KR100641055B1 - Compound semiconductor bipolar transistor and fabrication method - Google Patents

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KR100641055B1 KR1020050121441A KR20050121441A KR100641055B1 KR 100641055 B1 KR100641055 B1 KR 100641055B1 KR 1020050121441 A KR1020050121441 A KR 1020050121441A KR 20050121441 A KR20050121441 A KR 20050121441A KR 100641055 B1 KR100641055 B1 KR 100641055B1
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이종민
민병규
김성일
주철원
이경호
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한국전자통신연구원
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Abstract

A compound semiconductor bipolar transistor and a fabrication method are provided to improve safety of a device and to reduce a whole are of layout. A compound semiconductor bipolar transistor device includes a sub collector layer(111), a collector layer(112), a base layer(113), an emitter layer(114), and an emitter cap layer(115) that are sequentially filed on a half insulation substrate(100). A collector electrode(123) is located on the sub collector layer, a base electrode(122) is located on the base layer, and an emitter electrode(121) is located on the emitter cap layer. An insulation layer(130) exposes the emitter electrode, the base electrode, and the collector electrode, and covers the transistor. A metal interconnection(150) connects the emitter electrode, the base electrode, and the collector electrode. A capacitor(160) comprises the sub collector layer, a sub electrode located on the other sub collector of the other region, the insulation layer, and a portion of the metal interconnection. A resistance is located on the insulation layer.

Description

화합물반도체 바이폴라 트랜지스터 및 그 제조방법{Compound Semiconductor Bipolar Transistor and Fabrication Method}Compound Semiconductor Bipolar Transistors and Manufacturing Method Thereof {Compound Semiconductor Bipolar Transistor and Fabrication Method}

도 1은 종래의 에미터 상측구조 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터에 대한 구조 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional emitter upper structure compound semiconductor bipolar transistor.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에미터 상측구조 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터 제조방법의 주요 공정에 대한 구조 단면도들이다.2A to 2F are cross-sectional views illustrating the main process of the method for manufacturing an emitter upper structure compound semiconductor bipolar transistor according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제조방법에 의해 제작된 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터를 나타내는 구조 단면도이다.3 is a structural cross-sectional view showing a compound semiconductor bipolar transistor manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 반절연 기판100: semi-insulated substrate

111 : n-타입 도핑된 부컬렉터층111: n-type doped subcollector layer

112 : n-타입 도핑된 컬렉터층112: n-type doped collector layer

113 : p-타입 고농도 도핑된 베이스층113: p-type heavily doped base layer

114 : n-타입 도핑된 에미터층114: n-type doped emitter layer

115 : n-타입 고농도 도핑된 에미터캡층115: n-type heavily doped emitter cap layer

121 : 에미터전극121: emitter electrode

122 : 베이스전극122: base electrode

123 : 컬렉터전극123: collector electrode

123a : 캐패시터 하부전극123a: capacitor lower electrode

130 : 절연막130: insulating film

140 : 저항 금속140: resistance metal

150 : 금속 배선150: metal wiring

160 : 캐패시터160: capacitor

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 에미터 상층구조 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 형성과 동시에 베이스에 연결되는 안정화 저항과 병렬로 연결된 캐패시터를 형성함으로써 소자의 안정성을 향상시킬 수 있는 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. In particular, a compound semiconductor bipolar that can improve the stability of a device by forming a capacitor connected in parallel with a stabilization resistor connected to a base simultaneously with the formation of an emitter upper layer compound semiconductor bipolar transistor A method of manufacturing a transistor.

바이폴라 트랜지스터는 뛰어난 고주파 특성을 나타내기 때문에 마이크로파, 밀리파 대역에서 능동 소자로 이용되고 있다. 특히 GaAs 등의 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 이용한 헤테로 바이폴라 트랜지스터(Hetero Bipolar Transistor; HBT)이나 가격이 저렴하면서 실리콘 기판 상에 제작 가능하며 Ⅳ-Ⅳ족 화합물 반도체인 실리콘-게르마늄계 재료를 이용하는 헤테로 바이폴라 트랜지스터가 많이 연구개발되고 있다.Bipolar transistors are used as active devices in the microwave and millimeter wave bands because of their excellent high frequency characteristics. In particular, hetero bipolar transistors (HBTs) using III-V compound semiconductors, such as GaAs, can be fabricated on silicon substrates at low cost, and heterobipolars using silicon-germanium-based materials, which are group IV-IV compound semiconductors. Many transistors are being researched and developed.

도 1은 종래의 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 일 예를 보여주는 구조 단면도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터는 에미터 상층구조의 바이폴라 트랜지스터와 함께 베이스전극에 연결된 안정화 저항과 병렬로 연결되는 캐패시터를 동일 기판상에 형성하여 제작된다. 즉, 트랜지스터 소자와 분리된 안정화 저항과 병렬로 연결되는 캐패시터는 별도로 제작된 후 트랜지스터 소자의 베이스 전극과 금속 배선에 의해 연결된다.1 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional compound semiconductor bipolar transistor. Referring to FIG. 1, a conventional compound semiconductor bipolar transistor is manufactured by forming a capacitor connected in parallel with a stabilizing resistor connected to a base electrode together with a bipolar transistor having an emitter upper structure on the same substrate. That is, a capacitor connected in parallel with a stabilizing resistor separated from the transistor element is manufactured separately and then connected to the base electrode of the transistor element by metal wiring.

전술한 종래의 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 반절연 화합물반도체 기판 상에 부컬렉터층(11)으로 작용하는 화합물반도체 에피층, 컬렉터층(12)으로 작용하는 화합물반도체 에피층, 베이스층(13)으로 작용하는 화합물반도체 에피층, 에미터층(14)으로 작용하는 화합물반도체 에피층, 및 에미터캡층(15)으로 작용하는 화합물반도체 에피층(15)을 순차적으로 성장시킨다. 다음, 감광막(도시하지 않음)을 마스크로 하여 에미터, 베이스, 컬렉터 구조를 형성한다. 이어서, 전극 형성을 위한 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성하고 웨이퍼 전면에 금속막을 증착한 다음, 감광막 및 금속막을 제거하여 전극 형성을 위한 리프트오프(lift-off) 공정에 의해 에미터전극(21), 베이스전극(22), 컬렉터전극(23)을 형성한다. 다음, 웨이퍼 전면에 절연막(30)을 증착한 후 에미터전극(21), 베이스전극(22), 컬렉터전극(23)을 연결하는 제1 금속배선(50)을 형성한다. 또한, 안정화 저항으로 사용되는 저항금속(40)을 형성한 후 제1 금속 배선(50)을 이용하여 베이스전극(22)에 저항금속(40)을 연결시킨다. 다음, 제1 금속 배선(50) 위에 또 다른 절연막(32)을 증착한 후 그 위에 제2 금속 배선(52)을 증착하여 캐패시터(60)를 형성한다. Referring to the method of manufacturing the conventional compound semiconductor bipolar transistor described above is as follows. First, the compound semiconductor epi layer acting as the subcollector layer 11, the compound semiconductor epi layer acting as the collector layer 12, and the compound semiconductor epi layer acting as the base layer 13 on the semi-insulating compound semiconductor substrate, and the emi The compound semiconductor epi layer 15 serving as the tertiary layer 14 and the compound semiconductor epi layer 15 serving as the emitter cap layer 15 are sequentially grown. Next, an emitter, a base, and a collector structure are formed using a photosensitive film (not shown) as a mask. Subsequently, a photoresist pattern (not shown) for electrode formation is formed, a metal film is deposited on the entire surface of the wafer, and then the photoresist film and the metal film are removed to emit the electrode 21 by a lift-off process for forming the electrode. ), The base electrode 22 and the collector electrode 23 are formed. Next, after the insulating film 30 is deposited on the entire surface of the wafer, the first metal wiring 50 connecting the emitter electrode 21, the base electrode 22, and the collector electrode 23 is formed. In addition, after forming the resistance metal 40 to be used as a stabilization resistor, the resistance metal 40 is connected to the base electrode 22 using the first metal wire 50. Next, another insulating film 32 is deposited on the first metal wire 50, and then the second metal wire 52 is deposited on the first metal wire 50 to form the capacitor 60.

전술한 바와 같이, 종래의 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터는 동일 기판상에 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터와 베이스 안정화 저항에 병렬로 연결된 캐패시터를 구현하기 위하여 트랜지스터 소자와는 별개로 저항과 캐패시터를 제작한 후 저항과 캐패시터를 금속 배선을 이용하여 베이스 전극에 연결하도록 구성된다. 하지만, 그 같은 방법은 트랜지스터 소자와 안정화 저항과 캐패시터를 개별적으로 제작한 후 금속배선으로 연결하여야 하므로 큰 단차에 의해 배선 금속의 두께가 얇아지거나 끊어지는 문제점이 있었으며 캐패시터의 경우 제2 금속 배선(32)과 비아(32a)를 필요로 하므로 손실이 발생할 수 있으며 전체 레이아웃의 면적이 증가하게 된다.As described above, in the conventional compound semiconductor bipolar transistor, a resistor and a capacitor are fabricated separately from the transistor element in order to implement a capacitor connected in parallel to the compound semiconductor bipolar transistor and the base stabilization resistor on the same substrate. And to connect to the base electrode using metal wiring. However, in such a method, since the transistor element, the stabilization resistor, and the capacitor must be manufactured separately and connected by metal wiring, the thickness of the wiring metal becomes thin or broken due to a large step, and in the case of the capacitor, the second metal wiring (32 ) And vias 32a can cause losses and increase the overall layout area.

본 발명의 목적은 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 형성과 동시에 베이스 안정화 저항과 병렬로 연결된 캐패시터를 형성함으로써 공정상의 안정화와 전체 레이아웃의 면적을 감소시킬 수 있는 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a compound semiconductor bipolar transistor capable of reducing process area stabilization and overall layout by forming a capacitor connected in parallel with a base stabilization resistor simultaneously with the formation of a compound semiconductor bipolar transistor.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 의하면, 반절연 기판 상에 순차적으로 적층된 부컬렉터층, 컬렉터층, 베이스층, 에미터층 및 에미터캡층을 구비하며, 부컬렉터층 상에 위치하는 컬렉터전극, 베이스층 상에 위치하는 베이스전극, 및 에미터캡층 위에 위치하는 에미터전극을 구비하는 트랜지스터 소자; 에미터전극, 베이스전극 및 컬렉터전극을 노출시키며 트랜지스터 소자를 덮는 절연 막; 에미터전극, 베이스전극 및 컬렉터전극을 연결하기 위한 금속 배선; 부컬렉터층과 다른 영역에 위치하는 또 다른 부컬렉터층 상에 위치하는 하부 전극, 절연막 및 금속 배선의 일부로 이루어지는 캐패시터; 및 절연막 상에 위치하며 금속 배선을 통해 베이스전극에 캐패시터와 병렬 접속되는 저항을 포함하는 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터가 제공된다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, provided with a sub-collector layer, a collector layer, a base layer, an emitter layer and an emitter cap layer sequentially stacked on a semi-insulating substrate, and located on the sub-collector layer A transistor device having a collector electrode, a base electrode on the base layer, and an emitter electrode on the emitter cap layer; An insulating film covering the transistor element and exposing the emitter electrode, the base electrode and the collector electrode; Metal wiring for connecting the emitter electrode, the base electrode and the collector electrode; A capacitor comprising a lower electrode, an insulating film, and a part of a metal wiring positioned on another sub-collector layer positioned in a region different from the sub-collector layer; And a resistor positioned on the insulating film and connected in parallel with the capacitor to the base electrode through the metal wiring.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 반절연 기판 상에 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터용 에미터캡층, 에미터층, 베이스층, 컬렉터층, 부컬렉터층을 형성하는 단계와; 기판 상에 감광막을 식각마스크로 사용하여 에미터캡층, 베이스층, 부컬렉터층을 노출시키고 소자를 분리시키는 단계와; 노출된 에피층 상에 리프트오프 방법을 사용하여 에미터캡층 위에 에미터전극, 베이스층 위에 베이스전극, 부컬렉터층 위에 컬렉터전극, 또 다른 부컬렉터층 위에 캐패시터 하부전극을 형성하는 단계와; 에미터전극, 베이스전극, 컬렉터전극 및 캐패시터 하부전극이 형성된 구조 위에 절연막을 형성하는 단계; 및 절연막 위에 베이스 안정화 저항을 형성한 후 에미터전극, 베이스전극, 컬렉터전극을 연결하며 저항과 베이스전극을 연결하는 금속 배선을 형성하는 단계를 포함하는 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, the method includes: forming an emitter cap layer, an emitter layer, a base layer, a collector layer, and a subcollector layer for a compound semiconductor bipolar transistor on a semi-insulating substrate; Exposing the emitter cap layer, the base layer, and the subcollector layer using a photoresist as an etch mask on the substrate and isolating the device; Forming an emitter electrode on the emitter cap layer, a base electrode on the base layer, a collector electrode on the subcollector layer, and a capacitor lower electrode on another subcollector layer using a lift-off method on the exposed epilayer; Forming an insulating film on a structure in which an emitter electrode, a base electrode, a collector electrode, and a capacitor lower electrode are formed; And forming a base stabilizing resistor on the insulating film, thereby connecting the emitter electrode, the base electrode, and the collector electrode, and forming a metal wiring connecting the resistor and the base electrode.

바람직하게, 상기 금속 배선을 형성하는 단계는 저항과 베이스전극을 연결하는 금속 배선의 일부를 이용하여 캐패시터 상부전극을 형성하는 단계를 포함한다.Preferably, the forming of the metal wiring includes forming a capacitor upper electrode using a portion of the metal wiring connecting the resistor and the base electrode.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 본 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 충분히 이해하도록 하기 위한 것이다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되었다. 또한, 이하의 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are provided to fully understand the present invention for those skilled in the art. Note that the same components in the drawings are represented by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, the thickness or size of each layer in the drawings are exaggerated for convenience and clarity of description. In the following description of the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations will be omitted when it is determined that the detailed description may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에미터 상측구조 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터 제조방법의 주요 공정에 대한 구조 단면도들이다. 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 본 실시예에 따른 에미터 상측구조의 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.2A to 2F are cross-sectional views illustrating the main process of the method for manufacturing an emitter upper structure compound semiconductor bipolar transistor according to a preferred embodiment of the present invention. A method of manufacturing a compound semiconductor bipolar transistor having an emitter upper structure according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2A to 2F as follows.

먼저, 도 2a에 나타낸 바와 같이 반절연 기판(100) 상에 복수의 화합물반도체 에피층을 순차적으로 형성한다. 화합물반도체 에피층은 n-타입 도핑된 부컬렉터층(111), n-타입 도핑된 컬렉터층(112), p-타입 고농도 도핑된 베이스층(113), n-타입 도핑된 에미터층(114), 및 n-타입 고농도 도핑된 에미터캡층(115)을 포함한다.First, as shown in FIG. 2A, a plurality of compound semiconductor epitaxial layers are sequentially formed on the semi-insulating substrate 100. Compound semiconductor epilayers include n-type doped subcollector layer 111, n-type doped collector layer 112, p-type heavily doped base layer 113, n-type doped emitter layer 114. , And an n-type heavily doped emitter cap layer 115.

다음으로 도 2b에 나타낸 바와 같이 감광막(도시하지 않음)을 식각 마스크로 사용하여 에미터캡층(115)과 에미터층(114)을 식각하고 베이스층(113)을 노출시킨다.Next, as shown in FIG. 2B, the emitter cap layer 115 and the emitter layer 114 are etched using the photoresist film (not shown) as an etching mask and the base layer 113 is exposed.

이어서, 도 2c에 나타낸 바와 같이, 또 다른 감광막(도시하지 않음)을 식각 마스크로 사용하여 베이스층(113)과 컬렉터층(112)을 식각하고 부컬렉터층(111)을 노출시킨다.Subsequently, as shown in FIG. 2C, another photosensitive film (not shown) is used as an etching mask to etch the base layer 113 and the collector layer 112 and expose the subcollector layer 111.

이어서, 도 2d에 나타낸 바와 같이, 또 다른 감광막(도시하지 않음)을 식각 마스크로 사용하여 부컬렉터층(111, 111a) 및 기판(206)을 식각한다. 본 과정을 통해, 트랜지스터의 각 소자를 분리하면서 캐패시터가 형성될 영역에 부컬렉터층(111a)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2D, the subcollector layers 111 and 111a and the substrate 206 are etched using another photoresist film (not shown) as an etching mask. Through this process, the sub-collector layer 111a is formed in the region where the capacitor is to be formed while separating each element of the transistor.

다음으로 도 2e에 나타낸 바와 같이 에미터캡층(115) 위에 에미터전극(121), 베이스층(113) 위에 베이스전극(122), 부컬렉터층(111) 위에 컬렉터전극(123), 또 다른 부컬렉터층(111a) 위에 캐패시터의 하부전극(123a)을 리프트오프(lift-off) 공정으로 형성한 후, 웨이퍼 전면에 실리콘나이트라이드(silicon nitride)와 같은 절연막(130)을 형성시킨다. 이 절연막(130)은 소자의 보호뿐만 아니라 베이스전극(122)에 연결되는 캐패시터의 유전체로서도 사용되므로 원하는 정전용량(capacitance)에 따라 두께를 정확히 조절한다.Next, as shown in FIG. 2E, the emitter electrode 121 is disposed on the emitter cap layer 115, the base electrode 122 is disposed on the base layer 113, and the collector electrode 123 is disposed on the subcollector layer 111. After the lower electrode 123a of the capacitor is formed on the collector layer 111a by a lift-off process, an insulating film 130 such as silicon nitride is formed on the entire surface of the wafer. Since the insulating layer 130 is used not only for protecting the device but also as a dielectric of a capacitor connected to the base electrode 122, the insulating layer 130 accurately adjusts the thickness according to a desired capacitance.

이어서, 도 2f에 나타낸 바와 같이 절연막(130)에 에미터전극(121), 베이스전극(122), 컬렉터전극(123)과 캐패시터 하부전극(123a)을 위한 비아홀(132)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2F, via holes 132 are formed in the insulating layer 130 for the emitter electrode 121, the base electrode 122, the collector electrode 123, and the capacitor lower electrode 123a.

다음으로 리프트오프 공정으로 베이스 안정화 저항금속(140)을 원하는 저항값에 따른 폭과 길이로 조절하여 증착한 후 에미터전극(121), 베이스전극(122) 및 컬렉터전극(123)을 연결하고 저항금속(140)과 캐패시터(160)를 베이스전극(122)에 연결하는 금속 배선(150)을 증착한다. 이때, 금속 배선(150)은 캐패시터의 상부전극으로도 사용될 수 있도록 형성된다. 상기 구성에 의하면 도 3에 나타낸 바와 같 은 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터가 제작된다.Next, the base stabilization resistance metal 140 is adjusted to a width and a length according to a desired resistance value by a lift-off process and deposited, and then the emitter electrode 121, the base electrode 122, and the collector electrode 123 are connected to each other. The metal wire 150 connecting the metal 140 and the capacitor 160 to the base electrode 122 is deposited. In this case, the metal wire 150 is formed to be used as the upper electrode of the capacitor. According to the above configuration, a compound semiconductor bipolar transistor as shown in FIG. 3 is produced.

도 3은 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제작된 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 단면 구조를 나타내는 도면이다.3 is a view showing a cross-sectional structure of a compound semiconductor bipolar transistor produced by the manufacturing method according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터는 앞서 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 설명한 단순화된 제조공정을 통해 제작되며, 반절연 기판(100) 상에 형성된 트랜지스터 소자, 절연막(130), 캐패시터(160) 및 베이스 안정화 저항(140)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the compound semiconductor bipolar transistor according to the present invention is manufactured through the simplified manufacturing process described above with reference to FIGS. 2A through 2F, and the transistor device and the insulating layer 130 formed on the semi-insulating substrate 100. , The capacitor 160 and the base stabilization resistor 140.

트랜지스터 소자는 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터이며, 반절연 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 부컬렉터층(111), 컬렉터층(112), 베이스층(113), 에미터층(114) 및 에미터캡층(115)을 구비하며, 에미터캡층 위에 위치하는 에미터전극(121), 베이스층 상에 위치하는 베이스전극(122), 및 부컬렉터층 상에 위치하는 컬렉터전극(123)을 구비한다.The transistor device is a compound semiconductor bipolar transistor, and the sub-collector layer 111, the collector layer 112, the base layer 113, the emitter layer 114, and the emitter cap layer sequentially stacked on the semi-insulating substrate 100 ( 115, an emitter electrode 121 positioned on the emitter cap layer, a base electrode 122 positioned on the base layer, and a collector electrode 123 positioned on the subcollector layer.

절연막(130)은 트랜지스터 소자를 보호하면서 캐패시터(160)의 유전체층의 역할을 한다. 절연막(130)은 트랜지스터 소자의 에미터전극(121), 베이스전극(122) 및 컬렉터전극(123)을 노출시키면서 트랜지스터 소자의 전면을 덮는다.The insulating layer 130 serves as a dielectric layer of the capacitor 160 while protecting the transistor device. The insulating layer 130 covers the entire surface of the transistor element while exposing the emitter electrode 121, the base electrode 122, and the collector electrode 123 of the transistor element.

금속 배선(150)은 절연막(130)의 비아홀을 통해 에미터전극(121), 베이스전극(122) 및 컬렉터전극(123)을 소자 외부로 연결한다. 또한, 금속 배선(150)의 일부는 캐패시터(160)의 상부 전극으로 작용한다. 게다가, 금속 배선(150)은 캐패시터(160)와 저항(140)을 베이스전극(122)에 전기적으로 병렬 접속시킨다. 저항(140)은 저항 금속으로 구현되며, 절연막(130) 상에서 캐패시터(160)에 인접하게 설치된 다.The metal wire 150 connects the emitter electrode 121, the base electrode 122, and the collector electrode 123 to the outside of the device through the via hole of the insulating layer 130. In addition, a part of the metal wire 150 serves as an upper electrode of the capacitor 160. In addition, the metal wire 150 electrically connects the capacitor 160 and the resistor 140 to the base electrode 122 in parallel. The resistor 140 is formed of a resistive metal and is installed adjacent to the capacitor 160 on the insulating film 130.

캐패시터(160)는 트랜지스터 소자의 부컬렉터층(111)과 함께 형성되는 또 다른 영역에 위치하는 부컬렉터층(111a) 상에 위치하는 하부 전극(123a)과, 하부 전극(123a) 상에 위치하는 일부 절연막(130), 및 절연막(130)을 사이에 두고 하부 전극(123a)과 마주하는 일부 금속 배선(150)으로 이루어지는 상부 전극을 구비한다.The capacitor 160 is disposed on the lower electrode 123a positioned on the subcollector layer 111a positioned in another region formed together with the subcollector layer 111 of the transistor element, and is disposed on the lower electrode 123a. An upper electrode including a partial insulating film 130 and a portion of the metal wiring 150 facing the lower electrode 123a with the insulating film 130 interposed therebetween.

전술한 구성에 의하면, 트랜지스터 소자의 전극 형성시에 함께 형성한 하부 전극(123a)과, 기존의 공핍 보호층보다 안정적인 절연막(130), 그리고 일부 금속 배선(150)을 이용하여 형성한 상부 전극에 의해 더욱 우수한 특성, 즉 소자 면적의 증대없이 온도에 대한 안정성과 고주파에서의 우수한 특성을 갖는 캐패시터를 트랜지스터 소자의 형성과 함께 간단하게 구현할 수 있다.According to the above-described configuration, the lower electrode 123a formed together at the time of forming the electrode of the transistor element, the insulating film 130 which is more stable than the existing depletion protection layer, and the upper electrode formed by using some metal wiring 150 are provided. As a result, a capacitor having excellent characteristics, i.e., stability against temperature and excellent characteristics at a high frequency, without increasing the device area can be easily implemented with the formation of the transistor element.

한편, 전술한 실시예에서 반절연 기판 상에 성장되는 각 에피층은 수백 내지 수천 옹스트롱(Å)의 두께를 가질 수 있으며, 또 다른 도전형(n-타입 또는 p-타입) 이온이 도핑된 에피층으로 각각 구현될 수 있다.Meanwhile, in the above-described embodiment, each epitaxial layer grown on the semi-insulating substrate may have a thickness of several hundreds to thousands of angstroms, and is doped with another conductive (n-type or p-type) ion. Each may be implemented as an epi layer.

본 발명은 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 형성과 동시에 베이스 안정화 저항과 병렬로 연결된 캐패시터를 형성함으로써 공정상의 안정화와 크기를 줄인 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터 구조를 제공할 수 있으며, 임플란트나 재성장 등의 추가적인 공정이 필요하지 않고 추가적인 금속배선이 필요하지 않으며 베이스와 컬렉터 간의 접합 면적이 증가하지 않으므로, 소자의 특성 저하 없이 효율적으로 안정화된 화합물 반도체 트랜지스터를 구현할 수 있는 장점이 있다.The present invention can provide a compound semiconductor bipolar transistor structure in which process stabilization and size are reduced by forming a capacitor connected in parallel with a base stabilization resistor simultaneously with the formation of a compound semiconductor bipolar transistor, and does not require additional processes such as implants or regrowth. Since no additional metallization is required and the junction area between the base and the collector does not increase, there is an advantage in that the compound semiconductor transistor can be efficiently stabilized without deteriorating device characteristics.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법으로서 종래의 제작 방법과 다르게 베이스 저항으로 저항 금속을 사용하며 캐패시터를 베이스 전극과 베이스층 사이의 공핍 보호층을 사용하는 것이 아니라 안정적인 절연막을 사용함으로써 온도안정용 베이스 저항과 병렬로 연결되는 캐패시터가 베이스 전극과 연결되어 소자의 면적의 증대없이 온도에 대한 안정성과 고주파에서의 우수한 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다. 따라서 본 발명을 이용하면 초고속 아날로그 집적 회로 상에 전류가 많이 흐르는 소자의 안정성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention is a method of manufacturing a compound semiconductor bipolar transistor, unlike a conventional manufacturing method, using a resistive metal as the base resistance, and a capacitor as a stable insulating film instead of using a depletion protective layer between the base electrode and the base layer. By using the capacitor connected in parallel with the base resistor for temperature stability is connected to the base electrode has the effect of obtaining excellent stability at temperature and excellent characteristics at high frequency without increasing the area of the device. Therefore, by using the present invention it is possible to improve the stability and reliability of the device that flows a lot of current on the ultra-fast analog integrated circuit.

Claims (5)

반절연 기판 상에 순차적으로 적층된 부컬렉터층, 컬렉터층, 베이스층, 에미터층 및 에미터캡층을 구비하며, 상기 부컬렉터층 상에 위치하는 컬렉터전극, 상기 베이스층 상에 위치하는 베이스전극, 및 상기 에미터캡층 위에 위치하는 에미터전극을 구비하는 트랜지스터 소자;A sub-collector layer, a collector layer, a base layer, an emitter layer, and an emitter cap layer, which are sequentially stacked on a semi-insulating substrate, comprising: a collector electrode positioned on the subcollector layer; a base electrode positioned on the base layer; And a emitter electrode on the emitter cap layer; 상기 에미터전극, 상기 베이스전극 및 상기 컬렉터전극을 노출시키며 상기 트랜지스터 소자를 덮는 절연막;An insulating layer covering the transistor element while exposing the emitter electrode, the base electrode and the collector electrode; 상기 에미터전극, 상기 베이스전극 및 상기 컬렉터전극을 연결하기 위한 금속 배선;A metal wire for connecting the emitter electrode, the base electrode and the collector electrode; 상기 부컬렉터층과 다른 영역에 위치하는 또 다른 부컬렉터층 상에 위치하는 하부 전극, 상기 절연막 및 상기 금속 배선의 일부로 이루어지는 캐패시터; 및A capacitor comprising a lower electrode, an insulating film, and a part of the metal wiring positioned on another sub-collector layer positioned in a region different from the sub-collector layer; And 상기 절연막 상에 위치하며 상기 금속 배선을 통해 상기 베이스전극에 상기 캐패시터와 병렬 접속되는 저항을 포함하는 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터.And a resistor disposed on the insulating layer and connected in parallel with the capacitor through the metal wire to the base electrode. 반절연 기판 상에 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터용 에미터캡층, 에미터층, 베이스층, 컬렉터층, 부컬렉터층을 형성하는 단계;Forming an emitter cap layer, an emitter layer, a base layer, a collector layer, and a subcollector layer for the compound semiconductor bipolar transistor on the semi-insulating substrate; 상기 기판 상에 감광막을 식각마스크로 사용하여 상기 에미터캡층, 상기 베이스층, 상기 부컬렉터층을 노출시키고 소자를 분리시키는 단계;Exposing the emitter cap layer, the base layer, and the subcollector layer by using a photoresist as an etch mask on the substrate and separating the devices; 상기 노출된 에피층 상에 리프트오프 방법을 사용하여 상기 에미터캡층 위에 에미터전극, 상기 베이스층 위에 베이스전극, 상기 부컬렉터층 위에 컬렉터전극, 또 다른 부컬렉터층 영역 위에 캐패시터 하부전극을 형성하는 단계;Forming an emitter electrode on the emitter cap layer, a base electrode on the base layer, a collector electrode on the subcollector layer, and a capacitor lower electrode on another subcollector layer using a lift-off method on the exposed epilayer. step; 상기 에미터전극, 상기 베이스전극, 상기 컬렉터전극 및 상기 캐패시터 하부전극이 형성된 구조 위에 절연막을 형성하는 단계; 및Forming an insulating film on a structure in which the emitter electrode, the base electrode, the collector electrode, and the capacitor lower electrode are formed; And 상기 절연막 위에 베이스 안정화 저항을 형성한 후 상기 에미터전극, 상기 베이스전극, 상기 컬렉터전극을 연결하며 상기 저항과 상기 베이스전극을 연결하는 금속 배선을 형성하는 단계를 포함하는 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법.And forming a metal wiring connecting the emitter electrode, the base electrode, and the collector electrode and connecting the resistor and the base electrode after forming a base stabilizing resistor on the insulating film. . 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 금속 배선을 형성하는 단계는 상기 저항과 상기 베이스전극을 연결하는 상기 금속 배선의 일부를 이용하여 캐패시터 상부전극을 형성하는 단계를 포함하는 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법.The forming of the metal wiring includes forming a capacitor upper electrode by using a portion of the metal wiring connecting the resistor and the base electrode. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 하부전극, 상기 절연막 및 상기 상부전극으로 이루어지는 캐패시터와 상기 저항은 전기적으로 병렬 접속되는 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법.And a capacitor comprising the lower electrode, the insulating film, and the upper electrode and the resistor are electrically connected in parallel. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 2 to 4, 상기 저항은 저항 금속인 화합물반도체 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법.The resistor is a method of manufacturing a compound semiconductor bipolar transistor is a resistance metal.
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