KR20210058620A - Hetero junction bipolar transistor - Google Patents

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KR20210058620A KR1020200038370A KR20200038370A KR20210058620A KR 20210058620 A KR20210058620 A KR 20210058620A KR 1020200038370 A KR1020200038370 A KR 1020200038370A KR 20200038370 A KR20200038370 A KR 20200038370A KR 20210058620 A KR20210058620 A KR 20210058620A
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민병규
이종민
정현욱
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한국전자통신연구원
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Abstract

Provided is a hetero-junction bipolar transistor including: a sub-collector layer sequentially stacked on a substrate; a collector layer and a base layer; an emitter structure disposed on the base layer, in which an emitter structure has an emitter layer sequentially stacked, an emitter cap layer, and an emitter electrode; a first electrode disposed on an upper surface of the emitter electrode; a second electrode disposed on the base layer and spaced apart from the emitter structure; an insulating film covering the first electrode, the second electrode, and the emitter structure on the base layer; and an emitter cap electrode connected to the first electrode through the insulating film on the first electrode, and extending from an upper surface of the first electrode onto the second electrode, wherein the emitter layer has a reverse mesa shape and having a width smaller than the width of the emitter electrode, and the insulating layer is interposed between the second electrode and the emitter cap electrode on the second electrode.

Description

이종접합 바이폴라 트랜지스터{HETERO JUNCTION BIPOLAR TRANSISTOR}Heterojunction bipolar transistor {HETERO JUNCTION BIPOLAR TRANSISTOR}

본 발명은 이종접합 바이폴라 트랜지스터에 관한 것으로, 상세하게는 화합물 반도체를 포함하는 이종접합 바이폴라 트랜지스터에 관한 것이다.The present invention relates to a heterojunction bipolar transistor, and more particularly, to a heterojunction bipolar transistor including a compound semiconductor.

화합물반도체(compound semiconductor) 이종접합 바이폴라 트랜지스터(HBT; heterojunction bipolar transistor)는 초고속 광대역 통신망의 송수신단에서 사용할 수 있는 초고속/초고주파 반도체 소자로서 주목을 받고 있다.Compound semiconductor (HBT) heterojunction bipolar transistor (HBT) is attracting attention as an ultra-high-speed / ultra-high frequency semiconductor device that can be used in the transmitting and receiving end of an ultra-high-speed broadband communication network.

최근에는 소자의 미세화(scale-down)에 의한 특성 향상과 소자의 기생 성분을 줄여 보다 빠른 초고속/초고주파 동작을 구현하려는 연구가 진행되고 있다.In recent years, research is being conducted to realize faster ultra-high speed/ultra-high frequency operation by improving the characteristics of the device by scale-down and reducing the parasitic component of the device.

화합물반도체(compound semiconductor) 이종접합 바이폴라 트랜지스터(HBT; heterojunction bipolar transistor)는 초고속 광대역 통신망의 송수신단에서 사용할 수 있는 초고속/초고주파 반도체 소자로서 주목을 받고 있다.Compound semiconductor (HBT) heterojunction bipolar transistor (HBT) is attracting attention as an ultra-high-speed / ultra-high frequency semiconductor device that can be used in the transmitting and receiving end of an ultra-high-speed broadband communication network.

최근에는 소자의 미세화(scale-down)에 의한 특성 향상과 소자의 기생 성분을 줄여 보다 빠른 초고속/초고주파 동작을 구현하려는 연구가 진행되고 있다.In recent years, research is being conducted to realize faster ultra-high speed/ultra-high frequency operation by improving the characteristics of the device by scale-down and reducing the parasitic component of the device.

상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 이종접합 바이폴라 트랜지스터는 기판 상에 순차적으로 적층된 서브 컬렉터층, 컬렉터층 및 베이스층, 상기 베이스층 상에 배치되는 이미터 구조체, 상기 이미터 구조체는 순차적으로 적층되는 이미터층, 이미터 캡층, 및 이미터 전극을 갖고, 상기 이미터 전극의 상면 상에 배치되는 제 1 전극, 상기 베이스층 상에서 상기 이미터 구조체와 이격되어 배치되는 제 2 전극, 상기 베이스층 상에서 상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 및 상기 이미터 구조체를 덮는 절연막, 및 상기 제 1 전극 상에서 상기 절연막을 관통하여 상기 제 1 전극과 접속되고, 상기 제 1 전극의 상면으로부터 상기 제 2 전극 상으로 연장되는 이미터 캡 전극을 포함할 수 있다. 상기 이미터층은 역메사 형상을 갖되, 상기 이미터 전극의 폭보다 작은 폭을 가질 수 있다. 상기 제 2 전극 상에서, 상기 절연막은 상기 제 2 전극과 상기 이미터 캡 전극 사이에 개재될 수 있다.The heterojunction bipolar transistor according to embodiments of the present invention for solving the above-described technical problems includes a sub-collector layer, a collector layer and a base layer sequentially stacked on a substrate, an emitter structure disposed on the base layer, the The emitter structure has an emitter layer, an emitter cap layer, and an emitter electrode that are sequentially stacked, a first electrode disposed on an upper surface of the emitter electrode, and a first electrode disposed spaced apart from the emitter structure on the base layer. 2 electrodes, an insulating film covering the first electrode, the second electrode, and the emitter structure on the base layer, and an insulating film on the first electrode through the insulating film and connected to the first electrode, It may include an emitter cap electrode extending from an upper surface onto the second electrode. The emitter layer may have a reverse mesa shape, but may have a width smaller than that of the emitter electrode. On the second electrode, the insulating layer may be interposed between the second electrode and the emitter cap electrode.

본 발명의 실시예들에 따른 이종접합 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법은 이미터 전극을 이용하여 그의 아래의 예비 이미터 캡층 및 예비 이미터층을 패터닝할 수 있다. 이에 따라, 이미터 전극, 이미터 캡층 및 이미터층이 자기 정렬(self-align)될 수 있으며, 구조적 안정성이 향상된 이종접합 바이폴라 트랜지스터가 제조될 수 있다.In a method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to embodiments of the present invention, a preliminary emitter cap layer and a preliminary emitter layer under the emitter electrode may be patterned using an emitter electrode. Accordingly, the emitter electrode, the emitter cap layer, and the emitter layer may be self-aligned, and a heterojunction bipolar transistor having improved structural stability may be manufactured.

본 발명에 따르면, 이미터 캡 전극이 넓은 면적을 갖도록 형성됨에 따라, 이미터 전극, 제 1 전극 및 이미터 캡 전극 전체의 저항은 낮을 수 있으며, 크기가 작으면서도 전기적 특성이 향상된 이종접합 바이폴라 트랜지스터가 제조될 수 있다.According to the present invention, as the emitter cap electrode is formed to have a large area, the resistance of the emitter electrode, the first electrode, and the emitter cap electrode may be low, and the heterojunction bipolar transistor having a small size and improved electrical characteristics Can be prepared.

도 1 내지 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 이종접합 바이폴라 트랜지스터를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따라 제조된 이종접합 바이폴라 트랜지스터의 SEM 사진이다.
1 to 10 are cross-sectional views illustrating heterojunction bipolar transistors according to embodiments of the present invention.
11 is an SEM photograph of a heterojunction bipolar transistor manufactured according to embodiments of the present invention.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 개념이 어떤 적합한 환경에서 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms and various modifications may be made. However, it is provided to complete the disclosure of the present invention through the description of the present embodiments, and to completely inform the scope of the present invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Those of ordinary skill in the art will understand that the inventive concept may be practiced in any suitable environment.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자 외에 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification,'comprises' and/or'comprising' means the presence of one or more other components, steps, actions and/or elements in addition to the mentioned elements, steps, actions and/or elements. Or does not preclude additions.

본 명세서에서 어떤 막(또는 층)이 다른 막(또는 층) 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막(또는 층) 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막(또는 층)이 개재될 수도 있다.When a film (or layer) is referred to herein as being on another film (or layer) or substrate, it may be formed directly on the other film (or layer) or substrate, or a third film ( Or a layer) may be interposed.

본 명세서의 다양한 실시 예들에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어가 다양한 영역, 막들(또는 층들) 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 막(또는 층)을 다른 영역 또는 막(또는 층)과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에의 제 1 막질로 언급된 막질이 다른 실시 예에서는 제 2 막질로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호로 표시된 부분들은 동일한 구성 요소들을 나타낸다. In various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various regions, films (or layers), and the like, but these regions and films should not be limited by these terms. do. These terms are only used to distinguish one region or film (or layer) from another region or film (or layer). Accordingly, the film quality referred to as the first film quality in one embodiment may be referred to as the second film quality in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. Parts indicated by the same reference numerals throughout the specification represent the same elements.

본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.Terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those of ordinary skill in the art, unless otherwise defined.

이하, 도면들 참조하여 본 발명의 개념에 따른 이종접합 바이폴라 트랜지스터를 설명한다. 도 1 내지 도 12은 본 발명의 실시예들에 따른 이종접합 바이폴라 트랜지스터를 설명하기 위한 단면도이다.Hereinafter, a heterojunction bipolar transistor according to the concept of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 12 are cross-sectional views illustrating heterojunction bipolar transistors according to embodiments of the present invention.

도 1을 참조하여, 기판(100)이 제공될 수 있다. 기판(100)은 반절연성(semi-insulating) 화합물 반도체 기판일 수 있다. 일 예로, 갈륨 비소(GaAs) 또는 인듐 인(InP) 기판일 수 있다.Referring to FIG. 1, a substrate 100 may be provided. The substrate 100 may be a semi-insulating compound semiconductor substrate. For example, it may be a gallium arsenide (GaAs) or indium phosphorus (InP) substrate.

기판(100) 상에 이종접합 바이폴라 트랜지스터(Heterojuction Bipolar Transistor: HBT)를 구성하는 층들이 형성될 수 있다. 기판(100) 상에 서브 컬렉터층(110), 예비 컬렉터층(120), 예비 베이스층(130), 예비 이미터층(140) 및 예비 이미터 캡층(150)이 형성될 수 있다. 상기 층들(110 내지 150)은 에피택셜층일 수 있다. 상기 층들(110 내지 150)은 상기 기판(100)에 대하여 HBT를 구현할 수 있도록 갈륨 비소(GaAs), 인듐 인(InP), 인듐 갈륨 비소(InGaAs), 인듐 알루미늄 비소(InAlAs), 인듐 갈륨 인(InGaP), 알루미늄 갈륨 비소(AlGaAs) 또는 인듐 알루미늄 갈륨 비소(InAlGaAs) 등의 Ⅲ-Ⅴ족 물질로 구성된 화합물 반도체의 조합으로 형성될 수 있다. 일 예로, 기판(100)이 인듐 인(InP)인 경우, 인듐 갈륨 비소(InxGa1-xAs)를 이용하여 n+ 도전형의 서브 컬렉터층(110)을 형성할 수 있다. 서브 컬렉터층(110)은 두께가 약 200nm일 수 있으며, 도핑 농도는 약 2×1019cm-3일 수 있다. 인듐 알루미늄 갈륨 비소(InxAlyGa1-x-yAs)를 이용하여 n도전형의 예비 컬렉터층(120)을 형성할 수 있다. 예비 컬렉터층(120)은 두께가 약 48nm일 수 있으며, 도핑 농도는 약 1×1016cm-3일 수 있다. 인듐 갈륨 비소(InxGa1-xAs)를 이용하여 p+도전형의 예비 베이스층(130)을 형성할 수 있다. 예비 베이스층(130)은 두께가 약 35nm일 수 있으며, 도핑 농도는 약 5.7×1019cm-3일 수 있다. 인듐 인(InP)를 이용하여 n도전형의 예비 이미터층(140)을 형성할 수 있다. 예비 이미터층(140)은 두께가 약 50nm일 수 있으며, 도핑 농도는 약 5×1017cm-3일 수 있다. 인듐 인(InP) 또는 인듐 갈륨 비소(InxGa1-xAs)를 이용하여 n+도전형의 예비 이미터 캡층(150)을 형성할 수 있다. 예비 이미터 캡층(150)은 두께가 약 90 내지 200nm일 수 있으며, 도핑 농도는 약 1×1019 내지 3×1019cm-3일 수 있다. 상기 층들(110 내지 150)은 MBE(Molecular Beam Epitaxy) 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)에 의하여 형성될 수 있다.Layers constituting a heterojunction bipolar transistor (HBT) may be formed on the substrate 100. A sub-collector layer 110, a pre-collector layer 120, a pre-base layer 130, a pre-emitter layer 140, and a pre-emitter cap layer 150 may be formed on the substrate 100. The layers 110 to 150 may be epitaxial layers. The layers 110 to 150 are gallium arsenide (GaAs), indium phosphorus (InP), indium gallium arsenide (InGaAs), indium aluminum arsenide (InAlAs), indium gallium phosphorus ( InGaP), aluminum gallium arsenide (AlGaAs), or indium aluminum gallium arsenide (InAlGaAs) may be formed by a combination of a compound semiconductor composed of a III-V group material. For example, when the substrate 100 is indium phosphorus (InP), the n+ conductivity type sub-collector layer 110 may be formed using indium gallium arsenide (In x Ga 1-x As). The sub-collector layer 110 may have a thickness of about 200 nm, and a doping concentration of about 2×10 19 cm -3 . An n-conductive pre-collector layer 120 may be formed using indium aluminum gallium arsenide (In x Al y Ga 1-xy As). The pre-collector layer 120 may have a thickness of about 48 nm, and a doping concentration of about 1×10 16 cm -3 . The p+ conductivity type preliminary base layer 130 may be formed using indium gallium arsenide (In x Ga 1-x As). The preliminary base layer 130 may have a thickness of about 35 nm, and a doping concentration of about 5.7×10 19 cm -3 . An n-type preliminary emitter layer 140 may be formed using indium phosphorus (InP). The preliminary emitter layer 140 may have a thickness of about 50 nm, and a doping concentration of about 5×10 17 cm -3 . An n+ conductivity type preliminary emitter cap layer 150 may be formed using indium phosphorus (InP) or indium gallium arsenide (In x Ga 1-x As). The preliminary emitter cap layer 150 may have a thickness of about 90 to 200 nm, and a doping concentration of about 1×10 19 to 3×10 19 cm -3 . The layers 110 to 150 may be formed by Molecular Beam Epitaxy (MBE) or Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD).

도 2를 참조하여, 예비 이미터 캡층(150) 상에 이미터 전극(160)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 이미터 전극(160)은 리프트 오프(lift-off) 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 구체적으로는, 예비 이미터 캡층(150) 상에 포토 레지스트막이 형성한 후, 상기 포토 레지스트막을 패터닝하여 포토 레지스트 패턴이 형성될 수 있다. 상기 포토 레지스트막은 전자빔(electron-beam) 리소그라피 공정을 이용하여 패터닝될 수 있다. 이후, 상기 포토 레지스트 패턴 상에 금속층을 증착한 후, 상기 포토 레지스트 패턴을 제거할 수 있다. 상기 포토 레지스트 패턴 상에 형성된 상기 금속층의 일부는 상기 포토 레지스트 패턴이 용해될 때, 함께 제거될 수 있다. 상기와 같이, 상기 포토 레지스트 패턴의 패턴 내에 잔여하던 상기 금속층의 일부는 이미터 전극(160)을 구성할 수 있다. 이때, 광원의 파장이 매우 작은 전자빔 리소그라피를 이용하기 때문에, 포토 레지스트 패턴의 폭은 매우 작을 수 있으며, 이미터 전극(160)의 크기 또한 작을 수 있다. 이에 따라, 작은 크기의 이종접합 바이폴라 트랜지스터가 제공될 수 있다. 이미터 전극(160)의 폭은 0.1um 내지 0.3um일 수 있다. 이미터 전극(160)은 타이타늄(Ti), 백금(Pt) 또는 금(Au)을 포함하거나, 이들 중 적어도 하나를 이용하여 형성되는 다층막을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, an emitter electrode 160 may be formed on the preliminary emitter cap layer 150. For example, the emitter electrode 160 may be formed using a lift-off process. Specifically, after a photoresist film is formed on the preliminary emitter cap layer 150, a photoresist pattern may be formed by patterning the photoresist film. The photoresist layer may be patterned using an electron-beam lithography process. Thereafter, after depositing a metal layer on the photoresist pattern, the photoresist pattern may be removed. A portion of the metal layer formed on the photoresist pattern may be removed together when the photoresist pattern is dissolved. As described above, a part of the metal layer remaining in the pattern of the photoresist pattern may constitute the emitter electrode 160. In this case, since electron beam lithography having a very small wavelength of the light source is used, the width of the photoresist pattern may be very small, and the size of the emitter electrode 160 may also be small. Accordingly, a heterojunction bipolar transistor having a small size can be provided. The width of the emitter electrode 160 may be 0.1um to 0.3um. The emitter electrode 160 may include titanium (Ti), platinum (Pt), or gold (Au), or may include a multilayer film formed using at least one of them.

도 3을 참조하여, 예비 이미터 캡층(150) 및 예비 이미터층(140)이 식각되어, 이미터 캡층(152) 및 이미터층(142)이 형성되고 예비 베이스층(130)이 노출될 수 있다.Referring to FIG. 3, the preliminary emitter cap layer 150 and the preliminary emitter layer 140 are etched to form the emitter cap layer 152 and the emitter layer 142, and the preliminary base layer 130 may be exposed. .

예비 이미터 캡층(150)에 제 1 패터닝 공정이 수행될 수 있다. 상기 제 1 패터닝 공정은 습식 식각일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 패터닝 공정은 인산(H3PO4), 염산(HCl), 암모니아수(NH4OH) 또는 과산화수소(H2O2) 등을 식각 용액을 사용하여 진행될 수 있다. 일 예로, 예비 이미터 캡층(150)이 인듐 갈륨 비소(InGaAs)를 포함하는 경우, 인산(H3PO4)과 과산화수소(H2O2)와 물(H2O)가 1:1:25 비율로 혼합된 식각 용액이 이용될 수 있다. 상기 제 1 패터닝 공정에 의해 예비 이미터 캡층(150)이 식각되어 이미터 캡층(152)이 형성될 수 있다. 이때, 이미터 전극(160)의 아래에 언더 컷 영역(UC)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 패터닝 공정이 습식 식각으로 수행됨에 따라, 이미터 전극(160)의 아래의 예비 이미터 캡층(150)의 일부가 함께 식각될 수 있다. 이에 따라, 이미터 캡층(152)의 폭은 이미터 전극(160)의 폭보다 작도록 형성될 수 있다. 이미터 캡층(152)의 폭은 기판(100)을 향하여 갈수록 작아지도록 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 이미터 전극(160)의 하면이 노출될 수도 있다.A first patterning process may be performed on the preliminary emitter cap layer 150. The first patterning process may be wet etching. For example, the first patterning process may be performed using an etching solution such as phosphoric acid (H 3 PO 4 ), hydrochloric acid (HCl), aqueous ammonia (NH 4 OH), or hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). For example, when the preliminary emitter cap layer 150 includes indium gallium arsenide (InGaAs), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and water (H 2 O) are 1:1:25 An etching solution mixed in a ratio may be used. The emitter cap layer 152 may be formed by etching the preliminary emitter cap layer 150 by the first patterning process. In this case, an undercut area UC may be formed under the emitter electrode 160. For example, as the first patterning process is performed by wet etching, a part of the preliminary emitter cap layer 150 under the emitter electrode 160 may be etched together. Accordingly, the width of the emitter cap layer 152 may be formed to be smaller than the width of the emitter electrode 160. The width of the emitter cap layer 152 may be formed to decrease toward the substrate 100. In some embodiments, the lower surface of the emitter electrode 160 may be exposed.

이와는 다르게, 상기 제 1 패터닝 공정은 건식 식각 공정일 수 있다. 상기 제 1 패터닝 공정은 BCl3, Cl2, CH4, CHF3, CCl4 또는 SF6 등의 반응 기체를 사용하여 RIE(Reactive Ion Etching) 또는 ICP(Inductive Coupled Plasma) 식각 공정으로 수행될 수 있다. 이때, 상기 식각 공정에 의해 이미터 캡층(152)의 측면은 이미터 전극(160)의 하면에 대해 경사지도록 형성될 수 있다. 이때, 이미터 캡층(152)의 폭은 기판(100)을 향하여 갈수록 작아지도록 형성될 수 있다.Alternatively, the first patterning process may be a dry etching process. The first patterning process may be performed by a reactive ion etching (RIE) or inductive coupled plasma (ICP) etching process using a reactive gas such as BCl 3 , Cl 2 , CH 4 , CHF 3 , CCl 4 or SF 6. . In this case, the side surface of the emitter cap layer 152 may be formed to be inclined with respect to the lower surface of the emitter electrode 160 by the etching process. In this case, the width of the emitter cap layer 152 may be formed to decrease toward the substrate 100.

예비 이미터층(140)에 제 2 패터닝 공정이 수행될 수 있다. 상기 제 2 패터닝 공정은 습식 식각일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 패터닝 공정은 인산(H3PO4), 염산(HCl), 암모니아수(NH4OH) 또는 과산화수소(H2O2) 등을 식각 용액을 사용하여 진행될 수 있다. 일 예로, 예비 이미터층(140)이 인듐 인(InP)을 포함하는 경우, 염산(HCl)과 인산(H3PO4)이 1:4 비율로 혼합된 식각 용액이 이용될 수 있다. 이때, 이미터층(142)의 폭은 기판(100)을 향하여 갈수록 작아지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 형성된 이미터층(142)의 폭은 이미터 전극(160)의 폭보다 작을 수 있다.A second patterning process may be performed on the preliminary emitter layer 140. The second patterning process may be wet etching. For example, the second patterning process may be performed using an etching solution such as phosphoric acid (H 3 PO 4 ), hydrochloric acid (HCl), aqueous ammonia (NH 4 OH), or hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). For example, when the preliminary emitter layer 140 contains indium phosphorus (InP), an etching solution in which hydrochloric acid (HCl) and phosphoric acid (H 3 PO 4 ) are mixed in a ratio of 1:4 may be used. In this case, the width of the emitter layer 142 may be formed to decrease toward the substrate 100. Accordingly, the width of the formed emitter layer 142 may be smaller than the width of the emitter electrode 160.

이미터 전극(160), 이미터 캡층(152) 및 이미터층(142)은 이미터 구조체(ES)를 구성할 수 있다.The emitter electrode 160, the emitter cap layer 152 and the emitter layer 142 may constitute the emitter structure ES.

본 발명의 실시예들에서는 이미터 전극(160)을 이용하여 그의 아래의 예비 이미터 캡층(150) 및 예비 이미터층(140)을 패터닝할 수 있다. 이에 따라, 이미터 전극(160), 이미터 캡층(152) 및 이미터층(142)이 자기 정렬(self-align)될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따른 이종접합 바이폴라 트랜지스터의 제조 방법을 이용하면 구조적 안정성이 향상된 이종접합 바이폴라 트랜지스터가 제공될 수 있다.In embodiments of the present invention, the emitter electrode 160 may be used to pattern the preliminary emitter cap layer 150 and the preliminary emitter layer 140 under the emitter electrode 160. Accordingly, the emitter electrode 160, the emitter cap layer 152, and the emitter layer 142 may be self-aligned. That is, when the method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor according to embodiments of the present invention is used, a heterojunction bipolar transistor with improved structural stability can be provided.

도 4를 참조하여, 예비 베이스층(130) 상에 마스크 패턴(MP)이 형성될 수 있다. 마스크 패턴(MP)은 이미터 구조체(ES)로부터 이격되도록 배치될 수 있다. 마스크 패턴(MP)에 의해 노출되는 예비 베이스층(130)의 상면은 후술하는 공정에서 제 2 전극(174, 도 5 참조)이 형성되는 영역을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, a mask pattern MP may be formed on the preliminary base layer 130. The mask pattern MP may be disposed to be spaced apart from the emitter structure ES. The upper surface of the preliminary base layer 130 exposed by the mask pattern MP may include a region in which the second electrode 174 (refer to FIG. 5) is formed in a process to be described later.

예비 베이스층(130) 상에 금속층(170)이 형성될 수 있다. 일 예로, 예비 베이스층(130) 상에 금속 물질을 증착하여 금속층(170)이 형성될 수 있다. 이때, 금속층은 이미터 구조체(ES) 및 마스크 패턴(MP)을 덮을 수 있다. 이때, 이미터 전극(160)의 아래에는 금속 물질이 증착되지 않을 수 있으며, 이미터 전극(160)의 폭보다 작은 폭을 갖는 이미터층(142)은 금속층(170)으로부터 이격될 수 있다. 예를 들어, 이미터 전극(160)과 이미터층(142)의 폭의 차이의 2분의 1은 이미터층(142)이 이미터 전극(160)으로부터 언더컷된 제 1 길이에 해당할 수 있으며, 상기 제 1 길이는 이미터층(142)과 금속층(170)이 이격된 길이와 동일할 수 있다. 상기 금속 물질은 화합물 반도체와 오믹 접합(Ohmic contact)되는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 또는 아연(Zn)과 같은 금속을 포함할 수 있다.A metal layer 170 may be formed on the preliminary base layer 130. For example, the metal layer 170 may be formed by depositing a metal material on the preliminary base layer 130. In this case, the metal layer may cover the emitter structure ES and the mask pattern MP. In this case, a metal material may not be deposited under the emitter electrode 160, and the emitter layer 142 having a width smaller than the width of the emitter electrode 160 may be spaced apart from the metal layer 170. For example, one half of the difference between the widths of the emitter electrode 160 and the emitter layer 142 may correspond to the first length in which the emitter layer 142 is undercut from the emitter electrode 160, The first length may be the same as the distance between the emitter layer 142 and the metal layer 170. The metallic material is a compound semiconductor with gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), molybdenum (Mo), or zinc (Zn) in ohmic contact with the compound semiconductor. It may contain the same metal.

도 5를 참조하여, 제 1 전극(172) 및 제 2 전극(174)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(174)은 리프트 오프(lift-off) 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 상세하게는, 마스크 패턴(MP)이 제거될 수 있으며, 이때, 마스크 패턴(MP) 상에 위치하는 금속층(170)의 일부가 함께 제거될 수 있다. 이미터 전극(160)의 상면 상에 위치하는 금속층(170)의 일부는 제 1 전극(172)을 구성할 수 있다. 예비 베이스층(130)의 상면 상에 잔여하는 금속층(170)의 일부는 제 2 전극(174)을 구성할 수 있다. 제 2 전극(174)은 상기 제 1 길이만큼 이미터층(142)으로부터 이격될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따르면, 제 2 전극(174)이 이미터층(142)으로부터 이격되는 거리는, 이미터층(142)이 언더컷되는 길이를 통해 조절할 수 있다. 이에 따라, 이미터층(142)과 제 2 전극(174) 사이의 간격이 작게 형성될 수 있으며, 작은 크기의 이종접합 바이폴라 트랜지스터가 제공될 수 있다. 제 2 전극(174)은 예비 베이스층(130)에 접속되는 베이스 전극일 수 있다.Referring to FIG. 5, a first electrode 172 and a second electrode 174 may be formed. For example, the second electrode 174 may be formed using a lift-off process. In detail, the mask pattern MP may be removed, and in this case, a part of the metal layer 170 positioned on the mask pattern MP may be removed together. A part of the metal layer 170 positioned on the upper surface of the emitter electrode 160 may constitute the first electrode 172. A part of the metal layer 170 remaining on the upper surface of the preliminary base layer 130 may constitute the second electrode 174. The second electrode 174 may be spaced apart from the emitter layer 142 by the first length. That is, according to embodiments of the present invention, the distance at which the second electrode 174 is separated from the emitter layer 142 may be adjusted through the length at which the emitter layer 142 is undercut. Accordingly, the gap between the emitter layer 142 and the second electrode 174 may be formed to be small, and a heterojunction bipolar transistor having a small size may be provided. The second electrode 174 may be a base electrode connected to the preliminary base layer 130.

도 6을 참조하여, 예비 베이스층(130)의 전면을 덮는 제 1 절연층(180)을 형성할 수 있다. 제 1 절연층(180)은 이미터 구조체(ES), 제 1 전극(172) 및 제 2 전극(174)을 포함한 예비 베이스층(130)의 전면을 덮을 수 있다. 이때, 제 1 절연층(180)은 이미터 구조체(ES)와 제 2 전극(174) 사이로 연장되어, 이미터 구조체(ES)와 제 2 전극(174)를 이격시킬 수 있다. 제 1 절연층(180)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 및 알루미늄 산화막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, a first insulating layer 180 covering the entire surface of the preliminary base layer 130 may be formed. The first insulating layer 180 may cover the entire surface of the preliminary base layer 130 including the emitter structure ES, the first electrode 172 and the second electrode 174. In this case, the first insulating layer 180 may extend between the emitter structure ES and the second electrode 174 to separate the emitter structure ES and the second electrode 174. The first insulating layer 180 may include at least one of a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and an aluminum oxide layer.

제 1 전극(172) 상의 제 1 절연층(180)을 제거하여 개구부(OP)를 형성할 수 있다. 개구부(OP)는 포토 리소그래피 공정에 의해 패터닝될 수 있다. 개구부(OP)는 제 1 전극(172)의 상면을 노출시킬 수 있다.The opening OP may be formed by removing the first insulating layer 180 on the first electrode 172. The opening OP may be patterned by a photolithography process. The opening OP may expose the upper surface of the first electrode 172.

도 7을 참조하여, 절연층(180) 상에 이미터 캡 전극(192)이 형성될 수 있다. 이미터 캡 전극(192)은 절연층(180) 상에 금속층을 형성한 후, 상기 금속층에 리프트-오프(lift-off) 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 이미터 캡 전극(192)은 제 1 절연층(180)의 개구(OP)를 통해 제 1 전극(172)에 접속될 수 있다. 이미터 캡 전극(192)은 제 1 전극(172)의 상으로부터 이미터 구조체(ES)의 측면을 지나 제 2 전극(174)의 상면 상으로 연장될 수 있다. 이때, 제 1 절연층(180)은 제 2 전극(174) 상에서 제 2 전극(174)과 이미터 캡 전극(192) 사이에 개재될 수 있다. 즉, 이미터 캡 전극(192)은 이미터 구조체(ES) 및 제 2 전극(174)과 제 1 절연층(180)에 의해 이격될 수 있고, 절연될 수 있다. 제 2 전극(174)과 이미터 캡 전극(192) 사이에 개재되는 제 1 절연층(180)의 일부는 캐패시터의 유전막으로서 기능할 수 있다.Referring to FIG. 7, an emitter cap electrode 192 may be formed on the insulating layer 180. The emitter cap electrode 192 may be formed by forming a metal layer on the insulating layer 180 and then performing a lift-off process on the metal layer. The emitter cap electrode 192 may be connected to the first electrode 172 through the opening OP of the first insulating layer 180. The emitter cap electrode 192 may extend from the top of the first electrode 172 to the top surface of the second electrode 174 through the side surface of the emitter structure ES. In this case, the first insulating layer 180 may be interposed between the second electrode 174 and the emitter cap electrode 192 on the second electrode 174. That is, the emitter cap electrode 192 may be spaced apart and insulated by the emitter structure ES, the second electrode 174 and the first insulating layer 180. A part of the first insulating layer 180 interposed between the second electrode 174 and the emitter cap electrode 192 may function as a dielectric layer of the capacitor.

이미터 구조체(ES)의 이미터 전극(160), 제 1 전극(172) 및 이미터 캡 전극(192)이 이미터 구조체(ES)의 전극 역할을 할 수 있다. 이때, 이미터 전극(160) 및 제 1 전극(172)은 좁은 폭으로 패터닝되어 형성됨에 따라, 저항이 매우 높을 수 있다. 그러나 본 발명에 따르면, 이미터 캡 전극(192)이 넓은 면적을 갖도록 형성됨에 따라, 이미터 전극(160), 제 1 전극(172) 및 이미터 캡 전극(192) 전체의 저항은 낮을 수 있으며, 크기가 작으면서도 전기적 특성이 향상된 이종접합 바이폴라 트랜지스터를 제공할 수 있다.The emitter electrode 160, the first electrode 172, and the emitter cap electrode 192 of the emitter structure ES may serve as electrodes of the emitter structure ES. At this time, since the emitter electrode 160 and the first electrode 172 are patterned to have a narrow width, the resistance may be very high. However, according to the present invention, as the emitter cap electrode 192 is formed to have a large area, the resistance of the emitter electrode 160, the first electrode 172, and the emitter cap electrode 192 may be low. , It is possible to provide a heterojunction bipolar transistor having a small size and improved electrical characteristics.

도 8을 참조하여, 예비 베이스층(130) 상에 제 2 전극(174) 및 이미터 캡 전극(192)을 덮는 포토 레지스트 패턴을 형성하여, 상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 예비 베이스층(130) 및 예비 컬렉터층(120)을 식각하여, 베이스층(132) 및 컬렉터층(122)이 형성될 수 있다. 이때, 제 1 절연층(180)이 함께 식각될 수 있다. 상기 식각 공정에 의해 패터닝된 제 1 절연층(182), 베이스층(132) 및 컬렉터층(122)은 서브 컬렉터층(110)의 상면이 노출될 수 있다. 상기 노출되는 서브 컬렉터층(110)의 상면은 후술하는 공정에서 컬렉터 전극(194)이 형성되는 영역을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, a photoresist pattern covering the second electrode 174 and the emitter cap electrode 192 is formed on the preliminary base layer 130, and the photoresist pattern is used as a mask. And by etching the pre-collector layer 120, the base layer 132 and the collector layer 122 may be formed. In this case, the first insulating layer 180 may be etched together. The first insulating layer 182, the base layer 132, and the collector layer 122 patterned by the etching process may expose an upper surface of the sub-collector layer 110. The exposed upper surface of the sub-collector layer 110 may include a region in which the collector electrode 194 is formed in a process to be described later.

서브 컬렉터층(110) 상에 컬렉터 전극(194)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 컬렉터 전극(194)은 리프트 오프(lift-off) 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 컬렉터 전극(194)은 상기 노출되는 서브 컬렉터층(110)의 상면 상에 형성될 수 있다. 컬렉터 전극(194)은 상기 금속 물질은 화합물 반도체와 오믹 접합(Ohmic contact)되는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 또는 아연(Zn)과 같은 금속을 포함하거나, 이들 중 적어도 하나를 이용하여 형성되는 다층막을 포함할 수 있다.A collector electrode 194 may be formed on the sub-collector layer 110. For example, the collector electrode 194 may be formed using a lift-off process. The collector electrode 194 may be formed on the exposed upper surface of the sub-collector layer 110. In the collector electrode 194, the metal material is gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), molybdenum (Mo), which is in ohmic contact with a compound semiconductor. Alternatively, a multilayer film may be included that includes a metal such as zinc (Zn), or is formed using at least one of them.

도 9를 참조하여, 서브 컬렉터층(110)의 전면을 덮는 제 2 절연층(184)을 형성할 수 있다. 제 2 절연층(184)은 이미터 캡 전극(192), 패터닝된 제 1 절연층(182), 컬렉터 전극(194)을 덮을 수 있으며, 컬렉터층(122) 및 베이스층(132)의 측면을 덮을 수 있다. 제 2 절연층(184)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 및 알루미늄 산화막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, a second insulating layer 184 covering the entire surface of the sub-collector layer 110 may be formed. The second insulating layer 184 may cover the emitter cap electrode 192, the patterned first insulating layer 182, and the collector electrode 194, and may cover side surfaces of the collector layer 122 and the base layer 132. Can be covered. The second insulating layer 184 may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and an aluminum oxide film.

이후, 제 2 절연층(184)을 패터닝하여 이미터 캡 전극(192)이 노출될 수 있다.Thereafter, the emitter cap electrode 192 may be exposed by patterning the second insulating layer 184.

도 10을 참조하여, 제 2 절연층(184) 상에 배선층(196)이 형성될 수 있다. 배선층(196)은 제 2 절연층(184)에 의해 노출된 이미터 캡 전극(192)에 접속될 수 있다.Referring to FIG. 10, a wiring layer 196 may be formed on the second insulating layer 184. The wiring layer 196 may be connected to the emitter cap electrode 192 exposed by the second insulating layer 184.

상기와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 이종접합 바이폴라 트랜지스터가 형성될 수 있다.As described above, a heterojunction bipolar transistor according to embodiments of the present invention may be formed.

본 발명의 실시예들에 따른 이종접합 바이폴라 트랜지스터는 기판(100), 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 서브 컬렉터층(110), 컬렉터층(122), 베이스층(132), 이미터층(142) 및 이미터 캡층(152)를 포함할 수 있다.The heterojunction bipolar transistor according to the embodiments of the present invention includes a substrate 100, a sub-collector layer 110, a collector layer 122, a base layer 132, and an emitter layer sequentially stacked on the substrate 100. 142) and an emitter cap layer 152 may be included.

도 10을 참조하여, 기판(100)이 제공될 수 있다. 기판(100)은 반절연성(semi-insulating) 화합물 반도체 기판일 수 있다.Referring to FIG. 10, a substrate 100 may be provided. The substrate 100 may be a semi-insulating compound semiconductor substrate.

서브 컬렉터층(110), 컬렉터층(122), 베이스층(132), 이미터층(142) 및 이미터 캡층(152)은 이종접합 바이폴라 트랜지스터(Heterojuction Bipolar Transistor: HBT)를 구성하는 층들로 구성될 수 있다. 일 예로, 기판(100)이 갈륨 비소(GaAs)인 경우, 서브 컬렉터층(110)은 n+ 도전형의 갈륨 비소(GaAs)층을 포함하고, 컬렉터층(122)은 n도전형의 갈륨 비소(GaAs)층을 포함하고, 베이스층(132)은 p+도전형의 갈륨 비소(GaAs)층을 포함하고, 이미터층(142)은 n도전형의 알루미늄 갈륨 비소(AlGaAs)를 포함하고, 이미터 캡층(152)은 n+도전형의 인듐 갈륨 비소(InGaAs)를 포함할 수 있다.The sub-collector layer 110, the collector layer 122, the base layer 132, the emitter layer 142, and the emitter cap layer 152 are composed of layers constituting a heterojunction bipolar transistor (HBT). I can. For example, when the substrate 100 is gallium arsenide (GaAs), the sub-collector layer 110 includes an n+ conductivity type gallium arsenide (GaAs) layer, and the collector layer 122 is an n conductivity type gallium arsenide ( GaAs) layer, the base layer 132 includes a p+ conductivity type gallium arsenide (GaAs) layer, the emitter layer 142 includes an n conductivity type aluminum gallium arsenide (AlGaAs), and the emitter cap layer Reference numeral 152 may include n+ conductivity type indium gallium arsenide (InGaAs).

컬렉터층(122) 및 베이스층(132)은 서브 컬렉터층(110)보다 작은 폭을 가질 수 있으며, 서브 컬렉터층(110)의 상면 일부를 노출시킬 수 있다. 이미터층(142) 및 이미터 캡층(152)은 컬렉터층(122) 및 베이스층(132)보다 작은 폭을 가질 수 있으며, 베이스층(132)의 상면 일부를 노출시킬 수 있다. 이미터층(142)의 상면의 폭은 이미터 캡층(152)의 하면의 폭보다 클 수 있다. 즉, 이미터층(142)의 폭 또는 이미터 캡층(152)의 폭은 기판(100)을 향하여 갈수록 폭이 작아지는 형상을 가질 수 있다.The collector layer 122 and the base layer 132 may have a width smaller than that of the sub-collector layer 110 and may expose a portion of the upper surface of the sub-collector layer 110. The emitter layer 142 and the emitter cap layer 152 may have a width smaller than that of the collector layer 122 and the base layer 132, and may expose a portion of the upper surface of the base layer 132. The width of the upper surface of the emitter layer 142 may be greater than the width of the lower surface of the emitter cap layer 152. That is, the width of the emitter layer 142 or the width of the emitter cap layer 152 may have a shape that decreases toward the substrate 100.

이미터 캡층(152)의 상면 상에 이미터 전극(160)이 제공될 수 있다. 이미터 전극(160)의 폭은 이미터 캡층(152)의 상면의 폭과 같거나 클 수 있다. 이미터 캡층(152)의 폭은 이미터 전극(160)의 폭과 같거나 작을 수 있으며, 이미터층(142)의 폭은 이미터 전극(160)의 폭보다 작을 수 있다. 이미터 전극(160)은 타이타늄(Ti), 백금(Pt) 또는 금(Au)을 포함하거나, 이들 중 적어도 하나를 이용하여 형성되는 다층막을 포함할 수 있다. 이미터층(142), 이미터 캡층(152) 및 이미터 전극(160)은 이미터 구조체(ES)를 구성할 수 있다.The emitter electrode 160 may be provided on the upper surface of the emitter cap layer 152. The width of the emitter electrode 160 may be equal to or greater than the width of the upper surface of the emitter cap layer 152. The width of the emitter cap layer 152 may be less than or equal to the width of the emitter electrode 160, and the width of the emitter layer 142 may be less than the width of the emitter electrode 160. The emitter electrode 160 may include titanium (Ti), platinum (Pt), or gold (Au), or may include a multilayer film formed using at least one of them. The emitter layer 142, the emitter cap layer 152, and the emitter electrode 160 may constitute an emitter structure ES.

이미터 캡층(152) 상에 제 1 전극(172)이 배치될 수 있다. 제 1 전극(172)은 화합물 반도체와 오믹 접합(Ohmic contact)되는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 또는 아연(Zn)과 같은 금속을 포함할 수 있다.The first electrode 172 may be disposed on the emitter cap layer 152. The first electrode 172 is gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), molybdenum (Mo), or zinc (Ohmic contact) with the compound semiconductor. Zn) may include a metal such as.

베이스층(132) 상에 제 2 전극(174)이 배치될 수 있다. 제 2 전극(174)은 이미터 구조체(ES)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 제 2 전극(174)은 베이스층(132)의 상면과 직접적으로 접할 수 있다. 제 2 전극(174)은 화합물 반도체와 오믹 접합(Ohmic contact)되는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 또는 아연(Zn)과 같은 금속을 포함할 수 있다. 제 2 전극(174)은 예비 베이스층(130)에 접속되는 베이스 전극일 수 있다.The second electrode 174 may be disposed on the base layer 132. The second electrode 174 may be disposed to be spaced apart from the emitter structure ES. The second electrode 174 may directly contact the upper surface of the base layer 132. The second electrode 174 is formed of gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), molybdenum (Mo), or zinc (Ohmic contact) with the compound semiconductor. Zn) may include a metal such as. The second electrode 174 may be a base electrode connected to the preliminary base layer 130.

베이스층(132) 상에 제 1 절연층(182)이 배치될 수 있다. 제 1 절연층(182)은 제 1 전극(172), 제 2 전극(174) 및 이미터 구조체(ES)를 덮을 수 있다. 제 1 절연층(182)은 이미터 구조체(ES)와 제 2 전극(174) 사이로 연장될 수 있다. 제 1 절연층(180)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 및 알루미늄 산화막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.A first insulating layer 182 may be disposed on the base layer 132. The first insulating layer 182 may cover the first electrode 172, the second electrode 174, and the emitter structure ES. The first insulating layer 182 may extend between the emitter structure ES and the second electrode 174. The first insulating layer 180 may include at least one of a silicon oxide layer, a silicon nitride layer, and an aluminum oxide layer.

제 1 절연층(182) 상에 이미터 캡 전극(192)이 배치될 수 있다. 이미터 캡 전극(192)은 제 1 절연층(182)을 관통하여 제 1 전극(172)에 접속될 수 있다. 이미터 캡 전극(192)은 제 1 전극(172)의 위에서 제 2 전극(174) 상으로 연장될 수 있다. 이때, 이미터 캡 전극(192)은 제 1 절연층(182)에 의해 제 2 전극(174) 및 이미터 구조체(ES)와 절연될 수 있다.The emitter cap electrode 192 may be disposed on the first insulating layer 182. The emitter cap electrode 192 may pass through the first insulating layer 182 and be connected to the first electrode 172. The emitter cap electrode 192 may extend from the first electrode 172 to the second electrode 174. In this case, the emitter cap electrode 192 may be insulated from the second electrode 174 and the emitter structure ES by the first insulating layer 182.

서브 컬렉터층(110) 상에 컬렉터 전극(194)이 배치될 수 있다. 컬렉터 전극(194)은 컬렉터층(122) 및 베이스층(132)으로부터 이격되어 배치될 수 있다. 컬렉터 전극(194)은 서브 컬렉터층(110)의 상면과 직접적으로 접할 수 있다. 컬렉터 전극(194)은 화합물 반도체와 오믹 접합(Ohmic contact)되는 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 또는 아연(Zn)과 같은 금속을 포함할 수 있다.A collector electrode 194 may be disposed on the sub-collector layer 110. The collector electrode 194 may be disposed to be spaced apart from the collector layer 122 and the base layer 132. The collector electrode 194 may directly contact the upper surface of the sub-collector layer 110. The collector electrode 194 is formed of gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), molybdenum (Mo), or zinc (Zn) in ohmic contact with the compound semiconductor. ) May include a metal such as.

서브 컬렉터층(110) 상에 제 2 절연층(184)이 배치될 수 있다. 제 2 절연층(184)은 서브 컬렉터층(110)의 상면 상에서 이미터 캡 전극(192), 베이스층(132), 컬렉터층(122) 및 컬렉터 전극(194)을 덮을 수 있다. 제 2 절연층(184)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 및 알루미늄 산화막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.A second insulating layer 184 may be disposed on the sub-collector layer 110. The second insulating layer 184 may cover the emitter cap electrode 192, the base layer 132, the collector layer 122, and the collector electrode 194 on the upper surface of the sub-collector layer 110. The second insulating layer 184 may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and an aluminum oxide film.

제 2 절연층(184) 상에 배선층(196)이 배치될 수 있다. 배선층(196)은 제 2 절연층(184)을 관통하여 이미터 캡 전극(192)에 접속될 수 있다.A wiring layer 196 may be disposed on the second insulating layer 184. The wiring layer 196 may pass through the second insulating layer 184 and be connected to the emitter cap electrode 192.

도 11은 본 발명의 실시예들에 따라 제조된 이종접합 바이폴라 트랜지스터의 SEM 사진이다.11 is an SEM photograph of a heterojunction bipolar transistor manufactured according to embodiments of the present invention.

도 11에 도시된 바와 같이, 이미터층(142) 및 이미터 캡층(152)의 폭들은 이미터 전극(160)의 폭보다 작도록 형성된 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따르면, 이미터 전극(160)을 식각 마스크로 이용하여 형성된 이미터층(142) 및 이미터 캡층(152)은 별도의 패터닝 공정이 없이 자기 정렬(self-align)된 것을 확인할 수 있다.11, it can be seen that the widths of the emitter layer 142 and the emitter cap layer 152 are formed to be smaller than the width of the emitter electrode 160. That is, according to embodiments of the present invention, the emitter layer 142 and the emitter cap layer 152 formed by using the emitter electrode 160 as an etching mask are self-aligned without a separate patterning process. It can be confirmed that it was done.

또한, 금속층의 증착을 이용하여 제 1 전극(172) 및 제 2 전극(174)이 함께 형성된다. 이때, 제 2 전극(174)은 이미터 전극(160)의 아래에는 형성되지 않고, 이미터층(142) 및 이미터 캡층(152)으로부터 이격되도록 형성된 것을 확인할 수 있다. 즉, 별도의 패터닝 공정 또는 절연 패턴 형성 공정 없이, 이미터층(142)으로부터 이격된 베이스 전극, 즉 제 2 전극(174)을 형성할 수 있다.In addition, the first electrode 172 and the second electrode 174 are formed together by using the deposition of a metal layer. At this time, it can be seen that the second electrode 174 is not formed under the emitter electrode 160, but is formed to be spaced apart from the emitter layer 142 and the emitter cap layer 152. That is, the base electrode spaced apart from the emitter layer 142, that is, the second electrode 174 may be formed without a separate patterning process or an insulating pattern forming process.

이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.As described above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. You can understand that there is. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects.

100: 기판 110: 서브 컬렉터층
122: 컬렉터층 132: 베이스층
142: 이미터층 152: 이미터 캡층
160: 이미터 전극 172: 제 1 전극
174: 제 2 전극 182: 제 1 절연층
184: 제 2 절연층 192: 이미터 캡 전극
194: 컬렉터 전극 196: 배선층
100: substrate 110: sub-collector layer
122: collector layer 132: base layer
142: emitter layer 152: emitter cap layer
160: emitter electrode 172: first electrode
174: second electrode 182: first insulating layer
184: second insulating layer 192: emitter cap electrode
194: collector electrode 196: wiring layer

Claims (1)

기판 상에 순차적으로 적층된 서브 컬렉터층, 컬렉터층 및 베이스층;
상기 베이스층 상에 배치되는 이미터 구조체, 상기 이미터 구조체는 순차적으로 적층되는 이미터층, 이미터 캡층, 및 이미터 전극을 갖고;
상기 이미터 전극의 상면 상에 배치되는 제 1 전극;
상기 베이스층 상에서 상기 이미터 구조체와 이격되어 배치되는 제 2 전극;
상기 베이스층 상에서 상기 제 1 전극, 상기 제 2 전극, 및 상기 이미터 구조체를 덮는 절연막; 및
상기 제 1 전극 상에서 상기 절연막을 관통하여 상기 제 1 전극과 접속되고, 상기 제 1 전극의 상면으로부터 상기 제 2 전극 상으로 연장되는 이미터 캡 전극을 포함하되,
상기 이미터층은 역메사 형상을 갖되, 상기 이미터 전극의 폭보다 작은 폭을 갖고,
상기 제 2 전극 상에서, 상기 절연막은 상기 제 2 전극과 상기 이미터 캡 전극 사이에 개재되는 이종접합 바이폴라 트랜지스터.
A sub-collector layer, a collector layer, and a base layer sequentially stacked on the substrate;
An emitter structure disposed on the base layer, the emitter structure having an emitter layer, an emitter cap layer, and an emitter electrode sequentially stacked;
A first electrode disposed on an upper surface of the emitter electrode;
A second electrode disposed on the base layer to be spaced apart from the emitter structure;
An insulating film covering the first electrode, the second electrode, and the emitter structure on the base layer; And
An emitter cap electrode that penetrates the insulating layer on the first electrode and is connected to the first electrode and extends from an upper surface of the first electrode to the second electrode,
The emitter layer has a reverse mesa shape, but has a width smaller than the width of the emitter electrode,
On the second electrode, the insulating layer is a heterojunction bipolar transistor interposed between the second electrode and the emitter cap electrode.
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