KR101321404B1 - Nitride Semiconductor and Fabricating Method Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 질화물 반도체 소자 및 그 소자의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 소자는 서로 다른 전기적 특성을 갖는 복수의 질화물계 전극 접합층과, 상기 전극 접합층 사이에 이격되게 배치되는 복수의 장벽층을 포함하는 반도체층; 및 상기 복수의 질화물계 전극 접합층에 각각 접촉하며, 서로 분리되어 형성되는 복수의 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a nitride semiconductor device and a method for manufacturing the device, the nitride semiconductor device according to an embodiment of the present invention is to be spaced apart between a plurality of nitride-based electrode bonding layer having different electrical characteristics and the electrode bonding layer A semiconductor layer including a plurality of barrier layers disposed; And a plurality of electrodes contacting the plurality of nitride-based electrode bonding layers and formed separately from each other.

Description

질화물 반도체 소자 및 그 소자의 제조 방법{Nitride Semiconductor and Fabricating Method Thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a nitride semiconductor device,

본 발명은 질화물 반도체 소자 및 그 소자의 제조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 예컨대 터널링 효과를 이용한 헤테로접합 바이폴라 트랜지스터(HBT: Heterojunction Bipolar Transistor)로서, 가전자대(valence band) 내의 전자를 이용하여 소자의 특성을 개선하고 장벽층을 통해 누설(off-leakage) 전류를 감소시킬 수 있는 질화물 반도체 소자 및 그 소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride semiconductor device and a method of manufacturing the device, and more particularly, to a heterojunction bipolar transistor (HBT) using a tunneling effect, for example, by using electrons in a valence band. The present invention relates to a nitride semiconductor device and a method of manufacturing the device capable of improving the characteristics of the semiconductor device and reducing off-leakage current through the barrier layer.

일반적으로 HBT는 이미터 영역의 밴드갭이 베이스 영역보다 커지도록 이미터 영역과 베이스 영역의 조성을 변화시킴으로써 이미터의 주입효율을 대폭으로 향상시키고, 트랜지스터의 특성을 향상시킬 수 있는 고기능소자로서 주목을 받아 왔다. 이러한 HBT는 특히 고주파특성이 뛰어나기 때문에 마이크로파·밀리파 대역에서의 소자로서 이용되고 있다. HBT는 종래 Ⅲ-Ⅴ족 화합물반도체인 GaAs와 AlGaAs의 조합에 의해 제조되었지만, 최근 SiGe층으로 이루어진 베이스층의 밴드갭이 Si보다 작은 것을 이용한 SiGe HBT의 연구개발이 활발히 진행되고 있다.In general, HBT is noticed as a high functional device that can greatly improve the implant efficiency of the emitter and improve the transistor characteristics by changing the composition of the emitter region and the base region so that the band gap of the emitter region becomes larger than the base region. I have received it. The HBT is particularly used as an element in the microwave and millimeter wave band because of its excellent high frequency characteristics. HBT was conventionally manufactured by a combination of GaAs and AlGaAs, which is a group III-V compound semiconductor, but recently, research and development of SiGe HBT using a bandgap of a base layer composed of SiGe layers smaller than Si has been actively conducted.

SiGe HBT는 Ge의 밴드갭(실온시 0.66eV)이 Si의 밴드갭(실온시 1.12eV)보다 작고, SiGe 혼합결정이 Si보다 밴드갭이 작아지는 것을 이용하고 있다. 그리고 이미터 영역으로서 Si층을, 베이스 영역으로서는 SiGe층을 각각 이용하고, 이미터층에 대하여 베이스층의 밴드갭을 작게 하는 것으로, 호모 Si 바이폴러 트랜지스터에서의 구동전압(약 0.7V)보다 낮은 전압으로 구동시키는 것이 가능해진다. 여기서 구동전압이라는 것은 바이폴러 트랜지스터가 능동영역에 있어서 베이스·이미터간의 전압이 베이스·이미터간의 확산 전위와 동일해진 상태를 가리킨다. 즉, NPN 바이폴러 트랜지스터에 있어서는 이미터층과 베이스층의 가전자대의 에너지 차를 어느 정도 크게 하여 베이스층에서 이미터층으로의 정공의 주입을 억제하면서, 이미터층과 베이스층의 전도대의 에너지 차를 작게 할 수 있기 때문에, 구동전압을 저전압화할 수 있다.SiGe HBT utilizes a band gap of Ge (0.66 eV at room temperature) smaller than a band gap of Si (1.12 eV at room temperature) and a smaller band gap of SiGe mixed crystals than Si. The Si layer is used as the emitter region and the SiGe layer is used as the base region, and the band gap of the base layer is reduced with respect to the emitter layer, thereby lowering the voltage lower than the driving voltage (about 0.7 V) in the homo Si bipolar transistor. It becomes possible to drive. Here, the driving voltage refers to a state in which the voltage between the base and emitter in the active region is equal to the diffusion potential between the base and the emitter. In other words, in the NPN bipolar transistor, the energy difference between the emitter layer and the base layer is increased to some extent to suppress the injection of holes from the base layer to the emitter layer, while reducing the energy difference between the conduction band of the emitter layer and the base layer. As a result, the driving voltage can be reduced.

그런데 이와 같은 종래의 HBT는 저전압 위주의 소자가 주류를 이루고 있어, 고출력 파워소자 등에 적절하게 이용되지 못하는 문제점이 있다.However, such a conventional HBT has a problem that low voltage-oriented devices are mainstream and thus cannot be used properly for high output power devices.

본 발명의 실시예는 반도체 소자의 구조 개선 등을 통해 고전류, 고전압 및 고온 특성이 우수한 고출력 파워소자로서 유용하게 사용될 수 있는 질화물 반도체 소자 및 그 소자의 제조 방법을 제공함에 목적이 있다.An embodiment of the present invention is to provide a nitride semiconductor device and a method for manufacturing the device that can be usefully used as a high output power device having excellent high current, high voltage and high temperature characteristics through the improvement of the structure of the semiconductor device.

또한 본 발명의 실시예는 반도체 소자, 가령 HBT의 베이스 영역을 N형 반도체로 형성하거나 장벽층을 포함하도록 형성하여 반도체 소자의 특성을 개선할 수 있는 질화물 반도체 소자 및 그 소자의 제조 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.In addition, an embodiment of the present invention to provide a nitride semiconductor device and a method of manufacturing the semiconductor device, for example, to form the base region of the HBT with an N-type semiconductor or to include a barrier layer to improve the characteristics of the semiconductor device There is another purpose.

본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 소자는 서로 다른 전기적 특성을 갖는 복수의 질화물계 전극 접합층과, 상기 전극 접합층 사이에 이격되게 배치되는 복수의 장벽층을 포함하는 반도체층; 및 상기 복수의 질화물계 전극 접합층에 각각 접촉하며, 서로 분리되어 형성되는 복수의 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a nitride semiconductor device may include a semiconductor layer including a plurality of nitride based electrode bonding layers having different electrical characteristics and a plurality of barrier layers spaced apart from the electrode bonding layer; And a plurality of electrodes contacting the plurality of nitride-based electrode bonding layers and formed separately from each other.

상기 복수의 질화물계 전극 접합층이 세 개의 전극 접합층으로 이루어진 경우, 상기 장벽층은 두 개의 전극 접합층 사이에 각각 배치되는 제1 장벽층 및 제2 장벽층을 포함하는 것을 특징으로 한다.When the plurality of nitride-based electrode bonding layers are formed of three electrode bonding layers, the barrier layer may include a first barrier layer and a second barrier layer respectively disposed between the two electrode bonding layers.

상기 제1 장벽층 및 상기 제2 장벽층은 밴드갭(band gap) 에너지가 서로 다른 것을 특징으로 한다.The first barrier layer and the second barrier layer may have different band gap energies.

상기 제1 장벽층은 갈륨나이트라이드(GaN) 또는 상기 GaN과 밴드갭 대역이 유사한 물질을 포함하고, 상기 제2 장벽층은 알루미늄나이트라이드(AlN) 또는 상기 AlN과 밴드갭 대역이 유사한 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.The first barrier layer includes gallium nitride (GaN) or a material having a band gap band similar to that of the GaN, and the second barrier layer includes aluminum nitride (AlN) or a material having a band gap band similar to the AlN. Characterized in that.

상기 복수의 질화물계 전극 접합층이 세 개의 전극 접합층으로 이루어진 경우, 상기 세 개의 전극 접합층은 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극에 각각 접촉하는 것을 특징으로 한다.When the plurality of nitride-based electrode bonding layers are formed of three electrode bonding layers, the three electrode bonding layers are in contact with the first electrode, the second electrode, and the third electrode, respectively.

상기 제1 전극에 접촉하는 질화물계 전극 접합층은 P형 갈륨나이트라이드(P-GaN) 또는 N형 갈륨나이트라이드(N-GaN) 물질을 포함하고, 상기 제2 전극에 접촉하는 질화물계 전극 접합층은 인듐갈륨나이트라이드(InxGa1 - xN)(여기서, x는 양의 정수) 또는 상기 InxGa1 - xN와 밴드갭 대역이 유사한 물질을 포함하며, 상기 제3 전극에 접촉하는 질화물계 전극 접합층은 N형 갈륨나이트라이드(N-GaN) 또는 N(+)형 갈륨나이트라이드(N+-GaN) 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.The nitride-based electrode bonding layer in contact with the first electrode includes a P-type gallium nitride (P-GaN) or an N-type gallium nitride (N-GaN) material, and the nitride-based electrode junction in contact with the second electrode. The layer comprises indium gallium nitride (In x Ga 1 - x N) (where x is a positive integer) or a material having a bandgap band similar to the In x Ga 1 - x N and in contact with the third electrode The nitride-based electrode bonding layer is characterized in that it comprises an N-type gallium nitride (N-GaN) or N (+) gallium nitride (N + -GaN) material.

상기 InxGa1 - xN와 밴드갭 대역이 유사한 물질은 비소(As) 또는 인(P) 계열의 화합물인 것을 특징으로 한다.The material having a similar bandgap band to In x Ga 1 - x N may be an arsenic (As) or phosphorus (P) -based compound.

상기 복수의 전극이 형성되는 상기 반도체층의 각 영역은 서로 다른 높이의 단차를 형성하는 것을 특징으로 한다.Each region of the semiconductor layer in which the plurality of electrodes is formed may form a step having a different height.

상기 복수의 전극은 각각 폐-루프(closed-loop) 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.The plurality of electrodes are each formed in a closed-loop form.

상기 복수의 전극은 동일한 금속 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.The plurality of electrodes may be formed of the same metal material.

또한 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 소자의 제조 방법은 서로 다른 전기적 특성을 갖는 적어도 셋 이상의 질화물계 전극 접합층과, 복수의 상기 질화물계 전극 접합층 사이에 이격되게 복수의 장벽층을 배치시켜 반도체층을 형성하는 단계; 상기 반도체층의 일부 층을 제거하여 두 개의 상기 장벽층 사이에 배치되는 상기 질화물계 전극 접합층을 노출시키는 단계; 상기 질화물계 전극 접합층이 노출된 영역의 일부 층을 제거하여 상기 장벽층의 하단에 배치되는 상기 질화물계 전극 접합층을 노출시키는 단계; 및 상기 장벽층의 상측에 배치되는 상기 질화물계 전극 접합층과, 노출된 상기 두 개의 질화물계 전극 접합층에 각각 접촉하는 복수의 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing a nitride semiconductor device according to an embodiment of the present invention by arranging a plurality of barrier layers spaced apart between at least three or more nitride-based electrode bonding layer having different electrical characteristics and a plurality of the nitride-based electrode bonding layer Forming a semiconductor layer; Removing a portion of the semiconductor layer to expose the nitride based electrode bonding layer disposed between the two barrier layers; Exposing the nitride-based electrode bonding layer disposed at a lower end of the barrier layer by removing a portion of the region where the nitride-based electrode bonding layer is exposed; And forming a plurality of electrodes in contact with the nitride-based electrode bonding layer disposed on the barrier layer and the two nitride-based electrode bonding layers exposed to each other.

여기서 상기 반도체층을 형성하는 단계는, 상기 질화물계 전극 접합층이 세 개의 전극 접합층으로 이루어진 경우, 두 개의 전극 접합층 사이에 제1 장벽층 및 제2 장벽층을 각각 형성하는 것을 특징으로 한다.The forming of the semiconductor layer may include forming a first barrier layer and a second barrier layer between the two electrode bonding layers, when the nitride-based electrode bonding layer includes three electrode bonding layers. .

상기 제1 장벽층은 갈륨나이트라이드(GaN) 또는 상기 GaN과 밴드갭 대역이 유사한 물질을 포함하여 형성되고, 상기 제2 장벽층은 알루미늄나이트라이드(AlN) 또는 상기 AlN과 밴드갭 대역이 유사한 물질을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.The first barrier layer is formed of gallium nitride (GaN) or a material having a band gap band similar to the GaN, and the second barrier layer is formed of aluminum nitride (AlN) or a material having a band gap band similar to the AlN. Characterized in that it is formed to include.

상기 질화물계 전극 접합층이 세 개의 전극 접합층으로 이루어지는 경우, 상기 세 개의 전극 접합층은 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극에 각각 접촉하는 것을 특징으로 한다.When the nitride-based electrode bonding layer is composed of three electrode bonding layers, the three electrode bonding layers are in contact with the first electrode, the second electrode, and the third electrode, respectively.

상기 제1 전극에 접촉하는 질화물계 전극 접합층은 P형 갈륨나이트라이드(P-GaN) 또는 N형 갈륨나이트라이드(N-GaN) 물질을 포함하여 형성되고, 상기 제2 전극에 접촉하는 질화물계 전극 접합층은 인듐갈륨나이트라이드(InxGa1 - xN)(여기서, x는 양의 정수) 또는 상기 InxGa1 - xN와 밴드갭 대역이 유사한 물질을 포함하여 형성되며, 상기 제3 전극에 접촉하는 질화물계 전극 접합층은 N형 갈륨나이트라이드(N-GaN) 또는 N(+)형 갈륨나이트라이드(N+-GaN) 물질을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.The nitride-based electrode bonding layer in contact with the first electrode is formed of a P-type gallium nitride (P-GaN) or an N-type gallium nitride (N-GaN) material, and the nitride-based electrode in contact with the second electrode The electrode bonding layer is formed of indium gallium nitride (In x Ga 1 - x N) (where x is a positive integer) or a material having a similar bandgap band to the In x Ga 1 - x N. The nitride-based electrode bonding layer in contact with the three electrodes is formed by including an N-type gallium nitride (N-GaN) or an N (+) gallium nitride (N + -GaN) material.

본 발명의 실시예에 따르면, 반도체 소자의 구조적 개선을 통해 가전자대 내에 존재하는 무수히 많은 전자를 전도대로 공급함으로써 소자의 특성을 개선할 수 있을 것이다.According to the embodiment of the present invention, through the structural improvement of the semiconductor device it is possible to improve the characteristics of the device by supplying a myriad of electrons present in the valence band to the conduction band.

또한 반도체 소자 내에 장벽층이 형성됨으로써 소자의 누설 전류(off-leakage)를 크게 감소시킬 수 있을 것이다.In addition, the barrier layer formed in the semiconductor device may greatly reduce the off-leakage of the device.

나아가 반도체 소자의 베이스 영역을 고품질의 N형 반도체로 형성할 수 있게 됨으로써 종래 HBT에 비해 소자의 특성을 크게 향상시킬 수 있을 것이다.Furthermore, since the base region of the semiconductor device can be formed of a high quality N-type semiconductor, the characteristics of the device can be greatly improved compared to the conventional HBT.

뿐만 아니라, 질화물 반도체의 우수한 물질적 특성으로 인해 고전류, 고전압, 고온 특성에 매우 뛰어난 고출력 파워소자에 적합하게 이용할 수 있을 것이다.In addition, due to the excellent material properties of the nitride semiconductor will be able to be used for high output power devices that are very excellent in high current, high voltage, high temperature characteristics.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에피택셜(epitaxial) 구조를 예시한 도면,
도 2는 도 1의 구조에 따른 에너지 밴드다이어그램을 나타내는 도면,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 소자의 평면 및 단면 구조를 예시한 도면,
도 4는 도 3b의 질화물 반도체 소자의 제조 과정을 나타내는 도면이다.
1 is a diagram illustrating an epitaxial structure according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram illustrating an energy band diagram according to the structure of FIG. 1; FIG.
3A and 3B illustrate a planar and cross-sectional structure of a nitride semiconductor device according to an embodiment of the present invention;
4 is a view illustrating a manufacturing process of the nitride semiconductor device of FIG. 3B.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에피택셜(epitaxial) 구조를 예시한 도면이고, 도 2는 도 1의 구조에 따른 에너지 밴드다이어그램을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating an epitaxial structure according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a diagram showing an energy band diagram according to the structure of FIG.

도 1의 에피택셜 구조는 실질적으로 HBT를 포함하는 바이폴라 트랜지스터 및 전계효과 트랜지스터(FET)와 같은 반도체 소자의 반도체층을 나타내는 것이다.The epitaxial structure of FIG. 1 substantially represents a semiconductor layer of a semiconductor device, such as a bipolar transistor and a field effect transistor (FET) that includes HBT.

도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 반도체층은 복층 구조를 형성하며, 각 층은 질화물계의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유리기판, 석영기판, 웨이퍼 또는 사파이어 기판상에 N(+)형 갈륨나이트라이드(N+-GaN)(101), 갈륨나이트라이드(GaN)(103), 인듐갈륨나이트라이드(InxGa1 - xN)(105)(여기서, x는 양의 정수), 알루미늄나이트라이드(AlN)(107) 및 P형 갈륨나이트라이드(P-GaN)(109)를 순차적으로 적층함으로써 반도체층을 형성할 수 있을 것이다.1 and 2 together, according to an embodiment of the present invention, the semiconductor layer forms a multilayer structure, and each layer may include a nitride-based material. For example, an N (+) type gallium nitride (N + -GaN) 101, gallium nitride (GaN) 103, indium gallium nitride (In) on a glass substrate, a quartz substrate, a wafer, or a sapphire substrate x Ga 1 - x N) 105 (where x is a positive integer), an aluminum nitride (AlN) 107 and a P-type gallium nitride (P-GaN) 109 are sequentially stacked to form a semiconductor layer. Will be able to form.

여기서, N+-GaN(101), InxGa1 - xN(105) 및 P-GaN(109)는 가령 HBT의 이미터, 베이스 및 컬렉터 전극을 접촉하기 위한 전극 접합층(101, 105, 109)의 역할을 수행할 수 있으며, GaN(103) 및 AIN(107)은 장벽층(103, 107)으로서 동작할 수 있을 것이다. 이때 장벽층(103, 107)은 주변 층보다 밴드갭 에너지가 높아 에너지 밴드다이어그램상에서 볼 때 장벽을 형성할 수 있다는 의미에서 명명된 것이다. 나아가 본 발명의 실시예에 따라 N+-GaN(101)은 N형 갈륨나이트라이드(N-GaN) 또는 P형 갈륨나이트라이드 등으로 대체될 수 있으며, P-GaN은 N형 갈륨나이트라이드(N-GaN)로 대체되어도 무관하다. 이는 어디까지나 반도체 소자를 NPN형 또는 PNP형으로 형성한다는 것에 기인한 것이므로 본 발명의 실시예에 따른 전극 접합층, 즉 InxGa1 -xN(105)은 N형 반도체 또는 P형 반도체에 모두 적용될 수도 있을 것이다.Here, N + -GaN (101), In x Ga 1 - x N (105) and P-GaN (109), for example, the electrode bonding layer (101, 105) for contacting the emitter, base and collector electrodes of HBT 109, and GaN 103 and AIN 107 may operate as barrier layers 103, 107. In this case, the barrier layers 103 and 107 have a higher bandgap energy than the peripheral layer, and thus are named in the sense of forming a barrier when viewed on the energy band diagram. Furthermore, according to an embodiment of the present invention, N + -GaN 101 may be replaced with N-type gallium nitride (N-GaN) or P-type gallium nitride, and P-GaN is N-type gallium nitride (N -GaN) may be replaced. This is due to the fact that the semiconductor elements are formed in the NPN type or the PNP type to the last, and thus, the electrode bonding layer according to the embodiment of the present invention, that is, In x Ga 1- x N 105, is formed on both the N-type semiconductor and the P-type semiconductor. Might apply.

상기와 같은 구조에 있어서, 상부 층의 P-GaN(혹은 N-GaN)(109)에는 가령 HBT의 이미터(Emitter) 전극을, 가운데의 InxGa1 - xN(105)에는 베이스(Base) 전극을 형성할 수 있으며, 하부 층의 N+-GaN(101)은 컬렉터(Collector) 전극을 각각 형성할 수 있다. 여기서 이미터, 베이스 및 컬렉터 전극을 각각 형성한다는 것은 반도체층의 전극 접합층(101, 105, 109)과 도전성 금속 재질의 이미터, 베이스 및 컬렉터 전극을 서로 접촉하도록 형성하는 것을 의미할 수 있다.In the above structure, the P-GaN (or N-GaN) 109 of the upper layer is, for example, an emitter electrode of HBT, and the base (In x Ga 1 - x N 105) is located in the center. ) Electrode, and the N + -GaN 101 of the lower layer can form a collector electrode, respectively. Here, forming the emitter, the base, and the collector electrode may mean forming the electrode bonding layers 101, 105, and 109 of the semiconductor layer and the emitter, base, and collector electrodes of a conductive metal material to contact each other.

물론 반도체층을 형성하는 이러한 복층 구조는 다양하게 변형될 수 있을 것이다. 본 발명의 기술 사상, 가령 밴드갭 에너지를 높게 형성하거나 베이스 전극이 전극 접합층, 즉 InxGa1 - xN(105)에 접촉하도록 하려는 등의 기술적 특징을 벗어나지 않는다면 장벽층(103, 107)을 이루는 GaN, AlN(103, 107)은 각각 2개 이상의 층을 이루도록 형성함으로써 반도체층이 다양한 개수의 적층 구조가 되도록 형성될 수도 있을 것이다. 물론 이때 AlN 박막과 InxGa1 - xN 박막 대신 밴드갭 에너지가 비슷한 박막을 이용해도 위와 같은 구조를 구현할 수 있다. 예컨대 전극 접합층의 InxGa1 - xN 박막 대신 비슷한 밴드갭 대역을 가지는 비소(As) 또는 인(P) 계열의 화합물 반도체 박막을 이용할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 반도체층의 적층 구조 및 특정 물질에 대하여 특별히 한정하지는 않을 것이다.Of course, such a multilayer structure forming the semiconductor layer may be variously modified. The barrier layers 103 and 107 may be formed without departing from the technical features of the present invention, for example, to form a high band gap energy or to make the base electrode contact the electrode bonding layer, that is, the In x Ga 1 - x N 105. GaN and AlN 103 and 107 may be formed to form two or more layers, respectively, so that the semiconductor layer may be formed to have various numbers of stacked structures. Of course, the above structure can be realized by using a thin film having similar bandgap energy instead of the AlN thin film and the In x Ga 1 - x N thin film. For example, an arsenic (As) or phosphorus (P) -based compound semiconductor thin film having a similar bandgap band may be used instead of the In x Ga 1 - x N thin film of the electrode bonding layer. Therefore, embodiments of the present invention will not be particularly limited to the stacked structure and the specific material of the semiconductor layer.

반도체 소자의 반도체층은 도 1의 에피택셜 구조에 따라 도 2에서와 같은 에너지 밴드다이어그램을 보이게 된다. 좀더 살펴보면, 도 2에서 볼 때, 페르미 준위를 기준으로 두 그래프 사이는 금지대(forbidden band), 아래 그래프의 하단은 가전자대(valence band), 위쪽 그래프의 상단은 전도대(conduction band)를 각각 형성하게 된다.The semiconductor layer of the semiconductor device has an energy band diagram as shown in FIG. 2 according to the epitaxial structure of FIG. 1. In more detail, as shown in FIG. 2, forbidden bands are formed between the two graphs based on the Fermi level, a valence band is formed at the bottom of the graph below, and a conduction band is formed at the top of the upper graph. Done.

본 발명의 실시예에 따라, HBT와 같은 반도체 소자는 가령 두 개의 장벽층(103, 107) 사이에 InxGa1 - xN(105)을 형성함으로써 터널링 효과를 이용할 수 있다. 다시 말해, 복수의 전극 접합층(101, 105, 109) 중 베이스 전극이 형성될 수 있는 InxGa1 -xN(105)에 바이어스 전압이 인가되면, 이 부분의 전도대가 아래로 내려오면서 도 2에서 볼 때 점선으로 표기한 ○ 부분의 가전자대와 전도대 사이의 거리가 가까워지면서 가전자대 내의 많은 전자들이 전도대 쪽으로 터널링되어 공급되게 된다.According to an embodiment of the present invention, a semiconductor device such as HBT may use the tunneling effect by forming In x Ga 1 - x N 105 between two barrier layers 103 and 107, for example. In other words, when a bias voltage is applied to the In x Ga 1 -x N 105 where the base electrode can be formed among the plurality of electrode bonding layers 101, 105, and 109, the conduction band of this portion is lowered. As shown in 2, the distance between the valence band and the conduction band of the part marked with dashed line is getting closer, and many electrons in the valence band are tunneled toward the conduction band and supplied.

이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자는 가전자대 내에 존재하는 매우 많은 전자를 이용하여 소자 동작을 가능케 하여 우수한 소자 특성을 나타낼 수 있고, 뿐만 아니라 전압이 가해지지 않은 상태에서 GaN 및 AIN 박막 혹은 우물(well)을 형성하는 InGaN 박막을 더 포함하여 장벽을 형성함으로써 가령 이미터 또는 컬렉터 쪽으로 전류가 누설되는 것도 막을 수 있게 된다. 또한 베이스 영역에 P형 반도체를 사용하지 않아도 되므로 컨택(contact) 저항 및 직렬(series) 저항을 줄일 수 있어 소자 특성을 크게 향상시킬 수 있을 것이다. 더 나아가 높은 밴드갭 에너지 등을 갖는 질화물 반도체의 우수한 물질적 특성으로 인해 고주파, 고온 및 고출력 전력소자 등에 유용할 것이다.Accordingly, the semiconductor device according to the embodiment of the present invention enables the device operation by using a very large number of electrons present in the valence band, and thus exhibits excellent device characteristics, as well as a thin film of GaN and AIN in the absence of voltage. By further including an InGaN thin film forming a well, a barrier can be formed to prevent leakage of current toward an emitter or collector, for example. In addition, since the P-type semiconductor is not required in the base region, contact resistance and series resistance can be reduced, thereby greatly improving device characteristics. Furthermore, due to the excellent material properties of nitride semiconductors having high bandgap energy and the like, they may be useful for high frequency, high temperature and high output power devices.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 소자의 평면 및 단면 구조를 예시한 도면이다.3A and 3B illustrate planar and cross-sectional structures of a nitride semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 질화물 반도체 소자는 가령 HBT로서 반도체층(301, 303, 305) 및 복수의 전극(307)을 포함할 수 있다. As shown in FIGS. 3A and 3B, the nitride semiconductor device according to the embodiment of the present invention may include the semiconductor layers 301, 303, and 305 and the plurality of electrodes 307 as, for example, HBTs.

여기서 반도체층(301, 303, 305)은 앞서 살펴본 바와 같이 질화물계의 N+-GaN(혹은 N-GaN), GaN, InxGa1 - xN, AlN 및 P-GaN 등의 물질을 포함하며, 기판상에 제1 내지 제3 영역으로 구분되어 형성될 수 있다. 이때 제1 내지 제3 영역은 서로 다른 높이를 갖는 단(step)의 차이, 즉 단차를 형성하며, 본 발명의 실시예에 따라 제1 영역에서 제3 영역으로 갈수록 단차가 순차적으로 낮아지도록 적층 구조를 형성하는 것이 바람직하며, 물론 그 반대이어도 무관하다. 그러나 본 발명의 실시예에서는 이러한 단차 형성 구조에 대하여 특별히 한정하지는 않을 것이다.As described above, the semiconductor layers 301, 303, and 305 include nitride-based materials such as N + -GaN (or N-GaN), GaN, In x Ga 1 - x N, AlN, and P-GaN. The first and third regions may be divided on the substrate. In this case, the first to third regions form a step difference, that is, a step having different heights, and a stacked structure such that the steps are sequentially lowered from the first region to the third region according to an embodiment of the present invention. It is preferable to form, and vice versa. However, embodiments of the present invention will not be particularly limited to such a step forming structure.

도 3a 및 도 3b에서 볼 때, 제1 영역은 예컨대 반도체 소자의 이미터 영역으로서 N+-GaN, GaN, InxGa1 - xN, AlN 및 P-GaN 층(301, 303, 305)이 순차적으로 적층된 영역을 나타내고, 제2 영역은 베이스 영역으로서 N+-GaN, GaN, InxGa1 - xN 층(301, 303)으로 형성된 영역을 나타내며, 제3 영역은 컬렉터 영역으로서 N-GaN 층(301)만으로 이루어진 영역을 나타낸다. 이에 따라 이미터 영역이 중앙에 배치되고, 컬렉터 영역이 외곽에 배치됨에 따라 가령 기판상에 형성된 반도체층(301, 303, 305)은 대략 원뿔 혹은 타워 형상을 이루게 된다.3A and 3B, the first region is, for example, an emitter region of a semiconductor device, in which N + -GaN, GaN, In x Ga 1 - x N, AlN and P-GaN layers 301, 303, and 305 are formed. A region stacked sequentially, a second region represents a region formed of N + -GaN, GaN, In x Ga 1 - x N layers 301 and 303 as a base region, and a third region represents N- as a collector region. The region which consists only of GaN layer 301 is shown. Accordingly, as the emitter region is disposed at the center and the collector region is disposed at the outer portion, for example, the semiconductor layers 301, 303, and 305 formed on the substrate have a substantially conical or tower shape.

그러나 이러한 형상은 제1 내지 제3 영역을 어떻게 배치하느냐에 따라 얼마든지 달라질 수 있는 것이다. 예컨대 최 좌측을 제1 영역으로 하고, 최 우측을 제3 영역으로 하는 경우, 원뿔의 반이 절개된 형태를 이룰 수 있게 된다. 물론 도 3에서의 구조는 반도체층(301, 303, 305)의 제1 내지 제3 영역에 원형의 전극을 각각 형성하기 위하여 예시한 것으로서, 제2 영역의 InxGa1 - xN 층에 접촉하는 전압 인가 전극을 통해 바이어스 전압을 인가할 수 있다면 반도체층(301, 303, 305)을 어떠한 구조로 형성하여도 무관할 것이다. 가령 해당 영역, 즉 InxGa1 - xN 층의 일부만을 외부로 노출되도록 홈을 형성한 후 전압 인가 전극을 형성하는 것도 얼마든지 가능할 수 있을 것이다.However, the shape may vary depending on how the first to third regions are arranged. For example, when the leftmost portion is the first region and the rightmost portion is the third region, half of the cone can be cut out. Of course, the structure in FIG. 3 is illustrated to form circular electrodes in the first to third regions of the semiconductor layers 301, 303, and 305, respectively, and is in contact with the In x Ga 1 - x N layer in the second region. If the bias voltage can be applied through the voltage applying electrode, the semiconductor layers 301, 303, and 305 may be formed in any structure. For example the zone, that is, In x Ga 1 - could be any number of voltage application electrode to be formed after forming the groove so as to expose only a portion of the x N layer to the outside.

또한 반도체층(301, 303, 305)의 전극 접합층에는 가령 최상부에 배치되는 P-GaN, 가운데 영역에 배치되는 InxGa1 - xN 층 및 최하부에 배치되는 N-GaN 층에 각각 접촉하는 복수의 전극(307)이 분리되어 형성돼 있다. 이때 복수의 전극(307)은 본 발명의 실시예에 따라 원형 전극을 형성할 수 있는데, 이와 같이 형성함에 따라 컨택 저항을 그만큼 줄일 수 있을 것이다. 여기서 복수의 전극(307)은 가령 바이폴라 트랜지스터의 이미터, 베이스 및 컬렉터 전극(307a, 307b, 307c)을 각각 의미할 수 있다. 그러나 만약 반도체 소자가 전계효과 트랜지스터(FET)인 경우에는 복수의 전극(307)은 소스, 게이트, 드레인 전극이 될 수도 있을 것이다.In addition, the electrode bonding layers of the semiconductor layers 301, 303, and 305 are in contact with, for example, P-GaN disposed at the top, In x Ga 1 - x N layers disposed in the center region, and N-GaN layers disposed at the bottom, respectively. A plurality of electrodes 307 are separated from each other. In this case, the plurality of electrodes 307 may form a circular electrode according to an embodiment of the present invention. As such, the contact resistance may be reduced by that amount. Here, the plurality of electrodes 307 may mean, for example, emitter, base, and collector electrodes 307a, 307b, and 307c of the bipolar transistor. However, if the semiconductor device is a field effect transistor (FET), the plurality of electrodes 307 may be source, gate, and drain electrodes.

이와 같은 복수의 전극(307)은 반도체층(301, 303, 305)을 이루는 각 층과의 사이에 절연층(미도시)을 개재하고, 절연층상에 형성된 컨택홀을 통해 각각의 전극 접합층과 접촉하는 것도 얼마든지 가능할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 영역을 형성하기 위하여 적층한 반도체층(301, 303, 305)을 영역별로, 더 정확하게는 제2 및 제3 영역만 식각한 후, 절연층을 형성하고, 이후 절연층상에 컨택홀을 형성할 수 있는데, 이와 같이 컨택홀을 형성한 이후에 전극을 형성할 수도 있다. 이때, 복수의 전극(307)은 본 발명의 실시예에 따라 동일 물질로 형성되는 것이 바람직하지만, 베이스 전극을 형성하는 전극은 다른 물질로 형성될 수도 있으므로 본 발명의 실시예에서는 전극 접합층과 전극이 접촉하는 구조 및 전극의 물질에 대하여 특별히 한정하지는 않을 것이다.The plurality of electrodes 307 are interposed between the respective layers forming the semiconductor layers 301, 303, and 305 with an insulating layer (not shown), and each electrode bonding layer is formed through a contact hole formed on the insulating layer. It may be possible to make contact. For example, the semiconductor layers 301, 303, and 305 stacked to form the first to third regions are etched by region, more precisely, only the second and third regions, and then an insulating layer is formed thereafter. A contact hole may be formed on the insulating layer. An electrode may be formed after the contact hole is formed. At this time, the plurality of electrodes 307 is preferably formed of the same material according to an embodiment of the present invention, but since the electrode forming the base electrode may be formed of a different material in the embodiment of the present invention the electrode bonding layer and the electrode It will not specifically limit about the structure of this contact and the material of an electrode.

도 4는 도 3b의 질화물 반도체 소자의 제조 과정을 나타내는 도면이다.4 is a view illustrating a manufacturing process of the nitride semiconductor device of FIG. 3B.

도 4를 도 3a 및 도 3b와 함께 참조하면, 먼저 반도체 기판상에 반도체층(301, 303, 305)의 구조를 성장한다(S401). 예를 들어 도 3b에서와 같이 N+-GaN, GaN, InxGa1 - xN, AlN 및 P-GaN 층을 순차적으로 적층할 수 있을 것이다.Referring to FIG. 4 together with FIGS. 3A and 3B, first, a structure of semiconductor layers 301, 303, and 305 is grown on a semiconductor substrate (S401). It will be able to stacking a N x, AlN, and P-GaN layer, for example N + -GaN, GaN, In x Ga 1 as shown in Figure 3b.

이어 반도체층(301, 303, 305)의 전극 접합층, 즉 InxGa1 - xN 층을 외부로 노출시키기 위한 제1 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 진행한다(S403, S405). 좀더 정확히 말해, S401 단계에서와 같이 구조가 성장된 후, 반도체층(301, 303, 305)상에 감광막(PR)을 도포하고, 마스크(mask)를 적용하여 제1 영역을 제외한 제2 및 제3 영역을 노광 및 현상한다. 이어 현상된 제2 및 제3 영역의 반도체층(301, 303, 305)을 식각함으로써 InxGa1 - xN 층을 외부로 노출시키게 되는 것이다. 이를 통해 반도체층(301, 303, 305)의 제1 영역이 제2 영역과 서로 단차를 형성하게 된다. 여기서, 제2 및 제3 영역은 도 3b에서 볼 때, 폐-루프 형태를 이루는 베이스 전극(307b) 및 컬렉터 전극(307c)의 내부 영역을 대략 포함하는 의미이다.Subsequently, a first photolithography process and an etching process are performed to expose the electrode bonding layers of the semiconductor layers 301, 303, and 305, that is, the In x Ga 1 - x N layer, to the outside (S403 and S405). More precisely, after the structure is grown as in step S401, the photoresist film PR is applied onto the semiconductor layers 301, 303, and 305 and a mask is applied to the second and the second regions except for the first region. Three areas are exposed and developed. Subsequently, the semiconductor layers 301, 303, and 305 of the developed second and third regions are etched to expose the In x Ga 1 - x N layer to the outside. As a result, the first regions of the semiconductor layers 301, 303, and 305 form a step with the second region. Here, the second and third regions mean that the internal regions of the base electrode 307b and the collector electrode 307c having a closed-loop shape are roughly illustrated in FIG. 3B.

그런 다음, 반도체층(301, 303, 305)의 최하부(혹은 GaN 장벽층의 하부)에 배치되는 N+-GaN 층을 외부로 노출시키기 위한 제2 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 진행한다(S407, S409). 이의 경우에도 위의 S403 및 S405 단계와 마찬가지로 InxGa1-xN 층이 외부로 노출된 상태의 반도체층(301, 303, 305)상에 감광막을 도포하고, 새로운 마스크를 적용하여 제1 및 제2 영역을 제외한 제3 영역을 노광 및 현상한다. 이후 현상된 제3 영역의 반도체층(301, 303, 305)을 식각함으로써 N+-GaN 층을 외부로 노출시키게 된다. 그 결과 반도체층(301, 303, 305)의 제2 영역과 제3 영역이 서로 단차를 형성하게 된다.Thereafter, a second photolithography process and an etching process are performed to expose the N + -GaN layer disposed at the lowermost portion of the semiconductor layers 301, 303, and 305 (or lower portion of the GaN barrier layer) to the outside (S407, S409). In this case, similarly to the steps S403 and S405 above, the photosensitive film is coated on the semiconductor layers 301, 303, and 305 in which the In x Ga 1-x N layer is exposed to the outside, and a new mask is applied to the first and second layers. The third region except for the second region is exposed and developed. Thereafter, the developed semiconductor layers 301, 303, and 305 are etched to expose the N + -GaN layer to the outside. As a result, the second region and the third region of the semiconductor layers 301, 303, and 305 form a step with each other.

이후 반도체층(301, 303, 305)의 각층에 복수의 전극(307)을 형성하기 위한 공정을 수행한다(S411, S413). 이를 위하여 예컨대 단차를 갖는 제1 내지 제3 영역을 갖는 반도체층(301, 303, 305)상에 제3 포토리소그래피 공정을 진행하여 전극이 형성될 부위를 외부로 노출시킨다. 이어 감광막이 제거된 부위를 포함하여 감광막상에 전극을 형성하기 위한 도전성 금속을 도포함으로써 외부로 노출된 부위로 금속이 매립되어 전극 접합층과 서로 접촉하게 된다. 이후 접촉하는 부위를 제외한 주변 영역의 감광막을 리프트 오프(lift off) 공정을 통해 제거함으로써 최종적으로 이미터, 베이스 및 컬렉터 전극(307a, 307b, 307c)을 형성할 수 있게 되는 것이다. 복수의 전극(307)은 도전성 및 제조 비용 등을 감안하여 Al, Al 합금, 크롬(Cr), 티탄(Ti), 몰리브덴 텅스텐(MoW), 니켈(Ni) 및 티타늄나이트라이드(TiN) 등으로 형성될 수 있을 것이다.Thereafter, a process for forming a plurality of electrodes 307 in each layer of the semiconductor layers 301, 303, and 305 is performed (S411 and S413). For this purpose, for example, a third photolithography process is performed on the semiconductor layers 301, 303, and 305 having the first to third regions having the stepped height, thereby exposing a portion where the electrode is to be formed to the outside. Subsequently, by applying a conductive metal for forming an electrode on the photosensitive film, including the portion where the photoresist film has been removed, the metal is buried in a portion exposed to the outside to contact the electrode bonding layer. Thereafter, the photoresist film in the peripheral region except for the contacted portion is removed through a lift off process, thereby finally forming the emitter, the base, and the collector electrodes 307a, 307b, and 307c. The plurality of electrodes 307 are formed of Al, an Al alloy, chromium (Cr), titanium (Ti), molybdenum tungsten (MoW), nickel (Ni), titanium nitride (TiN), etc. in consideration of conductivity and manufacturing cost. Could be.

이와 같은 전극은 실질적으로 복수의 전극(307)이 서로 동일한 금속 재질로 이루어지는 경우를 상정한 것이다. 만약 베이스 전극(307b)이 이미터 및 컬렉터 전극(307a, 307c)과 서로 다른 금속 재질로 이루어진 경우에는 두 번에 걸쳐 전극을 형성하기 위한 별도의 포토리소그래피 공정 및 리프트 오프 공정을 진행하게 될 것이다. 이의 공정과 관련해서는 위에서 설명한 바 있으므로 더 이상의 설명은 생략하도록 한다. 나아가 포토리소그래피 공정을 별도로 진행하지 않고 프린팅 기술을 적용하여 전극을 형성하는 경우에는 별도의 제조 공정을 진행할 필요 없이 복수의 전극(307)을 전극 접합층상에 곧바로 형성할 수도 있을 것이다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 어떠한 방식으로 전극을 형성하느냐에 따라 제조 공정이 달라질 수 있으므로, 전극 형성 방법에 대하여 특별히 한정하지는 않을 것이다.Such an electrode assumes a case where the plurality of electrodes 307 are made of substantially the same metal material. If the base electrode 307b is made of a different metal material from the emitter and collector electrodes 307a and 307c, a separate photolithography process and a lift-off process for forming the electrode will be performed twice. Since the above process has been described above, further description thereof will be omitted. Furthermore, in the case of forming an electrode by applying a printing technique without separately performing a photolithography process, a plurality of electrodes 307 may be formed directly on the electrode bonding layer without the need for a separate manufacturing process. Therefore, in the embodiment of the present invention, since the manufacturing process may vary depending on how the electrode is formed, the method of forming the electrode will not be particularly limited.

지금까지 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자는 HBT인 것을 예로 들어 설명하였지만, 통상적인 BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulatied Gate Bipolar Transistor), JFET(Junction gate FET) 중 어느 하나를 의미할 수도 있다. 그러므로, FET 계열 소자의 게이트 또는 BJT, IGBT 계열 소자의 베이스는 구동단 또는 전압 인가 단자(혹은 구동단 또는 전압 인가단자 전극)로 통칭하여 사용될 수 있다. 또한, FET 계열 소자의 드레인 또는 BJT, IGBT 계열 소자의 컬렉터는 반도체 소자의 전류 인입단(혹은 전류 인입단 전극)이라 지칭될 수 있으며, FET 계열 소자의 소스 및 BJT, IGBT 계열 소자의 이미터는 전류 인출단(혹은 전류 인출단 전극)이라 지칭될 수 있다.Although the semiconductor device according to the embodiment of the present invention has been described as an example of HBT, it may mean any one of a conventional Bipolar Junction Transistor (BJT), an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), and a Junction Gate FET (JFET). have. Therefore, the gate of the FET series element, or the base of the BJT or IGBT series element can be collectively referred to as a drive terminal or a voltage application terminal (or a drive terminal or a voltage application terminal electrode). Also, the drain of the FET-type device, the collector of the BJT, and the IGBT-type device can be referred to as the current input terminal (or the current input terminal electrode) of the semiconductor device, and the source of the FET-type device and the emitter of the BJT and IGBT- May be referred to as a lead-out terminal (or current lead-out terminal).

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.While the invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

101, 105, 109: 전극 접합층 103, 107: 장벽층
301, 303, 305: 반도체층 307: 전극
101, 105, and 109: electrode bonding layers 103 and 107: barrier layers
301, 303, 305: semiconductor layer 307: electrode

Claims (15)

서로 다른 전기적 특성을 갖는 복수의 질화물계 전극 접합층과, 상기 전극 접합층 사이에 이격되게 배치되는 복수의 장벽층을 포함하는 반도체층; 및
상기 복수의 질화물계 전극 접합층에 각각 접촉하며, 서로 분리되어 형성되는 복수의 전극을 포함하되,
상기 복수의 전극은 각각 폐-루프(closed-loop) 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자.
A semiconductor layer including a plurality of nitride-based electrode bonding layers having different electrical characteristics and a plurality of barrier layers spaced apart from each other; And
In contact with the plurality of nitride-based electrode bonding layer, and includes a plurality of electrodes formed to be separated from each other,
The plurality of electrodes are each formed of a closed-loop (closed-loop) form of the nitride semiconductor device.
제1항에 있어서,
상기 복수의 질화물계 전극 접합층이 세 개의 전극 접합층으로 이루어진 경우, 상기 장벽층은 두 개의 전극 접합층 사이에 각각 배치되는 제1 장벽층 및 제2 장벽층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자.
The method of claim 1,
In the case where the plurality of nitride-based electrode bonding layers are composed of three electrode bonding layers, the barrier layer includes a first barrier layer and a second barrier layer respectively disposed between the two electrode bonding layers. device.
제2항에 있어서,
상기 제1 장벽층 및 상기 제2 장벽층은 밴드갭(band gap) 에너지가 서로 다른 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자.
3. The method of claim 2,
The first barrier layer and the second barrier layer is a nitride semiconductor device, characterized in that different band gap energy (band gap).
제2항에 있어서,
상기 제1 장벽층은 갈륨나이트라이드(GaN) 또는 상기 GaN과 밴드갭 대역이 유사한 도전성 물질을 포함하고,
상기 제2 장벽층은 알루미늄나이트라이드(AlN) 또는 상기 AlN과 밴드갭 대역이 유사한 도전성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자.
3. The method of claim 2,
The first barrier layer includes gallium nitride (GaN) or a conductive material having a band gap band similar to that of GaN,
And the second barrier layer includes aluminum nitride (AlN) or a conductive material having a band gap band similar to that of AlN.
제1항에 있어서,
상기 복수의 질화물계 전극 접합층이 세 개의 전극 접합층으로 이루어진 경우, 상기 세 개의 전극 접합층은 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극에 각각 접촉하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자.
The method of claim 1,
In the case where the plurality of nitride-based electrode bonding layer is composed of three electrode bonding layer, the three electrode bonding layer is in contact with the first electrode, the second electrode and the third electrode, respectively.
제5항에 있어서,
상기 제1 전극에 접촉하는 질화물계 전극 접합층은 P형 갈륨나이트라이드(P-GaN) 또는 N형 갈륨나이트라이드(N-GaN) 물질을 포함하고,
상기 제2 전극에 접촉하는 질화물계 전극 접합층은 인듐갈륨나이트라이드(InxGa1-xN)(여기서, x는 양의 정수) 또는 상기 InxGa1-xN와 밴드갭 대역이 유사한 도전성 물질을 포함하며,
상기 제3 전극에 접촉하는 질화물계 전극 접합층은 N형 갈륨나이트라이드(N-GaN) 또는 N(+)형 갈륨나이트라이드(N+-GaN) 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자.
The method of claim 5,
The nitride-based electrode bonding layer in contact with the first electrode includes a P-type gallium nitride (P-GaN) or an N-type gallium nitride (N-GaN) material,
The nitride-based electrode bonding layer in contact with the second electrode may be formed of indium gallium nitride (In x Ga 1-x N) (where x is a positive integer) or a band gap band similar to that of In x Ga 1-x N. A conductive material,
The nitride-based electrode bonding layer in contact with the third electrode is a nitride semiconductor device comprising an N-type gallium nitride (N-GaN) or N (+) gallium nitride (N + -GaN) material.
제6항에 있어서,
상기 InxGa1 - xN와 밴드갭 대역이 유사한 물질은 비소(As) 또는 인(P) 계열의 화합물인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자.
The method according to claim 6,
The material of the band gap band similar to In x Ga 1 - x N is an arsenic (As) or phosphorus (P) -based compound, characterized in that the nitride semiconductor device.
제1항에 있어서,
상기 복수의 전극이 형성되는 상기 반도체층의 각 영역은 서로 다른 높이의 단차를 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자.
The method of claim 1,
And each region of the semiconductor layer in which the plurality of electrodes is formed to form a step having a different height.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복수의 전극은 동일한 금속 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자.
The method of claim 1,
And the plurality of electrodes are formed of the same metal material.
서로 다른 전기적 특성을 갖는 적어도 셋 이상의 질화물계 전극 접합층과, 복수의 상기 질화물계 전극 접합층 사이에 이격되게 복수의 장벽층을 배치시켜 반도체층을 형성하는 단계;
상기 반도체층의 일부 층을 제거하여 두 개의 상기 장벽층 사이에 배치되는 상기 질화물계 전극 접합층을 노출시키는 단계;
상기 질화물계 전극 접합층이 노출된 영역의 일부 층을 제거하여 상기 장벽층의 하단에 배치되는 상기 질화물계 전극 접합층을 노출시키는 단계; 및
상기 장벽층의 상측에 배치되는 상기 질화물계 전극 접합층과, 노출된 상기 두 개의 질화물계 전극 접합층에 각각 접촉하는 복수의 전극을 형성하는 단계;를 포함하되,
상기 복수의 전극은 각각 폐-루프(closed-loop) 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자의 제조 방법.
Forming a semiconductor layer by disposing at least three nitride-based electrode bonding layers having different electrical characteristics and a plurality of barrier layers spaced apart from the plurality of nitride-based electrode bonding layers;
Removing a portion of the semiconductor layer to expose the nitride based electrode bonding layer disposed between the two barrier layers;
Exposing the nitride-based electrode bonding layer disposed at a lower end of the barrier layer by removing a portion of the region where the nitride-based electrode bonding layer is exposed; And
And forming a plurality of electrodes in contact with the nitride-based electrode bonding layer disposed above the barrier layer and the two nitride-based electrode bonding layers exposed to each other.
The plurality of electrodes are each formed in a closed-loop (closed-loop) shape manufacturing method of the nitride semiconductor device.
제11항에 있어서,
상기 반도체층을 형성하는 단계는,
상기 질화물계 전극 접합층이 세 개의 전극 접합층으로 이루어진 경우, 두 개의 전극 접합층 사이에 제1 장벽층 및 제2 장벽층을 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein forming the semiconductor layer comprises:
If the nitride-based electrode bonding layer is composed of three electrode bonding layer, the method of manufacturing a nitride semiconductor device, characterized in that each forming a first barrier layer and a second barrier layer between the two electrode bonding layer.
제12항에 있어서,
상기 제1 장벽층은 갈륨나이트라이드(GaN) 또는 상기 GaN과 밴드갭 대역이 유사한 도전성 물질을 포함하여 형성되고,
상기 제2 장벽층은 알루미늄나이트라이드(AlN) 또는 상기 AlN과 밴드갭 대역이 유사한 도전성 물질을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자의 제조 방법.
The method of claim 12,
The first barrier layer is formed of gallium nitride (GaN) or a conductive material having a band gap band similar to that of GaN,
And the second barrier layer is formed of aluminum nitride (AlN) or a conductive material having a band gap band similar to that of AlN.
제11항에 있어서,
상기 질화물계 전극 접합층이 세 개의 전극 접합층으로 이루어지는 경우, 상기 세 개의 전극 접합층은 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극에 각각 접촉하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
When the nitride-based electrode bonding layer is composed of three electrode bonding layers, the three electrode bonding layers are in contact with the first electrode, the second electrode and the third electrode, respectively.
제14항에 있어서,
상기 제1 전극에 접촉하는 질화물계 전극 접합층은 P형 갈륨나이트라이드(P-GaN) 또는 N형 갈륨나이트라이드(N-GaN) 물질을 포함하여 형성되고,
상기 제2 전극에 접촉하는 질화물계 전극 접합층은 인듐갈륨나이트라이드(InxGa1-xN)(여기서, x는 양의 정수) 또는 상기 InxGa1-xN와 밴드갭 대역이 유사한 도전성 물질을 포함하여 형성되며,
상기 제3 전극에 접촉하는 질화물계 전극 접합층은 N형 갈륨나이트라이드(N-GaN) 또는 N(+)형 갈륨나이트라이드(N+-GaN) 물질을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 소자의 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The nitride-based electrode bonding layer in contact with the first electrode is formed of a P-type gallium nitride (P-GaN) or an N-type gallium nitride (N-GaN) material,
The nitride-based electrode bonding layer in contact with the second electrode may be formed of indium gallium nitride (In x Ga 1-x N) (where x is a positive integer) or a band gap band similar to that of In x Ga 1-x N. It is formed including a conductive material,
The nitride-based electrode bonding layer in contact with the third electrode is formed of a nitride semiconductor comprising an N-type gallium nitride (N-GaN) or N (+) gallium nitride (N + -GaN) material Method of manufacturing the device.
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