二子集电极层108引出的布线(集电极引出布线)115C的金属和第二子集电极层108之间的欧姆连接。即，不仅能够形成兼作基极电极的布线(基极引出布线)115B，而且能够形成兼作发射极电极的发射极引出布线115A，并且能够形成兼作集电极电极的集电极引出布线115C。从而，因为能够削减在已有技术中与布线形成步骤分开进行的形成发射极电极、基极电极和集电极电极的步骤，所以能够降低制造成本。
又，在已有技术中，当决定发射极尺寸时，需要考虑到发射极接触层和发射极电极之间的重合偏离，发射极电极和接触孔之间的重合偏离，以及接触孔和布线之间的重合偏离这样3个重合偏离。
与此相对，根据第一实施方式，当决定发射极尺寸时，可以只考虑发射极接触层107和接触孔123A之间的重合偏离，以及接触孔123A和发射极引出布线115A之间的重合偏离这样2个重合偏离。因此，与已有技术比较能够缩小发射极尺寸，从而能够实现HBT的高性能化，即所谓的高频特性的提高。
(第二实施方式)下面，参照
与本发明第二实施方式有关的HBT及其制造方法。又，与本实施方式有关的HBT与第一实施方式不同之处在于相对于在第一实施方式中布线115B中成为基极电极的部分隔着发射极层105而在基极层104上形成的情况，在本实施方式中，如后所述，布线115B中成为基极电极的部分直接在基极层104上形成。
图5是表示与本实施方式有关的HBT的结构剖面图。
如图5所示，例如在由GaAs构成的半绝缘性基片101上，形成由例如以约为5×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的第一子集电极层102。又，在第一子集电极层102上，形成由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的第二子集电极层108。构成第二子集电极层108的InGaAs的带隙比构成第一子集电极层102的GaAs的带隙小。
在第二子集电极层108中的规定区域上，依次层叠由例如以约为1×1016cm-3的低浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的集电极层103、和由例如以约为4×1019cm-3的高浓度掺杂有p型杂质的p型GaAs层构成的基极层104。即，在第二子集电极层108上，凸形状地形成集电极层103和基极层104的层叠结构。又，作为集电极层103也可以用i型GaAs层。
在基极层104中的规定区域上，依次层叠由例如以约为3×1017cm-3浓度掺杂有n型杂质的n型InGaP(具体讲In组成比约为48％的In0.48Ga0.52P)层构成的发射极层105、由例如以约为3×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的发射极帽盖层106、和由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的发射极接触层107。即，在基极层10上，凸形状地形成发射极层105、发射极帽盖层106和发射极接触层107的层叠结构。这里，构成发射极层105的In0.48Ga0.52P的带隙比构成基极层104的GaAs的带隙大。又，构成发射极接触层107的InGaAs的带隙比构成发射极帽盖层106的GaAs的带隙小。
以覆盖设置了上述各半导体层的半绝缘性基片101整个面的方式，堆积绝缘膜122。在绝缘膜122中的发射极接触层107、基极层104(没有形成发射极层105的部分)和第二子集电极层108(没有形成集电极层103的部分)的各自的上侧设置接触孔123A、123B和123C。
作为本实施方式的特征，经过接触孔123A从发射极接触层107直接引出布线115A，经过接触孔123B从基极层104直接引出布线115B，经过接触孔123C从第二子集电极层108直接引出布线115C。即，布线115A具有成为发射极电极的部分，布线115B具有成为基极电极的部分，布线115C具有成为集电极电极的部分。这里，布线115A、115B和115C例如具有Pt/Ti/Pt/Au/Ti结构。
在发射极接触层107中与布线115A(成为发射极电极的部分)连接的部位形成第一Pt合金化反应层116。这里，第一Pt合金化反应层116是通过热处理，使构成布线115A的最下层部分的Pt和构成发射极接触层107的InGaAs发生反应形成的。又，第一Pt合金化反应层116只在发射极接触层107的内部形成。
在基极层104中与布线115B(成为基极电极的部分)连接的部位形成第二Pt合金化反应层117。这里，第二Pt合金化反应层117是通过热处理，使构成布线115B的最下层部分的Pt和构成基极层104的GaAs发生反应形成的。又，第二Pt合金化反应层117只在基极层104的内部形成。
在第二子集电极层108中与布线115C(成为集电极电极的部分)连接的部位形成第三Pt合金化反应层118。这里，第三Pt合金化反应层118是通过热处理，使构成布线115C的最下层部分的Pt和构成第二子集电极层108的InGaAs发生反应形成的。又，第三Pt合金化反应层118只在第二子集电极层108的内部形成。
又，在本实施方式中，为了将各个HBT(单位HBT)电分离，在各HBT形成区域的周边，形成贯通第二子集电极层108和第一子集电极层102的层叠结构一直达到基片101的元件分离区域141。
下面，参照
图5所示的本实施方式的HBT的制造方法。
图6(a)～(c)、图7(a)、(b)和图8是表示与本实施方式有关的HBT的制造方法的各步骤的剖面图。
首先，如图6(a)所示，例如在由GaAs构成的半绝缘性基片101上，例如用MBE法或MOCVD法等的结晶生长法，顺次地形成由例如以约为5×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的第一子集电极层102、由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的第二子集电极层108、由例如以约为1×1016cm-3的低浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的集电极层形成用膜153、由例如以约为4×1019cm-3的高浓度掺杂有p型杂质的p型GaAs层构成的基极层形成用膜154、由例如以约为3×1017cm-3的浓度掺杂有n型杂质的n型InGaP(具体讲In组成比约为48％的In0.48Ga0.52P)层构成的发射极层形成用膜155、由例如以约为3×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的发射极帽盖层形成用膜156、和由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的发射极接触层形成用膜157。又，作为集电极层形成用膜153也可以形成i型GaAs层。构成发射极层形成用膜155的In0.48Ga0.52P的带隙比构成基极层形成用膜154的GaAs的带隙大。构成发射极接触层形成用膜157的InGaAs的带隙比构成发射极帽盖层形成用膜156的GaAs的带隙小。
然后，如图6(b)所示，将保护发射极形成区域的光抗蚀剂图案131作为掩模，用干蚀刻或湿蚀刻依次对发射极接触层形成用膜157、发射极帽盖层形成用膜156和发射极层形成用膜155形成图案。因此，形成由发射极层105、发射极帽盖层106和发射极接触层107的层叠结构构成的发射极岛区域，并且露出基极层形成用膜154中的基极电极形成区域。这时，几乎不蚀刻由GaAs层构成的基极层形成用膜154。
接着，在除去光抗蚀剂图案131后，如图6(c)所示，将保护包含发射极形成区域的基极形成区域的光抗蚀剂图案132作为掩模，用干蚀刻或湿蚀刻依次对基极层形成用膜154和集电极层形成用膜153形成图案。因此，形成由集电极层103和基极层104的层叠结构构成的基极岛区域，并且露出第二子集电极层108中的集电极电极形成区域。这时，几乎不蚀刻由InGaAs构成的第二子集电极层108。即，由于InGaAs层的第二子集电极层108作为蚀刻停止层起作用，所以与已有技术比较，能够大幅度提高形成基极岛区域时的蚀刻精度。
接着，在除去光抗蚀剂图案132后，如图7(a)所示，将保护各单位HBT单元(各个HBT形成区域)的光抗蚀剂图案133作为掩模，将例如He(氦)离子注入到各个第二子集电极层108和第一子集电极层102中，从而形成元件分离区域141。因此，使各单位HBT单元之间分离。
接着，在除去光抗蚀剂图案133后，如图7(b)所示，在以覆盖半绝缘性基片101的整个面的方式堆积由例如SiO2膜构成的绝缘膜122后，在发射极接触层107、基极层104(没有形成发射极层105的部分)和第二子集电极层108(没有形成集电极层103的部分)的各自的上侧形成设置了开口部分的光抗蚀剂图案134。接着，通过将光抗蚀剂图案134作为掩模，对绝缘膜122进行干蚀刻或湿蚀刻，形成分别达到发射极接触层107、基极层104(没有形成发射极层105的部分)和第二子集电极层108(没有形成集电极层103的部分)的接触孔123A、123B和123C。
接着，在除去光抗蚀剂图案134后，如图8所示，在包含接触孔123A、123B和123C的布线形成区域中形成设置了开口部分的光抗蚀剂图案135。此后，例如通过蒸镀法，以覆盖半绝缘性基片101的整个面的方式形成布线形成用导电膜115。这里，布线形成用导电膜115，例如具有从下向上依次层叠Pt层、Ti层、Pt层、Au层和Ti层的结构。接着，通过用剥离法，除去光抗蚀剂图案135以及堆积其上的布线形成用导电膜115，形成经过接触孔123A从发射极接触层107引出的布线115A、经过接触孔123B从基极层104引出的布线115B、和经过接触孔123C从第二子集电极层108引出的布线115C。即，在本实施方式中，布线115A、115B和115C分别兼用作发射极电极、基极电极和集电极电极。
接着，进行为了将用于电分离各个单位HBT元件的元件分离区域(通过离子注入形成的分离区域)141非活性化的热处理，在本实施方式中，通过该热处理，使构成布线115A的最下层部分的金属(具体讲Pt)和发射极接触层107中与布线115A接触的部位的构成材料发生反应。同样，使构成布线115B的最下层部分的金属(具体讲Pt)和基极层104中与布线115B接触的部位的构成材料发生反应，并且使构成布线115C的最下层部分的金属(具体讲Pt)和第二子集电极层108中与布线115C接触的部位的构成材料发生反应。因此，在发射极接触层107中在布线115A的下侧形成第一Pt合金化反应层116，在基极层104中在布线115B的下侧形成第二Pt合金化反应层117，在第二子集电极层108中在布线115C的下侧形成第三Pt合金化反应层118。又，第一Pt合金化反应层116只在发射极接触层107的内部形成，第二Pt合金化反应层117只在基极层104的内部形成，第三Pt合金化反应层118只在第二子集电极层108的内部形成。
用以上说明的方法，完成图5所示的本实施方式的HBT。
根据第二实施方式，在各个发射极接触层107和第二子集电极层108中使用由带隙小的材料构成的高浓度n型半导体。因此，能够容易地实现用于从发射极接触层107引出的布线(发射极引出布线)115A的金属和发射极接触层107之间的欧姆连接，并且能够容易地实现用于从第二子集电极层108引出的布线(集电极引出布线)115C的金属和第二子集电极层108之间的欧姆连接。即，不仅能够形成兼作基极电极的布线(基极引出布线)115B，而且能够形成兼作发射极电极的发射极引出布线115A，并且能够形成兼作集电极电极的集电极引出布线115C。从而，因为能够削减在已有技术中与布线形成步骤分开进行的形成发射极电极、基极电极和集电极电极的步骤，所以能够降低制造成本。
又，在已有技术中，当决定发射极尺寸时，需要考虑到发射极接触层和发射极电极之间的重合偏离，发射极电极和接触孔之间的重合偏离，以及接触孔和布线之间的重合偏离这样3个重合偏离。
与此相对，根据第二实施方式，当决定发射极尺寸时，可以只考虑发射极接触层107和接触孔123A之间的重合偏离，以及接触孔123A和发射极引出布线115A之间的重合偏离这样2个重合偏离。因此，与已有技术比较能够缩小发射极尺寸，从而能够实现HBT的高性能化，所谓高频特性的提高。
(第三实施方式)下面，参照
与本发明的第三实施方式有关的HBT及其制造方法。
图9是表示与本实施方式有关的HBT的结构剖面图。
如图9所示，例如在由GaAs构成的半绝缘性基片201上，形成由例如以约为5×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的第一子集电极层202。又，在第一子集电极层202上，形成由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的第二子集电极层208。构成第二子集电极层208的InGaAs的带隙比构成第一子集电极层202的GaAs的带隙小。
在第二子集电极层208中的规定区域上，依次层叠由例如以约为1×1016cm-3的低浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的集电极层203、由例如以约为4×1019cm-3的高浓度掺杂有p型杂质的p型GaAs层构成的基极层204、和由例如以约为3×1017cm-3的浓度掺杂有n型杂质的n型InGaP(具体讲In组成比约为48％的In0.48Ga0.52P)层构成的发射极层205。即，在第二子集电极层208上，凸形状地形成集电极层203、基极层204和发射极层205的层叠结构。这里，发射极层205的面积比基极层204的面积大，发射极层205的端部从基极层204屋檐状地突出。又，作为集电极层203也可以用i型GaAs层。又，构成发射极层205的In0.48Ga0.52P的带隙比构成基极层204的GaAs的带隙大。
在发射极层205中的规定区域上，依次层叠由例如以约为3×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的发射极帽盖层206、和由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的发射极接触层207。即，在发射极层205上，凸形状地形成发射极帽盖层206和发射极接触层207的层叠结构。这里，发射极接触层207的面积比发射极帽盖层206的面积大，发射极接触层207的端部从发射极帽盖层206屋檐状地突出。又，构成发射极接触层207的InGaAs的带隙比构成发射极帽盖层206的GaAs的带隙小。
作为本实施方式的特征，通过自我对准(self align)形成从发射极接触层207引出的布线(发射极引出布线)215A、从发射极层205引出的布线(基极引出布线)215B、和从第二子集电极层208引出的布线(集电极引出布线)215C。又，分别从发射极接触层207、发射极层205和第二子集电极层208直接引出发射极引出布线215A、基极引出布线215B和集电极引出布线215C。换句话说，发射极引出布线215A、基极引出布线215B和集电极引出布线215C分别兼用作发射极电极、基极电极和集电极电极。
图10(a)是表示与本实施方式有关的HBT中的发射极引出布线215A的引出方向的主要部分剖面图，图10(b)是表示与本实施方式有关的HBT中的基极引出布线215B的引出方向的主要部分剖面图。
如图10(a)和(b)所示，发射极引出布线215A的引出方向上的发射极接触层207的屋檐状端部、和在基极引出布线215B的引出方向上的发射极层205的屋檐状端部分别用例如TEOS(tetraethylorthosilicate四乙基原硅酸盐)膜构成的绝缘膜224覆盖。因此，可以在分别防止断裂的情况下从发射极接触层207和发射极层205引出发射极引出布线215A和基极引出布线215B。
在发射极接触层207中与布线215A(成为发射极电极的部分)连接的部位形成第一Pt合金化反应层216。这里，第一Pt合金化反应层216是通过热处理，使构成布线215A的最下层部分的Pt和构成发射极接触层207的InGaAs发生反应形成的。又，第一Pt合金化反应层216只在发射极接触层207的内部形成。
在发射极层205中与布线215B(成为基极电极的部分)连接的部位形成第二Pt合金化反应层217。这里，第二Pt合金化反应层217是通过热处理，使构成布线215B的最下层部分的Pt和构成发射极层205的InGaP发生反应形成的。又，第二Pt合金化反应层217以贯通发射极层205达到基极层204的方式形成。因此，因为能够经过第二Pt合金化反应层217，使布线215B(成为基极电极的部分)和基极层204接触，所以能够确实地得到欧姆接触。
在第二子集电极层208中与布线215C(成为集电极电极的部分)连接的部位形成第三Pt合金化反应层218。这里，第三Pt合金化反应层218是通过热处理，使构成布线215C的最下层部分的Pt和构成第二子集电极层208的InGaAs发生反应形成的。又，第三Pt合金化反应层218只在第二子集电极层208的内部形成。
又，在本实施方式中，为了将各个HBT(单位HBT)电分离，在各HBT形成区域的周边，形成贯通第二子集电极层208和第一子集电极层202的层叠结构一直达到基片201的元件分离区域241。
图11(a)～(c)、图12(a)、(b)、图13(a)、图14和图15(a)、(b)是表示与本实施方式有关的HBT的制造方法的各步骤的剖面图，图13(b)是表示与本实施方式有关的HBT的制造方法的一个步骤的平面图。又，图15(a)是表示与本实施方式有关的HBT中的发射极引出布线的引出方向的主要部分步骤剖面图，图15(b)是表示与本实施方式有关的HBT中的基极引出布线的引出方向的主要部分步骤剖面图。
首先，如图11(a)所示，例如在由GaAs构成的半绝缘性基片201上，例如用MBE法或MOCVD法等的结晶生长法，依次形成由例如以约为5×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的第一子集电极层202、由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的第二子集电极层208、由例如以约为1×1016cm-3的低浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的集电极层形成用膜253、由例如以约为4×1019cm-3的高浓度掺杂有p型杂质的p型GaAs层构成的基极层形成用膜254、由例如以约为3×1017cm-3的浓度掺杂有n型杂质的n型InGaP(具体讲In组成比约为48％的In0.48Ga0.52P)层构成的发射极层形成用膜255、由例如以约为3×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的发射极帽盖层形成用膜256、和由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的发射极接触层形成用膜257。又，作为集电极层形成用膜253也可以形成i型GaAs层。又，构成发射极层形成用膜255的In0.48Ga0.52P的带隙比构成基极层形成用膜254的GaAs的带隙大。又，构成发射极接触层形成用膜257的InGaAs的带隙比构成发射极帽盖层形成用膜256的GaAs的带隙小。
下面，如图11(b)所示，将保护发射极形成区域的光抗蚀剂图案231作为掩模，用干蚀刻或湿蚀刻依次对发射极接触层形成用膜257和发射极帽盖层形成用膜256形成图案。因此，形成由发射极帽盖层206和发射极接触层207的层叠结构构成的发射极岛区域，并且露出发射极层形成用膜255中的基极电极形成区域。这时，几乎不蚀刻由In0.48Ga0.52P构成的发射极层形成用膜255。
接着，在除去光抗蚀剂图案231后，如图11(c)所示，将保护包含发射极形成区域的基极形成区域的光抗蚀剂图案232作为掩模，用干蚀刻或湿蚀刻依次对发射极层形成用膜255、基极层形成用膜254和集电极层形成用膜253形成图案。因此，形成由集电极层203、基极层204和发射极层205的层叠结构构成的基极岛区域，并且露出第二子集电极层208中的集电极电极形成区域。这时，几乎不蚀刻由InGaAs构成的第二子集电极层208。即，由于InGaAs层的第二子集电极层208作为蚀刻停止层起作用，所以与已有技术比较，能够大幅度提高形成基极岛区域时的蚀刻精度。
接着，在除去光抗蚀剂图案232后，如图12(a)所示，例如用柠檬酸系蚀刻溶液，对发射极帽盖层206、基极层204和集电极层203选择地进行侧面蚀刻。因此，发射极接触层207的端部从发射极帽盖层206屋檐状突出，并且发射极层205的端部从基极层204屋檐状突出。又，这时，几乎不蚀刻由InGaAs构成的发射极接触层207和第二子集电极层208，以及由InGaP构成的发射极层205。
接着，如图12(b)所示，将保护各单位HBT单元(各个HBT形成区域)的光抗蚀剂图案233作为掩模，将例如He(氦)离子注入到各个第二子集电极层208和第一子集电极层202中，从而形成元件分离区域241。因此，使各单位HBT单元之间分离。
接着，在除去光抗蚀剂图案233后，例如用CVD(chemical vapordeposition化学气相沉积)法，以覆盖半绝缘性基片201的整个面的方式形成由例如TEOS膜构成的绝缘膜224，因此发射极接触层207的屋檐状端部和发射极层205的屋檐状端部用绝缘膜224覆盖。此后，如图13(a)所示，在形成覆盖规定区域(至少，发射极引出布线215A(请参照图15(a))的引出方向上的发射极接触层207的屋檐状端部、和在基极引出布线215B(请参照图15(b))的引出方向上的发射极层205的屋檐状端部)的光抗蚀剂图案236后，通过将光抗蚀剂图案236作为掩模，对绝缘膜224进行干蚀刻或湿蚀刻。因此，除了发射极引出布线215A的引出方向外，除去覆盖发射极接触层207的屋檐状端部的绝缘膜224，并且除了基极引出布线215B的引出方向外，除去覆盖发射极层205的屋檐状端部的绝缘膜224。
接着，如图13(b)所示，在发射极接触层207上，在发射极层205(发射极接触层207的外侧区域)上，在第二子集电极层208(发射极层205的外侧区域)上，以及位于在发射极引出布线215A的引出方向、基极引出布线215B的引出方向和集电极引出布线215C(请参照图9)的引出方向上的绝缘膜224上分别形成设置了开口部分的光抗蚀剂图案237。此后，例如通过蒸镀法，以覆盖半绝缘性基片201的整个面的方式形成布线形成用导电膜215。这里，布线形成用导电膜215，例如，具有从下向上依次层叠Pt层、Ti层、Pt层、Au层和Ti层的结构。接着，通过用剥离法，除去光抗蚀剂图案237以及堆积其上的布线形成用导电膜215。因此，如图14和图15(a)、(b)所示，形成从发射极接触层207引出的发射极引出布线215A、从发射极层205引出的基极引出布线215B、和从第二子集电极层208引出的集电极引出布线215C。即，在本实施方式中，布线215A、215B和215C分别兼用作发射极电极、基极电极和集电极电极。
作为本实施方式的特征，因为发射极接触层207的端部从发射极帽盖层206屋檐状地突出，并且发射极层205的端部从基极层204屋檐状地突出，所以在发射极接触层207上、在发射极层205上、和在第二子集电极层208上，分别通过自我对准形成兼作发射极电极的发射极引出布线215A、兼作基极电极的基极引出布线215B、和兼作集电极电极的集电极引出布线215C。即，由于能够通过发射极接触层207的屋檐状端部防止发射极引出布线215A和基极引出布线215B连接，并且能够通过发射极层205的屋檐状端部防止基极引出布线215B和集电极引出布线215C连接，所以不需要如已有技术那样，在覆盖半导体的绝缘膜中设置接触孔，与该接触孔位置重合地形成引出布线。
如图15(a)和(b)所示，发射极引出布线215A的引出方向上的发射极接触层207的屋檐状端部、和在基极引出布线215B的引出方向上的发射极层205的屋檐状端部分别用绝缘膜224覆盖。因此，可以在防止分别断裂的情况下从发射极接触层207和发射极层205引出发射极引出布线215A和基极引出布线215B。
接着，进行为了将用于电分离各个单位HBT元件的元件分离区域(通过离子注入形成的分离区域)241非活性化的热处理，在本实施方式中，通过该热处理，使构成布线215A的最下层部分的金属(具体讲Pt)和发射极接触层207中与布线215A接触的部位的构成材料发生反应。同样，使构成布线215B的最下层部分的金属(具体讲Pt)和发射极层205中与布线215B接触的部位的构成材料发生反应，并且使构成布线215C的最下层部分的金属(具体讲Pt)和第二子集电极层208中与布线215C接触的部位的构成材料发生反应。因此，在发射极接触层207中在布线215A的下侧形成第一Pt合金化反应层216，在发射极层205中在布线215B的下侧形成第二Pt合金化反应层217，在第二子集电极层208中在布线215C的下侧形成第三Pt合金化反应层218，完成图9所示的本实施方式的HBT。又，第一Pt合金化反应层216只在发射极接触层207的内部形成。又，第二Pt合金化反应层217，以贯通发射极层205与基极层204欧姆接触的方式形成。又，第三Pt合金化反应层218只在第二子集电极层208的内部形成。
根据第三实施方式，在各个发射极接触层207和第二子集电极层208中使用由带隙小的材料构成的高浓度n型半导体。因此，能够容易地实现用于从发射极接触层207引出的发射极引出布线215A的金属和发射极接触层207之间的欧姆连接，并且能够容易地实现用于从第二子集电极层208引出的集电极引出布线215C的金属和第二子集电极层208之间的欧姆连接。即，不仅能够形成兼作基极电极的基极引出布线215B，而且能够形成兼作发射极电极的发射极引出布线215A，并且能够形成兼作集电极电极的集电极引出布线215C。从而，因为能够削减在已有技术中与布线形成步骤分开进行的形成发射极电极、基极电极和集电极电极的步骤，所以能够降低制造成本。
又，在已有技术中，当决定发射极尺寸时，需要考虑到发射极接触层和发射极电极之间的重合偏离，发射极电极和接触孔之间的重合偏离，以及接触孔和布线之间的重合偏离这样3个重合偏离。
与此相对，根据第三实施方式，因为通过自我对准形成发射极引出布线215A等的各布线，换句话说，因为不形成接触孔地形成发射极引出布线215A，所以当决定发射极尺寸时，可以不需要考虑发射极接触层207和接触孔之间的重合偏离，以及接触孔和发射极引出布线215A之间的重合偏离。从而，因为与已有技术比较能够缩小发射极尺寸，所以能够进一步实现HBT的高性能化，所谓的高频特性的提高。
进一步，根据第三实施方式，因为不形成接触孔地形成基极引出布线215B，所以能够缩短基极引出布线215B的基极电极部分(与发射极层205接触的部分)和发射极(实质上的发射极区域(发射极层205中的发射极帽盖层206的下部分))之间的距离。因此，能够减少基极电阻，结果，能够达到更高地提高高频特性的目的。
(第四实施方式)下面，参照
与本发明的第四实施方式有关的HBT及其制造方法。又，与本实施方式有关的HBT与第三实施方式不同的第一点在于相对于在第三实施方式中布线215B中成为基极电极的部分隔着发射极层205而在基极层204上形成，在本实施方式中，如后所述，布线215B中成为基极电极的部分直接形成在基极层204上。又，与本实施方式有关的HBT与第三实施方式不同的第二点在于相对于在第三实施方式中基极层204的材料和集电极层203的材料相同，在本实施方式中，如后所述，为了在基极层204和集电极层203之间设定蚀刻选择比，基极层204的材料和集电极层203的材料不同。
图16是表示与本实施方式有关的HBT的结构剖面图。
如图16所示，例如在由GaAs构成的半绝缘性基片201上，形成由例如以约为5×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的第一子集电极层202。又，在第一子集电极层202上，形成由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的第二子集电极层208。构成第二子集电极层208的InGaAs的带隙比构成第一子集电极层202的GaAs的带隙小。
在第二子集电极层208中的规定区域上，依次层叠由例如以约为1×1016cm-3的低浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的集电极层203、和由例如以约为4×1019cm-3的高浓度掺杂有p型杂质的p型InGaAs层构成的基极层204。即，在第二子集电极层208上，凸形状地形成集电极层203和基极层204的层叠结构。这里，基极层204的面积比收集层203的面积大，基极层204的端部从集电极层203屋檐状地突出。又，作为集电极层203也可以用i型GaAs层。
在基极层204中的规定区域上，依次层叠由例如以约为3×1017cm-3的浓度掺杂有n型杂质的n型InGaP(具体讲In组成比约为48％的In0.48Ga0.52P)层构成的发射极层205、由例如以约为3×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的发射极帽盖层206、和由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的发射极接触层207。即，在基极层204上，凸形状地形成发射极层205、发射极帽盖层206和发射极接触层207的层叠结构。这里，构成发射极层205的In0.48Ga0.52P的带隙比构成基极层204的InGaAs的带隙大。又，构成发射极接触层207的InGaAs的带隙比构成发射极帽盖层206的GaAs的带隙小。
作为本实施方式的特征，通过自我对准形成从发射极接触层207引出的布线(发射极引出布线)215A、从基极层204引出的布线(基极引出布线)215B、和从第二子集电极层208引出的布线(集电极引出布线)215C。又，分别从发射极接触层207、基极层204和第二子集电极层208直接引出发射极引出布线215A、基极引出布线215B和集电极引出布线215C。换句话说，发射极引出布线215A、基极引出布线215B和集电极引出布线215C分别兼用作发射极电极、基极电极和集电极电极。
图17(a)是表示与本实施方式有关的HBT中的发射极引出布线215A的引出方向的主要部分剖面图，图17(b)是表示与本实施方式有关的HBT中的基极引出布线215B的引出方向的主要部分剖面图。
如图17(a)和(b)所示，发射极引出布线215A的引出方向上的发射极接触层207的屋檐状端部、和在基极引出布线215B的引出方向上的基极层204的屋檐状端部分别用例如TEOS膜构成的绝缘膜224覆盖。因此，可以在分别防止断裂的情况下从发射极接触层207和基极层204引出发射极引出布线215A和基极引出布线215B。
在发射极接触层207中与布线215A(成为发射极电极的部分)连接的部位形成第一Pt合金化反应层216。这里，第一Pt合金化反应层216是通过热处理，使构成布线215A的最下层部分的Pt和构成发射极接触层207的InGaAs发生反应形成的。又，第一Pt合金化反应层216只在发射极接触层207的内部形成。
在基极层204中与布线215B(成为基极电极的部分)连接的部位形成第二Pt合金化反应层217。这里，第二Pt合金化反应层217是通过热处理，使构成布线215B的最下层部分的Pt和构成基极层204的InGaAs发生反应形成的。又，第二Pt合金化反应层217只在基极层204的内部形成。
在第二子集电极层208中与布线215C(成为集电极电极的部分)连接的部位形成第三Pt合金化反应层218。这里，第三Pt合金化反应层218是通过热处理，使构成布线215C的最下层部分的Pt和构成第二子集电极层208的InGaAs发生反应形成的。又，第三Pt合金化反应层218只在第二子集电极层208的内部形成。
又，在本实施方式中，为了将各个HBT(单位HBT)之间电分离，在各HBT形成区域的周边，形成贯通第二子集电极层208和第一子集电极层202的层叠结构一直达到基片201的元件分离区域241。
下面，参照
图16和图17(a)、(b)所示的本实施方式的HBT的制造方法。
图18(a)～(c)、图19(a)、(b)、图20(a)、图21和图22(a)、(b)是表示与本实施方式有关的HBT的制造方法的各步骤的剖面图，图20(b)是表示与本实施方式有关的HBT的制造方法的一个步骤的平面图。又，图22(a)是表示与本实施方式有关的HBT中的发射极引出布线的引出方向的主要部分步骤剖面图，图22(b)是表示与本实施方式有关的HBT中的基极引出布线的引出方向的主要部分步骤剖面图。
首先，如图18(a)所示，例如在由GaAs构成的半绝缘性基片201上，例如用MBE法或MOCVD法等的结晶生长法，依次形成由例如以约为5×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的第一子集电极层202、由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的第二子集电极层208、由例如以约为1×1016cm-3的低浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的集电极层形成用膜253、由例如以约为4×1019cm-3的高浓度掺杂有p型杂质的p型InGaAs层构成的基极层形成用膜254、由例如以约为3×1017cm-3的浓度掺杂有n型杂质的n型InGaP(具体讲In组成比约为48％的In0.48Ga0.52P)层构成的发射极层形成用膜255、由例如以约为3×1018cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型GaAs层构成的发射极帽盖层形成用膜256、和由例如以约为1×1019cm-3的高浓度掺杂有n型杂质的n型InGaAs层构成的发射极接触层形成用膜257。又，作为集电极层形成用膜253也可以形成i型GaAs层。又，构成发射极层形成用膜255的In0.48Ga0.52P的带隙比构成基极层形成用膜254的InGaAs的带隙大。又，构成发射极接触层形成用膜257的InGaAs的带隙比构成发射极帽盖层形成用膜256的GaAs的带隙小。
下面，如图18(b)所示，将保护发射极形成区域的光抗蚀剂图案231作为掩模，用干蚀刻或湿蚀刻依次对发射极接触层形成用膜257、发射极帽盖层形成用膜256和发射极层形成用膜255形成图案。因此，形成由发射极层250、发射极帽盖层206和发射极接触层207的层叠结构构成的发射极岛区域，并且露出发射极层形成用膜255中的基极电极形成区域。这时，几乎不蚀刻基极层形成用膜254。
接着，在除去光抗蚀剂图案231后，如图18(c)所示，将保护包含发射极形成区域的基极形成区域的光抗蚀剂图案232作为掩模，用于蚀刻或湿蚀刻依次对基极层形成用膜254和集电极层形成用膜253形成图案。因此，形成由集电极层203和基极层204的层叠结构构成的基极岛区域，并且露出第二子集电极层208中的集电极电极形成区域。这时，几乎不蚀刻由InGaAs构成的第二子集电极层208。即，由于InGaAs层的第二子集电极层208作为蚀刻停止层起作用，所以与已有技术比较，能够大幅度提高形成基极岛区域时的蚀刻精度。
接着，在除去光抗蚀剂图案232后，如图19(a)所示，例如用柠檬酸系蚀刻溶液，对发射极帽盖层206和集电极层203选择地进行侧面蚀刻。接着，例如用盐酸系蚀刻溶液，对发射极层205选择地进行侧面蚀刻。因此，发射极接触层207的端部从发射极帽盖层206屋檐状突出，并且基极层204的端部从集电极层203屋檐状突出。又，当用柠檬酸系蚀刻溶液进行蚀刻时，几乎分别不蚀刻由InGaAs层构成的发射极接触层207、第二子集电极层208和基极层204，以及由InGaP层构成的发射极层205。又，当用盐酸系蚀刻溶液进行蚀刻时，几乎分别不蚀刻由InGaAs层构成的发射极接触层207、第二子集电极层208和基极层204，以及由GaAs层构成的发射极层206和集电极层203。
接着，如图19(b)所示，将保护各单位HBT单元(各个HBT形成区域)的光抗蚀剂图案233作为掩模，将例如He(氦)离子注入到各个第二子集电极层208和第一子集电极层202中，从而形成元件分离区域241。因此，使各单位HBT单元之间分离。
接着，在除去光抗蚀剂图案233后，例如用CVD法等，以覆盖半绝缘性基片201的整个面的方式形成由例如TEOS膜构成的绝缘膜224，因此发射极接触层207的屋檐状端部和基极层204的屋檐状端部用绝缘膜224覆盖。此后，如图20(a)所示，在形成覆盖规定区域(至少，发射极引出布线215A(请参照图22(a))的引出方向上的发射极接触层207的屋檐状端部、和在基极引出布线215B(请参照图22(b))的引出方向上的基极层204的屋檐状端部)的光抗蚀剂图案236后，通过将光抗蚀剂图案236作为掩模，对绝缘膜224进行干蚀刻或湿蚀刻。因此，除了发射极引出布线215A的引出方向外，除去覆盖发射极接触层207的屋檐状端部的绝缘膜224，并且除了基极引出布线215B的引出方向外，除去覆盖基极层204的屋檐状端部的绝缘膜224。
接着，如图20(b)所示，在发射极接触层207上，在基极层204(发射极接触层207的外侧区域)上，在第二子集电极层208(基极层204的外侧区域)上，以及位于在发射极引出布线215A的引出方向、基极引出布线215B的引出方向和集电极引出布线215C(请参照图16)的引出方向的绝缘膜224上分别形成设置了开口部分的光抗蚀剂图案237。此后，例如通过蒸镀法，以覆盖半绝缘性基片201的整个面的方式形成布线形成用导电膜215。这里，布线形成用导电膜215，例如，具有从下向上依次层叠Pt层、Ti层、Pt层、Au层和Ti层的结构。接着，通过用剥离法，除去光抗蚀剂图案237以及堆积其上的布线形成用导电膜215。因此，如图21和图22(a)、(b)所示，形成从发射极接触层207引出的发射极引出布线215A、从基极层204引出的基极引出布线215B、和从第二子集电极层208引出的集电极引出布线215C。即，在本实施方式中，布线215A、215B和215C分别兼用作发射极电极、基极电极和集电极电极。
又，作为本实施方式的特征，因为发射极接触层207的端部从发射极帽盖层206屋檐状地突出，并且基极层204的端部从集电极层203屋檐状地突出，所以在发射极接触层207上、在基极层204上、和在第二子集电极层208上，分别通过自我对准形成兼作发射极电极的发射极引出布线215A、兼作基极电极的基极引出布线215B、和兼作集电极电极的集电极引出布线215C。即，因为能够通过发射极接触层207的屋檐状端部防止发射极引出布线215A和基极引出布线215B连接，并且能够通过基极层204的屋檐状端部防止基极引出布线215B和集电极引出布线215C连接，所以不需要如已有技术那样，在覆盖半导体的绝缘膜中设置接触孔，与该接触孔位置重合地形成引出布线。
如图22(a)和(b)所示，发射极引出布线215A的引出方向上的发射极接触层207的屋檐状端部、和在基极引出布线215B的引出方向上的基极层204的屋檐状端部分别用绝缘膜224覆盖。因此，可以在分别防止断裂的情况下从发射极接触层207和基极层204引出发射极引出布线215A和基极引出布线215B。
接着，进行为了将用于电分离各个单位HBT元件的元件分离区域(通过离子注入形成的分离区域)241非活性化的热处理，在本实施方式中，通过该热处理，使构成布线215A的最下层部分的金属(具体讲Pt)和发射极接触层207中与布线215A接触的部位的构成材料发生反应。同样，使构成布线215B的最下层部分的金属(具体讲Pt)和基极层204中与布线215B接触的部位的构成材料发生反应，并且使构成布线215C的最下层部分的金属(具体讲Pt)和第二子集电极层208中与布线215C接触的部位的构成材料发生反应。因此，在发射极接触层207中在布线215A的下侧形成第一Pt合金化反应层216，在基极层204中在布线215B的下侧形成第二Pt合金化反应层217，在第二子集电极层208中在布线215C的下侧形成第三Pt合金化反应层218，完成图16所示的本实施方式的HBT。又，第一Pt合金化反应层216只在发射极接触层207的内部形成，第二Pt合金化反应层217只在基极层204的内部形成，第三Pt合金化反应层218只在第二子集电极层208的内部形成。
根据第四实施方式，在各个发射极接触层207和第二子集电极层208中使用由带隙小的材料构成的高浓度n型半导体。因此，能够容易地实现用于从发射极接触层207引出的发射极引出布线215A的金属和发射极接触层207之间的欧姆连接，并且能够容易地实现用于从第二子集电极层208引出的集电极引出布线215C的金属和第二子集电极层208之间的欧姆连接。即，不仅能够形成兼作基极电极的基极引出布线215B，而且能够形成兼作发射极电极的发射极引出布线215A，并且能够形成兼作集电极电极的集电极引出布线215C。从而，因为能够削减在已有技术中与布线形成步骤分开进行的形成发射极电极、基极电极和集电极电极的步骤，所以能够降低制造成本。
又，在已有技术中，当决定发射极尺寸时，需要考虑到发射极接触层和发射极电极之间的重合偏离，发射极电极和接触孔之间的重合偏离，以及接触孔和布线之间的重合偏离这样3个重合偏离。
与此相对，根据第四实施方式，因为通过自我对准形成发射极引出布线215A等的各布线，换句话说，因为不形成接触孔地形成发射极引出布线215A，所以当决定发射极尺寸时，可以不需要考虑发射极接触层207和接触孔之间的重合偏离，以及接触孔和发射极引出布线215A之间的重合偏离。从而，因为与已有技术比较能够缩小发射极尺寸，所以能够进一步达到HBT的高性能化，所谓的提高高频特性的目的。
进一步，根据第四实施方式，因为不形成接触孔地形成基极引出布线215B，所以能够缩短基极引出布线215B的基极电极部分(与基极层204接触的部分)和发射极205(实质上的发射极区域)之间的距离。因此，能够减少基极电阻，结果，能够达到更高地提高高频特性的目的。
又，在第一～第四实施方式中，构成HBT的各半导体层中的杂质浓度、厚度和组成比等显然不限于上述数值。
又，在第一～第四实施方式中，作为兼作各个发射极电极、基极电极和集电极电极的引出布线的最下层部分虽然采用Pt层，但是，代替它，例如当用Pd层或Ni层时，在各引出布线的电极部分的下侧也形成合金化反应层，因此能够得到与第一～第四实施方式同样的效果。
又，在第一～第四实施方式中，虽然采用离子注入形成元件分离区域，但是，代替它，例如也可以用湿蚀刻形成成为元件分离区域的沟道。
又，在第一～第四实施方式中，作为发射极层虽然采用InGaP层，但是，代替它，例如也可以用AlGaAs层。
又，在第一～第四实施方式中，作为第二子集电极层和发射极接触层虽然采用InGaAs层，但是，代替它，也可以用包含InGaAs层的半导体层叠结构。
又，在第一～第四实施方式中，虽然将作为半绝缘性基片用GaAs基片的HBT作为对象，但是，代替它，当将作为半绝缘性基片用InP基片并且作为发射极层用InP层或InAlAs层等的HBT作为对象时显然也能够得到同样的效果。
又，在第一或第二实施方式中，作为设置了引出用布线用接触孔的绝缘膜122虽然采用SiO2，但是，代替它，也可以用其它种类的绝缘膜，例如SiN膜。
又，在第三或第四实施方式中，作为覆盖发射极接触层207的屋檐状端部和基极层204或发射极层205的屋檐状端部的绝缘膜224虽然采用TEOS膜，但是，代替它，也可以用其它种类的绝缘膜。
本发明，涉及HBT及其制造方法，对提高HBT的高频特性和降低HBT的制造成本非常有用。
权利要求
1.一种异质结双极晶体管，包括高浓度n型的第一子集电极层；高浓度n型的第二子集电极层，其在所述第一子集电极层上形成，并且由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成；i型或低浓度n型的集电极层，其在所述第二子集电极层中的规定部分上形成；高浓度p型的基极层，其在所述集电极层上形成；n型的发射极层，其在所述基极层上形成，并且由带隙比所述基极层大的材料构成；高浓度n型的发射极帽盖层，其在所述发射极层中的规定部分上形成；高浓度n型的发射极接触层，其在所述发射极帽盖层上形成，并且由带隙比所述发射极帽盖层小的材料构成；第一布线，其从所述发射极接触层引出，并且包含成为发射极电极的部分；第二布线，其从所述发射极层中的没有形成所述发射极帽盖层的部分引出，并且包含成为基极电极的部分；和第三布线，其从所述第二子集电极层中的没有形成所述集电极层的部分引出，并且包含成为集电极电极的部分。
2.根据权利要求1所述的异质结双极晶体管，其特征在于，在所述发射极接触层中与成为所述发射极电极的部分连接的部位形成第一合金化反应层；在所述发射极层中与成为所述基极电极的部分连接的部位形成第二合金化反应层；在所述第二子集电极层中与成为所述集电极电极的部分连接的部位形成第三合金化反应层。
3.一种异质结双极晶体管，包括高浓度n型的第一子集电极层；高浓度n型的第二子集电极层，其在所述第一子集电极层上形成，并且由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成；i型或低浓度n型的集电极层，其在所述第二子集电极层中的规定部分上形成；高浓度p型的基极层，其在所述集电极层上形成；n型发射极层，其在所述基极层中的规定部分上形成，并且由带隙比所述基极层大的材料构成；高浓度n型的发射极帽盖层，其在所述发射极层上形成；高浓度n型的发射极接触层，其在所述发射极帽盖层上形成，并且由带隙比所述发射极帽盖层小的材料构成；第一布线，其从所述发射极接触层引出，并且包含成为发射极电极的部分；第二布线，其从所述基极层中没有形成所述发射极层的部分引出，并且包含成为基极电极的部分；和第三布线，其从所述第二子集电极层中没有形成所述集电极层的部分引出，并且包含成为集电极电极的部分。
4.根据权利要求3所述的异质结双极晶体管，其特征在于，在所述发射极接触层中与成为所述发射极电极的部分连接的部位形成第一合金化反应层；在所述基极层中与成为所述基极电极的部分连接的部位形成第二合金化反应层；在所述第二子集电极层中与成为所述集电极电极的部分连接的部位形成第三合金化反应层。
5.根据权利要求1所述的异质结双极晶体管，其特征在于，所述第一布线、所述第二布线和所述第三布线由同一材料构成。
6.根据权利要求1所述的异质结双极晶体管，其特征在于，所述第二子集电极层和所述发射极接触层都是包含InGaAs层的半导体层。
7.根据权利要求1所述的异质结双极晶体管，其特征在于，所述第一布线、所述第二布线和所述第三布线各自的最下层部分由Pt、Pd或Ni构成。
8.根据权利要求3所述的异质结双极晶体管，其特征在于，所述第一布线、所述第二布线和所述第三布线由同一材料构成。
9.根据权利要求3所述的异质结双极晶体管，其特征在于，所述第二子集电极层和所述发射极接触层都是包含InGaAs层的半导体层。
10.根据权利要求3所述的异质结双极晶体管，其特征在于，所述第一布线、所述第二布线和所述第三布线各自的最下层部分由Pt、Pd或Ni构成。
11.一种异质结双极晶体管，包括高浓度n型的第一子集电极层；高浓度n型的第二子集电极层，其在所述第一子集电极层上形成，并且由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成；i型或低浓度n型的集电极层，其在所述第二子集电极层中的规定部分上形成；高浓度p型的基极层，其在所述集电极层上形成；n型的发射极层，其端部以从所述基极层按屋檐状突出的方式在所述基极层上形成，并且由带隙比所述基极层大的材料构成；高浓度n型的发射极帽盖层，其在所述发射极层中的规定部分上形成；和高浓度n型的发射极接触层，其端部以从所述发射极帽盖层按屋檐状突出的方式在所述发射极帽盖层上形成，并且由带隙比所述发射极帽盖层小的材料构成；通过自我对准形成第一布线、第二布线和第三布线，所述第一布线从所述发射极接触层引出并且包含成为发射极电极的部分，所述第二布线从所述发射极层中没有形成所述发射极帽盖层的部分引出并且包含成为基极电极的部分，所述第三布线从所述第二子集电极层中没有形成所述集电极层的部分引出并且包含成为集电极电极的部分。
12.根据权利要求11所述的异质结双极晶体管，其特征在于，在所述发射极接触层中与成为所述发射极电极的部分连接的部位形成第一合金化反应层；在所述发射极层中与成为所述基极电极的部分连接的部位形成第二合金化反应层；在所述第二子集电极层中与成为所述集电极电极的部分连接的部位形成第三合金化反应层。
13.根据权利要求11所述的异质结双极晶体管，其特征在于，在所述第一布线的引出方向上的所述发射极接触层的屋檐状端部、和在所述第二布线的引出方向上的所述发射极层的屋檐状端部，分别由绝缘膜覆盖。
14.一种异质结双极晶体管，包括高浓度n型的第一子集电极层；高浓度n型的第二子集电极层，其在所述第一子集电极层上形成，并且由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成；i型或低浓度n型的集电极层，其在所述第二子集电极层中的规定部分上形成；高浓度p型的基极层，其端部以从所述集电极层按屋檐状突出的方式在所述集电极层上形成，并且由与所述集电极层不同的材料构成；n型的发射极层，其在所述基极层中的规定部分上形成，并且由带隙比所述基极层大的材料构成；高浓度n型的发射极帽盖层，其在所述发射极层上形成；和高浓度n型的发射极接触层，其端部以从所述发射极帽盖层按屋檐状突出的方式在所述发射极帽盖层上形成，并且由带隙比所述发射极帽盖层小的材料构成；通过自我对准形成第一布线、第二布线和第三布线，所述第一布线从所述发射极接触层引出并且包含成为发射极电极的部分，所述第二布线从所述基极层中没有形成所述发射极层的部分引出并且包含成为基极电极的部分，所述第三布线从所述第二子集电极层中没有形成所述集电极层的部分引出并且包含成为集电极电极的部分。
15.根据权利要求14所述的异质结双极晶体管，其特征在于，在所述发射极接触层中与成为所述发射极电极的部分连接的部位形成第一合金化反应层；在所述基极层中与成为所述基极电极的部分连接的部位形成第二合金化反应层；在所述第二子集电极层中与成为所述集电极电极的部分连接的部位形成第三合金化反应层。
16.根据权利要求14所述的异质结双极晶体管，其特征在于，在所述第一布线的引出方向上的所述发射极接触层的屋檐状端部、和在所述第二布线的引出方向上的所述基极层的屋檐状端部，分别由绝缘膜覆盖。
17.根据权利要求11所述的异质结双极晶体管，其特征在于，所述第二子集电极层和所述发射极接触层都是包含InGaAs层的半导体层。
18.根据权利要求11所述的异质结双极晶体管，其特征在于，所述第一布线、所述第二布线和所述第三布线各自的最下层部分由Pt、Pd或Ni构成。
19.根据权利要求14所述的异质结双极晶体管，其特征在于，所述第二子集电极层和所述发射极接触层都是包含InGaAs层的半导体层。
20.根据权利要求14所述的异质结双极晶体管，其特征在于，所述第一布线、所述第二布线和所述第三布线各自的最下层部分由Pt、Pd或Ni构成。
21.一种异质结双极晶体管的制造方法，包括以下步骤在半绝缘性基片的一个主面上，依次形成高浓度n型的第一子集电极层、由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成的高浓度n型的第二子集电极层、i型或低浓度n型的集电极层形成用膜、高浓度p型的基极层形成用膜、由带隙比所述基极层形成用膜大的材料构成的n型的发射极层形成用膜、高浓度n型的发射极帽盖层形成用膜、由带隙比所述发射极帽盖层形成用膜小的材料构成的高浓度n型的发射极接触层形成用膜；以露出所述发射极层形成用膜中的基极电极形成区域的方式，使所述发射极接触层形成用膜和所述发射极帽盖层形成用膜形成图案，形成发射极接触层和发射极帽盖层；以露出所述第二子集电极层中的集电极电极形成区域的方式，使所述发射极层形成用膜、所述基极层形成用膜和所述集电极层形成用膜形成图案，形成发射极层、基极层和集电极层；形成从所述发射极接触层引出并且包含成为发射极电极的部分的第一布线；形成从所述发射极层中的所述基极电极形成区域引出并且包含成为基极电极的部分的第二布线；以及形成从所述第二子集电极层中的所述集电极电极形成区域引出并且包含成为集电极电极的部分的第三布线。
22.一种异质结双极晶体管的制造方法，包括以下步骤在半绝缘性基片的一个主面上，依次形成高浓度n型的第一子集电极层、由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成的高浓度n型的第二子集电极层、i型或低浓度n型的集电极层形成用膜、高浓度p型的基极层形成用膜、由带隙比所述基极层形成用膜大的材料构成的n型的发射极层形成用膜、高浓度n型的发射极帽盖层形成用膜、由带隙比所述发射极帽盖层形成用膜小的材料构成的高浓度n型的发射极接触层形成用膜；以露出所述基极层形成用膜中的基极电极形成区域的方式，使所述发射极接触层形成用膜、所述发射极帽盖层形成用膜和所述发射极层形成用膜形成图案，形成发射极接触层、发射极帽盖层和发射极层；以露出所述第二子集电极层中的集电极电极形成区域的方式，使所述基极层形成用膜和所述集电极层形成用膜形成图案，形成基极层和集电极层；形成从所述发射极接触层引出并且包含成为发射极电极的部分的第一布线；形成从所述基极层中的所述基极电极形成区域引出并且包含成为基极电极的部分的第二布线；以及形成从所述第二子集电极层中的所述集电极电极形成区域引出并且包含成为集电极电极的部分的第三布线。
23.根据权利要求21所述的异质结双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述半绝缘性基片是GaAs基片。
24.根据权利要求21所述的异质结双极晶体管的制造方法，其特征在于，同时实施所述形成第一布线的步骤、所述形成第二布线的步骤和所述形成第三布线的步骤。
25.根据权利要求21所述的异质结双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述第一布线、所述第二布线和所述第三布线各自的最下层部分由Pt、Pd或Ni构成。
26.根据权利要求22所述的异质结双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述半绝缘性基片是GaAs基片。
27.根据权利要求22所述的异质结双极晶体管的制造方法，其特征在于，同时实施所述形成第一布线的步骤、所述形成第二布线的步骤和所述形成第三布线的步骤。
28.根据权利要求22所述的异质结双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述第一布线、所述第二布线和所述第三布线各自的最下层部分由Pt、Pd或Ni构成。
29.一种异质结双极晶体管的制造方法，包括以下步骤在半绝缘性基片的一个主面上，依次形成高浓度n型的第一子集电极层、由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成的高浓度n型的第二子集电极层、i型或低浓度n型的集电极层形成用膜、高浓度p型的基极层形成用膜、由带隙比所述基极层形成用膜大的材料构成的n型的发射极层形成用膜、高浓度n型的发射极帽盖层形成用膜、由带隙比所述发射极帽盖层形成用膜小的材料构成的高浓度n型的发射极接触层形成用膜；以露出所述发射极层形成用膜中的基极电极形成区域的方式，使所述发射极接触层形成用膜和所述发射极帽盖层形成用膜形成图案，形成发射极接触层和发射极帽盖层；以露出所述第二子集电极层中的集电极电极形成区域的方式，使所述发射极层形成用膜、所述基极层形成用膜和所述集电极层形成用膜形成图案，形成发射极层、基极层和集电极层；以所述发射极层的端部从所述基极层按屋檐状突出的方式，对所述基极层和所述集电极层进行侧面蚀刻；以所述发射极接触层的端部从所述发射极帽盖层按屋檐状突出的方式，对所述发射极帽盖层进行侧面蚀刻；以及通过自我对准形成从所述发射极接触层引出并且包含成为发射极电极的部分的第一布线、从所述发射极层中的所述基极电极形成区域引出并且包含成为基极电极的部分的第二布线、和从所述第二子集电极层中的所述集电极电极形成区域引出并且包含成为集电极电极的部分的第三布线。
30.根据权利要求29所述的异质结双极晶体管的制造方法，其特征在于，同时实施对所述基极层及所述集电极层进行侧面蚀刻的步骤、和对所述发射极帽盖层进行侧面蚀刻的步骤。
31.根据权利要求29所述的异质结双极晶体管的制造方法，其特征在于，在对所述基极层及所述集电极层进行侧面蚀刻的步骤和对所述发射极帽盖层进行侧面蚀刻的步骤，与形成所述第一布线、所述第二布线及所述第三布线的步骤之间，进一步包括以下步骤分别用绝缘膜覆盖在所述第一布线的引出方向上的所述发射极接触层的屋檐状端部、和在所述第二布线的引出方向上的所述发射极层的屋檐状端部。
32.一种异质结双极晶体管的制造方法，包括以下步骤在半绝缘性基片的一个主面上，依次形成高浓度n型的第一子集电极层、由带隙比所述第一子集电极层小的材料构成的高浓度n型的第二子集电极层、i型或低浓度n型的集电极层形成用膜、由与所述集电极层形成用膜不同的材料构成的高浓度p型的基极层形成用膜、由带隙比所述基极层形成用膜大的材料构成的n型的发射极层形成用膜、高浓度n型的发射极帽盖层形成用膜、由带隙比所述发射极帽盖层形成用膜小的材料构成的高浓度n型的发射极接触层形成用膜；以露出所述基极层形成用膜中的基极电极形成区域的方式，使所述发射极接触层形成用膜、所述发射极帽盖层形成用膜和所述发射极层形成用膜形成图案，形成发射极接触层、发射极帽盖层和发射极层；以露出所述第二子集电极层中的集电极电极形成区域的方式，使所述基极层形成用膜和所述集电极层形成用膜形成图案，形成基极层和集电极层；以所述基极层的端部从所述集电极层按屋檐状突出的方式，对所述集电极层进行侧面蚀刻；以所述发射极接触层的端部从所述发射极帽盖层按屋檐状突出的方式，对所述发射极帽盖层和所述发射极层进行侧面蚀刻；以及通过自我对准形成从所述发射极接触层引出并且包含成为发射极电极的部分的第一布线、从所述基极层中的所述基极电极形成区域引出并且包含成为基极电极的部分的第二布线、和从所述第二子集电极层中的所述集电极电极形成区域引出并且包含成为集电极电极的部分的第三布线。
33.根据权利要求32所述的异质结双极晶体管的制造方法，其特征在于，同时实施对所述集电极层进行侧面蚀刻的步骤、和对所述发射极帽盖层及所述发射极层进行侧面蚀刻的步骤。
34.根据权利要求32所述的异质结双极晶体管的制造方法，其特征在于，在对所述集电极层进行侧面蚀刻的步骤及对所述发射极帽盖层和所述发射极层进行侧面蚀刻的步骤，与形成所述第一布线、所述第二布线及所述第三布线的步骤之间，进一步包括以下步骤分别用绝缘膜覆盖在所述第一布线的引出方向上的所述发射极接触层的屋檐状端部、和在所述第二布线的引出方向上的所述基极层的屋檐状端部。
35.根据权利要求29所述的异质结双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述半绝缘性基片是GaAs基片。
36.根据权利要求29所述的异质结双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述第一布线、所述第二布线和所述第三布线各自的最下层部分由Pt、Pd或Ni构成。
37.根据权利要求32所述的异质结双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述半绝缘性基片是GaAs基片。
38.根据权利要求32所述的异质结双极晶体管的制造方法，其特征在于，所述第一布线、所述第二布线和所述第三布线各自的最下层部分由Pt、Pd或Ni构成。
全文摘要
提供一种异质结双极晶体管，在高浓度n型的第一子集电极层(102)上，依次形成由带隙小的材料构成的高浓度n型的第二子集电极层(108)、i型或低浓度n型的集电极层(103)、高浓度p型的基极层(104)、由带隙大的材料构成的n型发射极层(105)、高浓度n型的发射极帽盖层(106)、和由带隙小的材料构成的高浓度n型的发射极接触层(107)。从发射极接触层(107)引出兼作发射极电极的布线(115A)，从发射极层(105)引出兼作基极电极的布线(115B)，从第二子集电极层(108)引出兼作集电极电极的布线(115C)。这样，可以缩小发射极尺寸，并且能够减少制造成本。
文档编号H01L21/331GK1855533SQ200610073568
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月10日 优先权日2005年4月21日
发明者宫岛贤一, 村山启一, 宫本裕孝 申请人:松下电器产业株式会社