特許 7201684 ＲＦ用途向けのヘテロ接合バイポーラトランジスタ用のメッシュ構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-26

(45)【発行日】2023-01-10

(54)【発明の名称】ＲＦ用途向けのヘテロ接合バイポーラトランジスタ用のメッシュ構造

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/331 20060101AFI20221227BHJP

   H01L 29/737 20060101ALI20221227BHJP

【ＦＩ】

H01L29/72 H

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020530490

(86)(22)【出願日】2018-11-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-02-18

(86)【国際出願番号】 US2018059532

(87)【国際公開番号】W WO2019112741

(87)【国際公開日】2019-06-13

【審査請求日】2021-10-15

(31)【優先権主張番号】15/834,100

(32)【優先日】2017-12-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507364838

【氏名又は名称】クアルコム，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100163522

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 晋平

(72)【発明者】

【氏名】ラナディープ・ダッタ

【審査官】恩田 和彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－２３０２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５２２４１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５２００８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０４９６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０８０９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－１８９９６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３３１

Ｈ０１Ｌ ２９／７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）であって、
コレクタメサと、
前記コレクタメサ上のベースメサと、
前記ベースメサ上のエミッタメサであって、複数の開口を有するエミッタメサと、
前記ベースメサに接続された前記複数の開口内の複数の卑金属と、
前記エミッタメサの外部に配置され、前記ベースメサに接続された外側卑金属とを備え、
前記複数の開口が前記複数の卑金属用の窓を構成し、
前記エミッタメサの外部に配置され、前記ベースメサに接続された外側卑金属をさらに備え、前記複数の卑金属と前記外側卑金属は電気的に結合され、
前記外側卑金属は、前記エミッタメサを囲むように配置され、
前記外側卑金属は、金属の別の層を通して前記複数の卑金属に接続されている、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）。

【請求項2】

前記エミッタメサに結合されたエミッタ金属をさらに備える請求項１に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）。

【請求項3】

前記コレクタメサに結合されたコレクタ金属をさらに備える請求項１に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）。

【請求項4】

前記複数の開口の各々は同じサイズを有する、請求項１に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）。

【請求項5】

前記複数の開口の各々は方形状である、請求項４に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）。

【請求項6】

前記複数の開口は少なくとも４つである、請求項４に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）。

【請求項7】

前記複数の開口はアレイ状に配置されている、請求項４に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）。

【請求項8】

前記複数の開口は、２×２アレイ、３×３アレイ、または３×１アレイとして配置されている、請求項７に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）。

【請求項9】

前記複数の開口の各々は六角形状である、請求項４に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）。

【請求項10】

前記複数の卑金属の各々は六角形状である、請求項９に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）。

【請求項11】

前記エミッタメサと前記複数の卑金属との間の間隔は、使用されるプロセス技術によって許容される最小サイズである、請求項１に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）。

【請求項12】

前記ベースメサの面積の前記エミッタメサの面積に対する比は１．８未満である、請求項１に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）。

【請求項13】

ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を製造するための方法であって、
コレクタメサスタックと、ベースメサスタックと、エミッタメサスタックとを備えるウエハを準備するステップと、
前記エミッタメサスタックをパターニングして複数の開口を有するエミッタメサを形成するステップと、
前記ベースメサスタックに接続された前記複数の開口内に複数の卑金属を設けるステップと、
前記ベースメサスタックをパターニングしてベースメサを形成するステップと、
前記エミッタメサの外部に配置され、前記ベースメサに接続された外側卑金属を設けるステップとを含み、
前記複数の開口が前記複数の卑金属用の窓を構成し、
前記複数の卑金属と前記外側卑金属が電気的に結合され、
前記外側卑金属は、前記エミッタメサを囲むように配置され、
前記外側卑金属は、金属の別の層を通して前記複数の卑金属に接続される、方法。

【請求項14】

前記複数の開口の各々は同じサイズを有し、
前記複数の開口が２×２アレイ、３×３アレイまたは３×１アレイとして配置されるか、または、前記エミッタメサが４つ以上の開口を有する、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記ベースメサの面積の前記エミッタメサの面積に対する比は１．８未満である、請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権の主張
本特許出願は、２０１７年１２月７日に出願された「ＭＥＳＨ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＦＯＲ ＨＥＴＥＲＯＪＵＮＣＴＩＯＮ ＢＩＰＯＬＡＲ ＴＲＡＮＳＩＳＴＯＲＳ ＦＯＲ ＲＦ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ」という名称の出願第１５／８３４１００号の優先権を主張する。この出願は、本出願の譲受人に譲渡され、参照により明白に本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示の態様は、概してヘテロ接合バイポーラトランジスタに関し、より詳細には、ＲＦ用途向けのヘテロ接合バイポーラトランジスタのエミッタメサ、ベースメサ、およびコレクタメサの製造方法および構成に関する。

【背景技術】

【0003】

ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）の一種であり、エミッタ領域およびベース領域にそれぞれに異なる半導体材料を使用し、ヘテロ接合部を形成する。ＨＢＴは、数百ＧＨｚまでの非常に高い周波数の信号を処理することができるという点でＢＪＴを改善する。ＨＢＴは、一般に現代の超高速回路、主として無線周波数（ＲＦ）システムにおいて使用され、セルラーフォンにおけるＲＦ電力増幅器などの、高い電力効率を必要とする用途において使用される。

【0004】

従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタレイアウトでは、エミッタがストライプ状に配置される。しかし、そのような構造を使用するＨＢＴは、いくつかの課題に直面する。（必要な出力ＲＦ電力によって設定される）所与のエミッタメサ面積に対して、ベースメサは非常に広い面積を占有する。従来のＨＢＴユニットセル上のベースメサ面積のエミッタメサ面積に対する一般的な比は約２．４である。ＨＢＴのベースコレクタ接合キャパシタンス（Ｃｂｃ）は、特に高周波数における電力利得などのデバイス性能の非常に重要な限定要因である。広いベースメサ面積による大きいＣｂｃは、デバイスの電力利得および効率を損なう。ストライプレイアウトを有するＨＢＴはまた、所与の出力電力を供給するのに必要なエミッタメサ面積を受け入れるための大きいフットプリントを占有し、それによってダイサイズが大きくなり、製造コストが高くなる。

【0005】

したがって、面積を狭くしてデバイス性能を向上させる改良されたＨＢＴ構造および改良された製造方法を提供すると有益である。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

以下は、そのような実装形態の基本的理解を与えるために、１つまたは複数の実装形態の簡略化された概要を提示する。本概要は、企図されるすべての実装形態の包括的な概説ではなく、すべての実装形態の主要または重要な要素を特定することも、いずれかまたはすべての実装形態の範囲を定めることも意図しない。本概要の唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明の前置きとして、１つまたは複数の実装形態に関する概念を簡略化された形で提示することである。

【0007】

一態様では、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、コレクタメサと、コレクタメサ上のベースメサと、ベースメサ上のエミッタメサとを備える。エミッタメサは、複数の開口を有する。ＨＢＴはさらに、ベースメサに接続された複数の開口内に複数の卑金属を備える。

【0008】

別の態様では、方法は、コレクタメサスタック、ベースメサスタック、およびエミッタメサスタックを含むウエハを準備するステップと、エミッタメサスタックをパターニングして、複数の開口を有するエミッタメサを画定するステップと、ベースメサスタックに接続された複数の開口内に複数の卑金属を設けるステップと、ベースメサスタックをパターニングしてベースメサを画定するステップとを含む。

【0009】

上記の目的および関係する目的の達成のために、１つまたは複数の実装形態は、以下で十分に説明され、特に特許請求の範囲で指摘される特徴を備える。以下の説明および添付の図面は、１つまたは複数の実装形態のいくつかの例示的な態様を詳細に示している。しかしながら、これらの態様は、様々な実装形態の原理が採用されることがある様々な方法のうちの小数の方法のみを示しており、記載される実装形態は、そのようなすべての態様およびそれらの均等物を含むものとする。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】ストライプレイアウトを有する例示的なＨＢＴのトップダウン図である。

【図2】線Ａ－Ａ’に沿った図１の例示的な断面図である。

【図3】線Ａ－Ａ’に沿った図１の別の例示的な断面図である。

【図4】本開示のいくつかの態様による、エミッタメサがメッシュ構造として構成されたＨＢＴの例示的な実装形態を示す図である。

【図5】本開示のいくつかの態様による、エミッタメサがメッシュ構造として構成されたＨＢＴのさらに別の例示的な実装形態を示す図である。

【図6】本開示のいくつかの態様による、線Ｂ－Ｂ’に沿った図５の例示的な断面図である。

【図7】本開示のいくつかの態様による、エミッタメサがメッシュ構造として構成されたＨＢＴのさらに別の例示的な実装形態を示す図である。

【図8a】本開示のいくつかの態様による、ＨＢＴを作製する例示的なプロセスフローを示す図である。

【図8b】本開示のいくつかの態様による、ＨＢＴを作製する例示的なプロセスフローを示す図である。

【図8c】本開示のいくつかの態様による、ＨＢＴを作製する例示的なプロセスフローを示す図である。

【図8d】本開示のいくつかの態様による、ＨＢＴを作製する例示的なプロセスフローを示す図である。

【図8e】本開示のいくつかの態様による、ＨＢＴを作製する例示的なプロセスフローを示す図である。

【図8f】本開示のいくつかの態様による、ＨＢＴを作製する例示的なプロセスフローを示す図である。

【図8g】本開示のいくつかの態様による、ＨＢＴを作製する例示的なプロセスフローを示す図である。

【図9】本開示のいくつかの態様による、エミッタメサがメッシュ構造として構成されたＨＢＴを製造するための例示的な方法示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に記載された詳細な説明は、添付の図面に関連して、様々な態様について説明することを目的としたものであり、本明細書で説明する概念が実現されることがある態様のみを表すことを目的としたものではない。詳細な説明は、様々な概念の理解を可能にするための具体的な詳細を含む。しかしながら、これらの概念がこれらの具体的な詳細なしに実践されてもよいことが当業者には明らかであろう。いくつかの事例では、そのような概念を不明瞭にすることを避けるために、よく知られている構造および構成要素はブロック図の形態で示される。

【0012】

ＨＢＴのベースコレクタ接合キャパシタンス（Ｃｂｃ）は、特に高周波数における電力利得の非常に重要な限定要因である。従来のＨＢＴは、エミッタメサをストライプ状に配置することが多く、それによってＣｂｃが高くなる。図１は、ストライプレイアウトを有する例示的なＨＢＴのトップダウン図である。ＨＢＴ１００は、コレクタメサ１０２と、コレクタメサ１０２上のベースメサ１０４とを備える。ＨＢＴ１００はさらに、ベースとの接続部を構成する卑金属１１４のストライプをベースメサ１０４上に備える。複数のストライプ１０６で構成されたエミッタメサがベースメサ１０４上に位置する。より多くの卑金属またはより大きいエミッタメサを受け入れるために、より多くの卑金属１１４がエミッタメサストライプ１０６と交互配置されてもよい。さらに、ＨＢＴ１００はまた、エミッタとの電気的接続部を構成する複数のエミッタ金属１１６を複数のエミッタメサストライプ１０６上に備える。コレクタとの電気的接続部を構成する１つまたは複数のコレクタ金属１１２がコレクタメサ１０２上に配置される。

【0013】

図２は、線Ａ－Ａ’に沿った図１の例示的な断面図である。断面２００は、コレクタメサ１０２と、コレクタメサ１０２上のベースメサ１０４と、ベースメサ１０４上のエミッタメサ１０６とを備える。卑金属１１４の１つまたは複数のストライプ、エミッタ金属１１６の１つまたは複数のストライプ、およびコレクタ金属１１２の１つまたは複数のストライプがそれぞれ、ベースメサ１０４、エミッタメサ１０６、およびコレクタメサ１０２上に（たとえば、堆積プロセスによって）配置される。

【0014】

コレクタメサ、ベースメサ、およびエミッタメサの各々が断面２００における単一の層として示されているが、各層が複数の副層を含むことができることを理解されたい。図３は、ＮＰＮ ＨＢＴの例示的な断面を示す。ＮＰＮ ＨＢＴ３００は、コレクタメサ３０２と、ベースメサ３０４、エミッタメサ３０６とを備える。コレクタメサは、この例では２つの副層、すなわち、半絶縁ＧａＡｓ基板３０２ＡとＮ＋ＧａＡｓサブコレクタ３０２Ｂとを備える。同様に、ベースメサ３０４はまた、この例では複数の副層、すなわち、第１のＩｎＧａＰエッチ停止層３０４Ａ、Ｎ－ＧａＡｓコレクタ３０４Ｂ、Ｐ＋ＧａＡｓベース３０４Ｃ、および第２のＩｎＧａＰエッチ停止層３０４Ｄを備える。Ｎ＋ＧａＡｓサブコレクタ３０２Ｂ、第１のＩｎＧａＰエッチ停止層３０４Ａ、およびＮ－ＧａＡｓコレクタ３０４Ｂは、ＨＢＴ３００のコレクタを形成する。ＮＰＮ ＨＢＴ３００はさらに、それぞれベースメサ３０４、エミッタメサ３０６、およびコレクタメサ３０２上に（たとえば、堆積プロセスによって）配置された卑金属３１４の１つまたは複数のストライプ、エミッタ金属３１６の１つまたは複数のストライプ、およびコレクタ金属３１２の１つまたは複数のストライプを備える。

【0015】

図１に示すレイアウトおよび構造では、（必要な電流出力ＲＦ電力によって設定される）所与のエミッタメサ面積についてのベースコレクタ接合面積が大きくなる。それによってＣｂｃが大きくなり、ＨＢＴの電力利得および効率が損なわれる。本開示のいくつかの態様によれば、ベースコレクタ接合面積を縮小しＣｂｃを低減させるために、エミッタメサが、関連するエミッタ金属とともにメッシュ構造として配置されてもよい。メッシュの開口は、矩形状もしくは六角形状またはその他の適切な形状にすることができる。ＨＢＴベース用の金属ピックアップが、メッシュの開口の内部に配置される。この構造は、ベース抵抗をさらに低下させるようにエミッタメッシュを囲む任意の卑金属ドーナツをさらに含んでもよい。任意の卑金属は、さらなる最適化空間を構成し、ベース抵抗（Ｒｂ）とＣｂｃの兼ね合いを図る。任意の卑金属ドーナツは、エミッタメッシュ開口内部の卑金属ドーナツと相互接続される。この構造は、ベースメサ面積／エミッタメサ面積比を１．８よりも低くする。さらに、この構造は、図１に示す構造に対して２５％の性能向上を実現する。

【0016】

図４は、本開示のいくつかの態様による、エミッタメサがメッシュ構造として構成されたＨＢＴの例示的な実装形態を示す図である。ＨＢＴ４００は、コレクタメサ４０２と、コレクタメサ４０２上のベースメサ４０４と、ベースメサ４０４上のエミッタメサ４０６とを備える。エミッタメサ４０６は、メッシュ状構造として配置される。エミッタメサ４０６は、複数の開口４１０を有する。複数の開口４１０は、ベースメサ４０４上に配置されベースメサ４０４に接続された複数の卑金属４１４用の窓を構成する。複数の卑金属４１４は、金属の別の層（または複数の層）（図示せず）を通して接続され、互いに電気的に結合される。

【0017】

複数の開口４１０は、（図４に示されているような）方形、矩形、六角形などの任意の形状であってもよい。複数の開口４１０の各開口についてのサイズおよび／または形状は異なってもよい。設計を容易にし、ならびに／またはパッキング密度を高くするために、複数の開口４１０は、同じサイズおよび／または同じ形状を有してもよい。複数の開口４１０の各々は、開口の内部に卑金属４１４を受け入れるのに十分な大きさを有し、複数の卑金属４１４の各卑金属４１４自体のサイズと、複数の卑金属４１４の各卑金属４１４とエミッタメサ４０６との間の必要な間隔とを含む。したがって、複数の開口４１０の最小サイズは、使用されるプロセス技術によって制限される。同様に、複数の開口４１０のうちの１つと複数の開口４１０のうちの隣接する開口４１０との間の間隔も、設計上の選択であり、最小間隔は、使用されるプロセス技術によって制限される。しかし、この間隔は、プロセス技術によって許容される最小値以上である任意のサイズであってもよい。

【0018】

それぞれに異なる用途にはそれぞれに異なるサイズのＨＢＴが必要である。たとえば、ＨＢＴが電力増幅器として使用される場合、ＨＢＴのサイズとしては、特定の出力電力要件を満たすサイズが選択される。メッシュ状エミッタメサ構造は、ＨＢＴのサイズならびにコレクタ、ベース、およびエミッタの配置を選択する際の融通性を実現する。開口３１０の数は、一定でなくてもよく、任意の整数とすることができる。たとえば、２×２アレイとして配置された４つの開口が存在してもよい。４つよりも多い開口、または１つの開口を含む４つよりも少ない開口が存在することができる。複数の開口３１０の配置は融通性に富んだものであり、方形アレイに限定されない。他のアレイが可能であり、例を挙げれば、２×２アレイ、３×３アレイ、または３×１アレイなどが可能である。ＨＢＴのエミッタメサを（たとえば、複数の開口を有する）メッシュ構造として配置することによって、パッキング密度が改善される。ベースメサ面積／エミッタメサ面積比は、１．８よりも低くされてもよい。

【0019】

ＨＢＴ４００はさらに、エミッタメサ４０６上に１つまたは複数のエミッタ金属（図示せず）を備える。エミッタ金属は、エミッタメサ４０６を完全に覆ってもまたは部分的に覆ってもよい。ＨＢＴ４００はまた、ＨＢＴ４００のコレクタとの接続部を構成する１つまたは複数のコレクタ金属４１２をコレクタメサ４０２上に備える。

【0020】

ベース抵抗をさらに低下させるために、エミッタメサを囲む任意の卑金属が設けられてもよい。図５は、エミッタメサがメッシュ構造として構成され、エミッタメサを任意の卑金属が囲む、ＨＢＴの例示的な実装形態を示す。ＨＢＴ４００と同様に、ＨＢＴ５００は、コレクタメサ５０２と、コレクタメサ５０２上のベースメサ５０４と、ベースメサ５０４上のエミッタメサ５０６とを備える。エミッタメサ５０６は、メッシュ状構造として配置される。エミッタメサ５０６は、複数の開口５１０を有する。複数の開口５１０は、ベースメサ５０４上に配置されベースメサ４０４に接続された複数の卑金属５１４用の窓を構成する。複数の卑金属５１４は、金属の別の層（または複数の層）（図示せず）を通して接続され、互いに電気的に結合される。エミッタ金属（図示せず）は、エミッタメサ５０６上に位置する。エミッタ金属は、エミッタメサ５０６を完全に覆ってもまたは部分的に覆ってもよい。ＨＢＴ５００はまた、ＨＢＴ５００のコレクタとの接続部を構成する１つまたは複数のコレクタ金属５１２をコレクタメサ５０２上に備える。

【0021】

さらに、ＨＢＴ５００は、エミッタメサ５０６を囲む任意の卑金属５２４をさらに備える。任意の卑金属５２４は、（図５に示すように）ドーナツ状であってもよく、または金属の１つまたは複数のストライプであってもよい（図示せず）。任意の卑金属５２４は、エミッタメサメッシュの外部に位置する外側卑金属である。任意の卑金属５２４は、金属の別の層（または複数の層）（図示せず）を通して複数の卑金属５１４に接続され、それによって、任意の卑金属５２４および複数の卑金属５１４が電気的に結合される。任意の卑金属５２４は、ベース抵抗（Ｒｂ）を低下させるが、Ｃｂｃを増大させることがある。これによって、さらなる最適化空間がもたらされ、ＲｂとＣｂｃの兼ね合いが図られる。

【0022】

図６は、本開示のいくつかの態様による、線Ｂ－Ｂ’に沿った図５の例示的な断面を示す。断面６００は、コレクタメサ５０２と、コレクタメサ５０２上のベースメサ５０４と、ベースメサ５０４上のエミッタメサ５０６とを備える。断面６００はまた、任意の卑金属５２４を含む。

【0023】

コレクタメサ、ベースメサ、およびエミッタメサの各々が断面６００における単一の層として示されているが、図３の断面３００と同様に、各層が複数の副層を含むことができることを理解されたい。たとえば、ＮＰＮ ＨＢＴでは、コレクタメサ５０２は、真性ＧａＡｓ基板または軽ドープＧａＡｓ基板とＮ＋ＧａＡｓサブコレクタとを備えてもよい。コレクタ金属は、Ｎ＋ＧａＡｓサブコレクタに接続され、ＨＢＴのコレクタに電気的に結合されてもよい。エミッタメサは、真性ＩｎＧａＡｓ副層と、それに続く軽Ｎドープ（たとえば、５Ｅ１７）ＩｎＧａＰ層および高Ｎ＋ドープ（たとえば、１Ｅ１９）ＩｎＧａＡｓ層とを備えてもよい。

【0024】

図７は、本開示のいくつかの態様による、エミッタメサがメッシュ構造として構成されたＨＢＴの別の例示的な実装形態を示す図である。ＨＢＴ７００は、ＨＢＴ３００と同様であるが、異なるエミッタメサメッシュ構造を有する。ＨＢＴ７００は、コレクタメサ７０２と、コレクタメサ７０２上のベースメサ７０４と、ベースメサ７０４上のエミッタメサ７０６とを備える。エミッタメサ７０６は、メッシュ状構造として配置される。エミッタメサ７０６は、複数の開口７１０を有する。複数の開口７１０は、ベースメサ７０４上に配置されベースメサ４０４に接続された複数の卑金属７１４用の窓を構成する。複数の卑金属７１４は、金属の別の層（または複数の層）（図示せず）を通して接続され、互いに電気的に結合される。エミッタ金属（図示せず）は、エミッタメサ７０６上に位置する。エミッタ金属は、エミッタメサ７０６を完全に覆ってもまたは部分的に覆ってもよい。ＨＢＴ７００はまた、ＨＢＴ７００のコレクタとの接続部を構成する１つまたは複数のコレクタ金属７１２をコレクタメサ７０２上に備える。

【0025】

複数の開口４１０が方形状であるエミッタメサ４０６とは異なり、複数の開口７１０は六角形状である。この六角形は、方形よりも高いパッキング密度を実現し、同じ出力電力の下でのＨＢＴ用の面積を狭くする。六角形の開口に加えて、ベースとの接続部を最大にし、ベース抵抗を低減させるために複数の卑金属７１４が六角形であってもよい。

【0026】

図５および図６におけるＨＢＴと同様に、ＨＢＴ７００は、エミッタメサ７０６を囲む任意の卑金属（図示せず）を備えてもよい。任意の卑金属は、（図５に示すように）ドーナツ状であってもよく、または金属の１つまたは複数のストライプを含んでもよい。任意の卑金属は、金属の別の層（または複数の層）（図示せず）を通して複数の卑金属７１４に接続され、それによって、任意の卑金属および複数の卑金属７１４が電気的に結合される。

【0027】

図８ａ～図８ｇは、ＨＢＴを作製する例示的なプロセスフローを示す。図８ａは、必要なｅｐｉスタックを有する開始ウエハを示す。ウエハは、コレクタメサスタック８５２と、ベースメサスタック８５４と、エミッタメサスタック８５６とを備える。コレクタメサスタック８５２、ベースメサスタック８５４、およびエミッタメサスタック８５６はそれぞれ、ＨＢＴのコレクタメサ、ベースメサ、およびエミッタメサ用の開始スタックであるように画定される。コレクタメサスタック８５２、ベースメサスタック８５４、およびエミッタメサスタック８５６の各々は複数の副層を備えてもよい。たとえば、コレクタメサスタック８５２は、（たとえば、真性ＧａＡｓを含む）半絶縁基板の層８０２Ａと（たとえば、Ｎ＋ＧａＡｓを含む）サブコレクタの層８０２Ｂとを含む。ベースメサスタック８５４は、（たとえば、ＩｎＧａＰを含む）第１のエッチ停止層８０４Ａと、（たとえば、Ｎ－ＧａＡｓを含む）コレクタ層８０４Ｂと、（たとえば、Ｐ＋ＧａＡｓを含む）ベース層８０４Ｃと、（たとえば、ＩｎＧａＰを含む）第２のエッチ停止層８０４Ｄとを含む。図８ｂは、ＨＢＴのエミッタ金属を配置した後のウエハの一部を示す。エミッタメサスタック８５６上の１つまたは複数のエミッタ金属８１６は、パターニングされ画定される（リソグラフィックパターニングおよびエッチングなど）。図８ｃは、エミッタメサスタック８５６をエッチングすることによってエミッタメサをパターニングした後のウエハの一部を示す。エミッタメサスタック８５６は、エミッタメサ８０６として所望のパターンを形成するようにパターニングされエッチングされる。エミッタメサ８０６は、図４、図５、および図７に示す形状を含む様々な形状に形成されてもよい。図８ｄでは、卑金属８１４は、ベースメサスタック８５４上にパターニングされ画定される。第２のエッチ停止層８０４Ｄは、卑金属８１４がコレクタ層８０４Ｃに接触するようにパターニングされエッチングされる。図８ｅは、ベースメサを形成した後の構造を示す。ベースメサスタック８５４は、パターニングおよびエッチング層８０４Ａ～８０４Ｄを含むベースメサ８０４を形成するようにパターニングされエッチングされる。図８ｆでは、１つまたは複数のコレクタ金属８１２が、コレクタメサスタック８５２上にパターニングされ画定される。最後に、図８ｇに示すように、インプラント分離リング８２２がＨＢＴを囲んでもよい。インプラント分離リングは、コレクタメサ８０２を画定し、ＨＢＴの境界を画定する。

【0028】

図９は、本開示のいくつかの態様による、エミッタメサがメッシュ構造として配置されたＨＢＴを製造するための例示的な方法を示す。以下の方法９００および図９に記載されたプロセスフロー図は、例示的な例にすぎず、様々な態様の動作が提示された順序で実行されなければならないことを要求または暗示するものではない。

【0029】

ＨＢＴ製造方法９００は、必要なｅｐｉスタックを有するウエハから開始する。９０２において、コレクタメサスタック（たとえば、コレクタメサスタック８５２）、ベースメサスタック（たとえば、ベースメサスタック８５４）、およびエミッタメサスタック（たとえば、エミッタメサスタック８５６）を含む必要なｅｐｉスタックを有するウエハを準備する。各メサスタックは複数の副層を備えてもよい。たとえば、ＮＰＮ ＨＢＴの場合、コレクタメサスタックは、真性ＧａＡｓ半絶縁基板（たとえば、半絶縁基板８０２Ａ）の層とＮ＋ＧａＡｓサブコレクタ（たとえば、サブコレクタ８０２Ｂ）の層とを含んでもよい。ベースメサスタックは、第１のＩｎＧａＰエッチ停止層（たとえば、エッチ停止層８０４Ａ）と、Ｎ－ＧａＡｓコレクタ層（たとえば、コレクタ層８０４Ｂ）と、Ｐ＋ＧａＡｓベース層（たとえば、ベース層８０４Ｃ）と、第２のＩｎＧａＰエッチ停止層（たとえば、エッチ停止層８０４Ｄ）とを含んでもよい。

【0030】

９０４において、エミッタメサスタック上に１つまたは複数のエミッタ金属（たとえば、エミッタ金属５１６または８１６）を配置する。

【0031】

９０６において、エッチングなどの適切なプロセスによってエミッタメサをパターニングし形成する。エミッタメサは、複数の開口（たとえば、複数の開口４１０、５１０、または７１０）を備える。複数の開口４１０は、（図４に示されているような）方形、矩形、（図７に示されているような）六角形などの任意の形状であってもよい。複数の開口の各開口についてのサイズおよび／または形状は異なってもよく、または同じであってもよい。複数の開口の各開口は、卑金属（たとえば、卑金属４１４、５１４、または７１４）を受け入れるのに十分な大きさを有し、卑金属自体のサイズと卑金属とエミッタメサとの間の必要な間隔とを含む。したがって、複数の開口の最小サイズは、使用されるプロセス技術によって制限される。同様に、１つの開口と隣接する開口との間の間隔も、設計上の選択であり、最小値は、使用されるプロセス技術によって制限される。

【0032】

９０８において、複数の開口に複数の卑金属（たとえば、複数の卑金属４１４、５１４、または７１４）を設ける。複数の卑金属は、ベースメサスタック上に位置し、ＨＢＴのベースとの接続部を構成する。複数の卑金属は、複数の開口と同じ形状を有してもよい。複数の卑金属は、金属の別の層（または複数の層）を通して接続され、互いに電気的に結合される。

【0033】

９１０において、ベースメサスタック上に任意の卑金属（外側卑金属）（たとえば、卑金属５２４）を配置し、複数の開口内の卑金属に接続してもよい。任意の卑金属は、エミッタメサを囲み、ベース抵抗が低い場合がある。任意の卑金属は、金属の別の層（または複数の層）を通して複数の卑金属に電気的に結合される。

【0034】

９１２において、エッチングなどのプロセスによってベースメサ（たとえば、ベースメサ４０４、５０４、７０４、または８０４）をパターニングし形成する。

【0035】

９１４において、コレクタメサスタック上に１つまたは複数のコレクタ金属（たとえば、コレクタ金属４１２、５１２、７１２、または８１２）を配置する。

【0036】

さらに、コレクタメサスタック内に分離リングを配置することによって、コレクタメサをさらに画定してもよい。分離リングは、ＨＢＴの境界も形成する。

【0037】

本開示のこれまで説明は、任意の当業者が本開示を実施できるようにするか、または使用できるようにするために提供される。本開示の様々な変更が当業者に容易に明らかになり、本明細書で定義される一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の変形形態に適用されてもよい。したがって、本開示は本明細書で説明する例に限定されるものではなく、本明細書で開示する原理および新規の特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。

【符号の説明】

【0038】

１００ ＨＢＴ
１０２ コレクタメサ
１０４ ベースメサ
１０６ ストライプ、エミッタメサ
１１２ コレクタ金属
１１４ 卑金属
１１６ エミッタ金属
２００ 断面
３００ ＮＰＮ ＨＢＴ
３０２ コレクタメサ
３０２Ａ 半絶縁ＧａＡｓ基板
３０２Ｂ Ｎ＋ＧａＡｓサブコレクタ
３０４ ベースメサ
３０４Ａ 第１のＩｎＧａＰエッチ停止層
３０４Ｂ Ｎ－ＧａＡｓコレクタ
３０４Ｃ Ｐ＋ＧａＡｓベース
３０４Ｄ 第２のＩｎＧａＰエッチ停止層
３０６ エミッタメサ
３１２ コレクタ金属
３１４ 卑金属
３１６ エミッタ金属
４００ ＨＢＴ
４０２ コレクタメサ
４０４ ベースメサ
４０６ エミッタメサ
４１０ 開口
４１２ コレクタ金属
４１４ 卑金属
５００ ＨＢＴ
５０２ コレクタメサ
５０４ ベースメサ
５０６ エミッタメサ
５１０ 開口
５１２ コレクタ金属
５１４ 卑金属
５１６ エミッタ金属
５２４ 任意の卑金属
６００ 断面
７００ ＨＢＴ
７０２ コレクタメサ
７０４ ベースメサ
７０６ エミッタメサ
７１０ 開口
７１２ コレクタ金属
７１４ 卑金属
８０２ コレクタメサ
８０２Ａ 半絶縁基板の層
８０２Ｂ サブコレクタの層
８０４ ベースメサ
８０４Ａ 第１のエッチ停止層
８０４Ｂ コレクタ層
８０４Ｃ ベース層
８０４Ｄ 第２のエッチ停止層
８０６ エミッタメサ
８１２ コレクタ金属
８１４ 卑金属
８１６ エミッタ金属
８２２ インプラント分離リング
８５２ コレクタメサスタック
８５４ ベースメサスタック
８５６ エミッタメサスタック
９００ 方法

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8a】

【図8b】

【図8c】

【図8d】

【図8e】

【図8f】

【図8g】

【図9】