メサ側面再結合電流抑制による極微細CaInAs/InP HBTの超高速化

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11555092
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 宮本 恭幸 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40209953)
• キーワード: GaInAs / InP HBT / ヘテロ接合バイポーラトランジスタ / エミッタ微細化 / 電子ビーム露光 / アンダーカットエッチング抑制 / メサ側面形成

研究概要

本年度は以下の実績を得た。
1.ドライ/ウェットエッチングを併用した(001)面に沿った微細エミッタ形状作製技術の確立
昨年度のInPエミッタ層厚を薄層化する微細エミッタの作製法では層厚薄層化により電流利得低減顔凝ることとベース電極の形成が難しいことから、本年度は、100nm以上のInPエミッタ層厚において微細エミッタが可能となるように、ベース層まで5nmのところでメタン系リアクティブイオンエッチングによりエッチングし、その後ウェットケミカルエッチングで除去する方法でメサを作製することとした。ウェットエッチングには、選択性と残差の少なさから塩酸・燐酸混合エッチャントと側面の垂直性確保のための塩酸・酢酸混合エッチャントを使い分けることで、アンダーカット量を100nm以下にしてかつ垂直なエッチング側面を持ちえることを確認した。
2.アンダーカットによる微細コレクタ作製技術との確率
微細エミッタ作成技術に用いた塩酸・燐酸混合エッチャントと塩酸・酢酸混合エッチャントを併用する方法をコレクタ幅を狭くするためのアンダーカットエッチングを行った。電子ビーム露光法による制御されたエッチングを行うことで、コレクタ幅300nmにおいても再現性よく作成することが可能になった。
3.微細エミッタ構造HBTの作製
上記1,2の結果と新たに開発したプロセス数が削減できるエアブリッジ法を組みあわせることで、エミッタ幅100nm、コレクタ幅300nmのHBTの作製を行い、直流動作及び高周波動作を確認した。このエミッタ幅は知る限りHBTでは世界最小である。今回のプロセスではエミッタ・コレクタ側面をBCB保護膜で覆ったが、引きまわし電極の一部設計変更のみでBCBを用いずとも作製可能であり、エミッタ幅100nmで、かつ側面を露出させた微細HBTを作製可能であるという知見を得た。

研究成果

• [文献書誌] T.Arai: "Toward nano-metal buried structure in InP-20 nm wire and InP buried growth of tungsten"Physica E. 7. 896-901 (2000)
• [文献書誌] T.Arai: "First Fabrication of GaInAs/InP Buried Metal Heterojunction Bipolar Transistor and Reduction of Base-Collector Capacitance"Jpn.J.Appl.Phys.. 39. L503-L505 (2000)
• [文献書誌] T.Arai: "InP DHBT with 0.5mm Wide Emitter along <010> Direction toward BM-HBT with Narrow Emitter"Proceeding of Topical Workshop on Heterostructure Microelectronics (TWHM'00). D-21. 66-67 (2000)
• [文献書誌] T.Arai,: "GaAs buried growth over tungsten stripe using TEG and TMG"J.Crystal Growth. 221. 212-219 (2000)
• [文献書誌] T.Arai,: "C_<BC> reduction in GaInAs/InP buried metal heterojunction bipolar transistor"Proceeding of Twelfth International Conference on Indium Phosphide and Related Materials (IPRM'00). 254-257 (2000)
• [文献書誌] Y.Miyamoto,: "Fabrication and transport properties of 50-nm-wide Au/Cr/GaInAs electrode for electron wave interference device"Applied Surface Science. 159-160. 179-185 (2000)