与用于异质结双极晶体管工艺中金属化的阻挡层有关的装置和方法制造方法及图纸

所公开的是与用于诸如磷化铟镓(InGaP)的选择的半导体的金属化的阻挡层有关的结构和方法。在一些实施例中，所述阻挡层可包括氮化钽(TaN)。这种阻挡层可提供期望的特性，比如阻挡功能性、改善的金属层粘附性、降低的扩散性、金属与InGaP之间的降低的反应性以及制造过程中的稳定性。在一些实施例中，以这种方式形成的结构可被构造为砷化镓(GaAs)异质结双极晶体管(HBT)的发射极或片上高值电容元件。在一些实施例中，一些前述结构可被构造为具有代表该发射极层厚度的电容值的电容元件。相应地，在不同HBT工艺中监测这种电容值允许监测发射极层的完好性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2011年11月16日提交的名称为“DEVICES AND METHODOLOGIESRELATED TO TaN BARRIER FOR METALLIZATION OF InGaP”的美国临时申请 61/560，400 号的优先权，其整体通过引用方式明确并入于此。
本公开大体涉及与双极晶体管相关的结构和制造工艺。情况技术双极结型晶体管(BJT)典型地包括由位于发射极区和集电极区之间的基极区形成的两个背靠背的p-n结。这种结可包括PNP结构或NPN结构。双极功能性源自其涉及电子和空穴二者的操作。异质结双极晶体管(HBT)是一种BJT，其中，不同的半导体材料被用于发射极区和基极区以生成异质结。这种结构可允许HBT特别有益于射频(RF)应用，包括高频RF功率放大器。
技术实现思路
根据多种实施方式，本公开涉及一种金属化结构，其包括选择的半导体层和形成在所述选择的半导体层之上的氮化钽(TaN)层。所述选择的半导体层包括与砷化镓(GaAs)晶格匹配的宽带隙半导体。所述结构还包括形成在所述TaN层之上的金属层，使得所述TaN层形成所述金属层和所述选择的半导体层之间的阻挡层。在一些实施例中，所述选择的半导体层可包括磷化铟镓(InGaP)。在一些实施例中，所述TaN层可被构造成降低所述金属层与所述InGaP层接触并以电阻方式起作用的可能性。在一些实施例中，所述结构还可包括在所述InGaP层下方的第一砷化镓(GaAs)层。在一些实施例中，所述结构还可包括相对于所述第一 GaAs层设置的金属接触，以利于与所述第一 GaAs层的电连接。所述InGaP层的尺寸形成为:当测量所述金属层和所述金属接触之间的电容时，所述金属化结构提供至少2.0fF/μ m2的电容密度。在一些实施例中，所述第一 GaAs层可为异质结双极晶体管(HBT)的基极的一部分，所述InGaP层可为所述HBT的发射极的一部分。所述结构还可包括第二 GaAs层和半绝缘GaAs衬底，所述第二 GaAs层被构造为所述HBT的集电极。在一些实施例中，所述HBT可被构造为NPN或PNP晶体管。[0011 ] 在一些实施方式中，本公开涉及一种封装模块，具有被构造成接收多个元件的封装衬底。所述模块还包括安装在所述封装衬底上并具有集成电路(IC)的砷化镓(GaAs)裸芯。所述裸芯包括GaAs衬底和形成在所述GaAs衬底之上的选择的半导体层。所述选择的半导体层包括与GaAs晶格匹配的宽带隙半导体。所述裸芯还包括金属化组件，所述金属化组件具有形成在所述选择的半导体层之上的氮化钽(TaN)层和形成在所述TaN层之上的金属层。所述TaN层形成所述金属层和所述选择的半导体层之间的阻挡层。在一些实施例中，所述选择的半导体层可包括磷化铟镓(InGaP)。在一些实施例中，所述金属化组件、所述InGaP层和所述GaAs衬底可形成片上高值电容元件。这种片上电容元件可为例如功率放大器电路、调谐网络电路或电源旁路电路的一部分。在一些实施例中，所述InGaP层可被构造为异质结双极晶体管(HBT)的发射极。这种HBT可为例如功率放大器电路的一部分，所述功率放大器电路被构造成放大射频(RF)信号。在这一示例的情形，所述模块可为功率放大器模块。根据一些实施方式，本公开涉及一种射频(RF)装置，具有天线以及耦合至所述天线并被构造成处理射频(RF)信号的收发器。所述RF装置还具有集成电路(1C)，所述集成电路(IC)耦合至所述收发器或为其一部分，并且被构造成利于RF信号的处理。所述IC在砷化镓(GaAs)裸芯上实施。所述裸芯包括GaAs衬底和形成在所述GaAs衬底之上的选择的半导体层。所述选择的半导体层包括与GaAs晶格匹配的宽带隙半导体。所述裸芯还包括金属化组件，所述金属化组件具有形成在所述选择的半导体层之上的氮化钽(TaN)层和形成在所述TaN层之上的金属层。所述TaN层形成所述金属层和所述选择的半导体层之间的阻挡层。在一些实施例中，所述RF装置可为无线装置。在一些实施例中，所述IC可为功率放大器的一部分，所述功率放大器被构造成放大所述RF信号。在多种教导中，本公开涉及一种用于制造金属化结构的方法，所述方法包括提供或形成下半导体层以及在所述下半导体层之上形成选择的半导体层。所述方法还包括在所述选择的半导体层之上形成氮化钽(TaN)层以及在所述TaN层之上形成金属层。在一些实施方式中,本公开涉及一种砷化镓(GaAs)裸芯,包括GaAs衬底和形成在所述GaAs衬底之上的选择的半导体层。所述选择的半导体层包括与GaAs晶格匹配的宽带隙半导体。所述裸芯还包括金属化组件，所述金属化组件具有形成在所述选择的半导体层之上的氮化钽(TaN)层和形成在所述TaN层之上的金属层。所述TaN层形成所述金属层和所述选择的半导体层之间的阻挡层。在一些实施例中，所述选择的半导体层可包括磷化铟镓(InGaP)。在一些实施例中，所述金属化组件、所述选择的半导体层和所述GaAs衬底可形成高值电容元件。在一些实施例中，所述选择的半导体层可被构造为异质结双极晶体管(HBT)的发射极。在这种构造中，所述GaAs衬底可包括被构造为HBT基极的第一 GaAs层和被构造为HBT集电极的第二 GaAs 层。根据一些实施方式，本公开涉及一种用于制造异质结双极晶体管(HBT)的方法，所述方法包括提供或形成砷化镓(GaAs)衬底以及在所述GaAs衬底之上形成集电极层、基极层和发射极层。所述方法还包括在所述发射极层之上形成阻挡层、在所述阻挡层之上形成金属层以及测量所述金属层和所述基极层之间的电容，并且所述电容代表所述发射极层的厚度。在一些实施例中，所述发射极层可包括磷化铟镓(InGaP)。在一些实施例中，所述发射极层可包括突出部。在一些实施例中，所述集电极层、所述基极层和所述发射极层可被构造为NPN晶体管。在一些实施例中，所述阻挡层可包括氮化钽(TaN)。在一些实施例中，所述方法还可包括在所述基极层之上形成金属接触。在一些实施例中，所述方法还可包括调整工艺参数以使得所述电容在选择的范围之内。在多种实施方式中，本公开涉及一种用于监测异质结双极晶体管(HBT)制造工艺的系统。所述系统包括工艺组件，被构造成在基极层之上形成发射极层、在所述发射极层之上形成阻挡层以及在所述阻挡层之上形成金属层。所述系统还包括监测组件，被构造成测量所述金属层和所述基极层之间的电容，并且所测得的电容代表所述发射极层的厚度。在一些实施例中，所述发射极层可包括磷化铟镓(InGaP)。在一些实施例中，所述发射极层可包括突出部。在一些实施例中，所述阻挡层可包括氮化钽(TaN)。在一些实施例中，所述工艺组件还可被构造成在所述基极层上形成金属接触。在一些实施例中，所述系统还可包括工艺控制组件，被构造成调整工艺参数以使得所述电容在选择的范围之内。根据一些教导，本公开涉及一种用于监测半导体制造工艺的方法。所述方法包括提供或形成下半导体层以及在所述下半导体层之上形成选择的半导体层。所述选择的半导体层包括与砷化镓(GaAs)晶格匹配的宽带隙半导体。所述方法还包括在所述选择的半导体层之上形成氮化钽(TaN)层以及在所述TaN层之上形成金属层。所述方法还包括测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属化结构，包括：选择的半导体层，包括与砷化镓(GaAs)晶格匹配的宽带隙半导体；氮化钽(TaN)层，形成在所述选择的半导体层之上；以及金属层，形成在所述TaN层之上，所述TaN层形成所述金属层和所述选择的半导体层之间的阻挡层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.16 US 61/560,4001.一种金属化结构，包括: 选择的半导体层，包括与砷化镓(GaAs)晶格匹配的宽带隙半导体； 氮化钽(TaN)层，形成在所述选择的半导体层之上；以及 金属层，形成在所述TaN层之上，所述TaN层形成所述金属层和所述选择的半导体层之间的阻挡层。2.如权利要求1所述的结构，其中所述选择的半导体层包括磷化铟镓(InGaP)。3.如权利要求2所述的结构，其中，所述TaN层被构造成降低所述金属层与所述InGaP层接触并以电阻方式起作用的可能性。4.如权利要求2所述的结构，还包括位于所述InGaP层下方的第一砷化镓(GaAs)层。5.如权利要求4所述的结构，还包括相对于所述第一GaAs层设置的金属接触，以利于与所述第一 GaAs层的电连接。6.如权利要求5所述的结构，其中所述InGaP层的尺寸形成为:当测量所述金属层和所述金属接触之间的电容时，所述金属化结构提供至少2.0fF/μ HI2的电容密度。7.如权利要求4所述的结构，其中所述第一GaAs层是异质结双极晶体管(HBT)的基极的一部分，所述InGaP层是所述HBT的发射极的一部分。8.如权利要求7所述的结构，其中所述发射极包括突出部。9.如权利要求7所述的结构,还包括第二GaAs层和半绝缘GaAs衬底,所述第二 GaAs层被构造为所述HBT的集电极。10.如权利要求9所述的结构，其中所述HBT被构造为NPN晶体管。11.一种封装模块，包括: 封装衬底，被构造成接收多个元件；以及 砷化镓(GaAs)裸芯，安装在所述封装衬底上并具有集成电路(1C)，所述裸芯包括GaAs衬底和选择的半导体层，所述选择的半导体层形成在所述GaAs衬底之上并且包括与GaAs晶格匹配的宽带隙半导体，所述裸芯还包括金属化组件，所述金属化组件具有形成在所述选择的半导体层之上的氮化钽(TaN)层和形成在所述TaN层之上的金属层，所述TaN层形成所述金属层和所述选择的半导体层之间的阻挡层。12.如权利要求11所述的模块，其中所述选择的半导体层包括磷化铟镓(InGaP)。13.如权利要求11所述的模块，其中所述金属化组件、所述InGaP层和所述GaAs衬底形成片上高值电容元件。14.如权利要求13所述的模块，其中所述片上电容元件是功率放大器电路、调谐网络电路或电源旁路电路的一部分。15.如权利要求11所述的模块，其中所述InGaP层被构造为异质结双极晶体管(HBT)的发射极。16.如权利要求15所述的模块，其中所述HBT是功率放大器电路的一部分，所述功率放大器电路被构造成放大射频(RF)信号。17.如权利要求16所述的模块，其中所述模块是功率放大器模块。18.一种射频(RF)装置，包括: 天线； 收发器，耦合至所述天线并被构造成处理射频(RF)信号；以及集成电路(1C)，耦合至所述收发器或为其一部分，并且被构造成利于RF信号的处理，所述IC在砷化镓(GaAs)裸芯上实施，所述裸芯包括GaAs衬底和选择的半导体层，所述选择的半导体层形成在所述GaAs衬底之上并且包括与GaAs晶格匹配的宽带隙半导体，所述裸芯还包括金属化组件，所述金属化组件具有形成在所述选择的半...

【专利技术属性】
技术研发人员：C西斯马卢，小彼得J赞帕蒂，
申请(专利权)人：天工方案公司，
类型：发明
国别省市：美国;US