與用于異質(zhì)結(jié)雙極晶體管工藝中金屬化的阻擋層有關(guān)的裝置和方法
【專利摘要】所公開的是與用于諸如磷化銦鎵(InGaP)的選擇的半導(dǎo)體的金屬化的阻擋層有關(guān)的結(jié)構(gòu)和方法。在一些實(shí)施例中，所述阻擋層可包括氮化鉭(TaN)。這種阻擋層可提供期望的特性，比如阻擋功能性、改善的金屬層粘附性、降低的擴(kuò)散性、金屬與InGaP之間的降低的反應(yīng)性以及制造過(guò)程中的穩(wěn)定性。在一些實(shí)施例中，以這種方式形成的結(jié)構(gòu)可被構(gòu)造為砷化鎵(GaAs)異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的發(fā)射極或片上高值電容元件。在一些實(shí)施例中，一些前述結(jié)構(gòu)可被構(gòu)造為具有代表該發(fā)射極層厚度的電容值的電容元件。相應(yīng)地，在不同HBT工藝中監(jiān)測(cè)這種電容值允許監(jiān)測(cè)發(fā)射極層的完好性。
【專利說(shuō)明】與用于異質(zhì)結(jié)雙極晶體管工藝中金屬化的阻擋層有關(guān)的裝置和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2011年11月16日提交的名稱為“DEVICES AND METHODOLOGIESRELATED TO TaN BARRIER FOR METALLIZATION OF InGaP”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng) 61/560，400 號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其整體通過(guò)引用方式明確并入于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開大體涉及與雙極晶體管相關(guān)的結(jié)構(gòu)和制造工藝。
[0004]情況技術(shù)
[0005]雙極結(jié)型晶體管(BJT)典型地包括由位于發(fā)射極區(qū)和集電極區(qū)之間的基極區(qū)形成的兩個(gè)背靠背的p-n結(jié)。這種結(jié)可包括PNP結(jié)構(gòu)或NPN結(jié)構(gòu)。雙極功能性源自其涉及電子和空穴二者的操作。
[0006]異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)是一種BJT，其中，不同的半導(dǎo)體材料被用于發(fā)射極區(qū)和基極區(qū)以生成異質(zhì)結(jié)。這種結(jié)構(gòu)可允許HBT特別有益于射頻(RF)應(yīng)用，包括高頻RF功率放大器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)多種實(shí)施方式，本公開涉及一種金屬化結(jié)構(gòu)，其包括選擇的半導(dǎo)體層和形成在所述選擇的半導(dǎo)體層之上的氮化鉭(TaN)層。所述選擇的半導(dǎo)體層包括與砷化鎵(GaAs)晶格匹配的寬帶隙半導(dǎo)體。所述結(jié)構(gòu)還包括形成在所述TaN層之上的金屬層，使得所述TaN層形成所述金屬層和所述選擇的半導(dǎo)體層之間的阻擋層。
[0008]在一些實(shí)施例中，所述選擇的半導(dǎo)體層可包括磷化銦鎵(InGaP)。在一些實(shí)施例中，所述TaN層可被構(gòu)造成降低所述金屬層與所述InGaP層接觸并以電阻方式起作用的可能性。
[0009]在一些實(shí)施例中，所述結(jié)構(gòu)還可包括在所述InGaP層下方的第一砷化鎵(GaAs)層。在一些實(shí)施例中，所述結(jié)構(gòu)還可包括相對(duì)于所述第一 GaAs層設(shè)置的金屬接觸，以利于與所述第一 GaAs層的電連接。所述InGaP層的尺寸形成為:當(dāng)測(cè)量所述金屬層和所述金屬接觸之間的電容時(shí)，所述金屬化結(jié)構(gòu)提供至少2.0fF/μ m2的電容密度。
[0010]在一些實(shí)施例中，所述第一 GaAs層可為異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的基極的一部分，所述InGaP層可為所述HBT的發(fā)射極的一部分。所述結(jié)構(gòu)還可包括第二 GaAs層和半絕緣GaAs襯底，所述第二 GaAs層被構(gòu)造為所述HBT的集電極。在一些實(shí)施例中，所述HBT可被構(gòu)造為NPN或PNP晶體管。
[0011 ] 在一些實(shí)施方式中，本公開涉及一種封裝模塊，具有被構(gòu)造成接收多個(gè)元件的封裝襯底。所述模塊還包括安裝在所述封裝襯底上并具有集成電路(IC)的砷化鎵(GaAs)裸芯。所述裸芯包括GaAs襯底和形成在所述GaAs襯底之上的選擇的半導(dǎo)體層。所述選擇的半導(dǎo)體層包括與GaAs晶格匹配的寬帶隙半導(dǎo)體。所述裸芯還包括金屬化組件，所述金屬化組件具有形成在所述選擇的半導(dǎo)體層之上的氮化鉭(TaN)層和形成在所述TaN層之上的金屬層。所述TaN層形成所述金屬層和所述選擇的半導(dǎo)體層之間的阻擋層。
[0012]在一些實(shí)施例中，所述選擇的半導(dǎo)體層可包括磷化銦鎵(InGaP)。在一些實(shí)施例中，所述金屬化組件、所述InGaP層和所述GaAs襯底可形成片上高值電容元件。這種片上電容元件可為例如功率放大器電路、調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)電路或電源旁路電路的一部分。
[0013]在一些實(shí)施例中，所述InGaP層可被構(gòu)造為異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的發(fā)射極。這種HBT可為例如功率放大器電路的一部分，所述功率放大器電路被構(gòu)造成放大射頻(RF)信號(hào)。在這一示例的情形，所述模塊可為功率放大器模塊。
[0014]根據(jù)一些實(shí)施方式，本公開涉及一種射頻(RF)裝置，具有天線以及耦合至所述天線并被構(gòu)造成處理射頻(RF)信號(hào)的收發(fā)器。所述RF裝置還具有集成電路(1C)，所述集成電路(IC)耦合至所述收發(fā)器或?yàn)槠湟徊糠?，并且被?gòu)造成利于RF信號(hào)的處理。所述IC在砷化鎵(GaAs)裸芯上實(shí)施。所述裸芯包括GaAs襯底和形成在所述GaAs襯底之上的選擇的半導(dǎo)體層。所述選擇的半導(dǎo)體層包括與GaAs晶格匹配的寬帶隙半導(dǎo)體。所述裸芯還包括金屬化組件，所述金屬化組件具有形成在所述選擇的半導(dǎo)體層之上的氮化鉭(TaN)層和形成在所述TaN層之上的金屬層。所述TaN層形成所述金屬層和所述選擇的半導(dǎo)體層之間的阻擋層。
[0015]在一些實(shí)施例中，所述RF裝置可為無(wú)線裝置。在一些實(shí)施例中，所述IC可為功率放大器的一部分，所述功率放大器被構(gòu)造成放大所述RF信號(hào)。
[0016]在多種教導(dǎo)中，本公開涉及一種用于制造金屬化結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括提供或形成下半導(dǎo)體層以及在所述下半導(dǎo)體層之上形成選擇的半導(dǎo)體層。所述方法還包括在所述選擇的半導(dǎo)體層之上形成氮化鉭(TaN)層以及在所述TaN層之上形成金屬層。
[0017]在一些實(shí)施方式中,本公開涉及一種砷化鎵(GaAs)裸芯,包括GaAs襯底和形成在所述GaAs襯底之上的選擇的半導(dǎo)體層。所述選擇的半導(dǎo)體層包括與GaAs晶格匹配的寬帶隙半導(dǎo)體。所述裸芯還包括金屬化組件，所述金屬化組件具有形成在所述選擇的半導(dǎo)體層之上的氮化鉭(TaN)層和形成在所述TaN層之上的金屬層。所述TaN層形成所述金屬層和所述選擇的半導(dǎo)體層之間的阻擋層。
[0018]在一些實(shí)施例中，所述選擇的半導(dǎo)體層可包括磷化銦鎵(InGaP)。在一些實(shí)施例中，所述金屬化組件、所述選擇的半導(dǎo)體層和所述GaAs襯底可形成高值電容元件。在一些實(shí)施例中，所述選擇的半導(dǎo)體層可被構(gòu)造為異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的發(fā)射極。在這種構(gòu)造中，所述GaAs襯底可包括被構(gòu)造為HBT基極的第一 GaAs層和被構(gòu)造為HBT集電極的第二 GaAs 層。
[0019]根據(jù)一些實(shí)施方式，本公開涉及一種用于制造異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的方法，所述方法包括提供或形成砷化鎵(GaAs)襯底以及在所述GaAs襯底之上形成集電極層、基極層和發(fā)射極層。所述方法還包括在所述發(fā)射極層之上形成阻擋層、在所述阻擋層之上形成金屬層以及測(cè)量所述金屬層和所述基極層之間的電容，并且所述電容代表所述發(fā)射極層的厚度。
[0020]在一些實(shí)施例中，所述發(fā)射極層可包括磷化銦鎵(InGaP)。在一些實(shí)施例中，所述發(fā)射極層可包括突出部。在一些實(shí)施例中，所述集電極層、所述基極層和所述發(fā)射極層可被構(gòu)造為NPN晶體管。在一些實(shí)施例中，所述阻擋層可包括氮化鉭(TaN)。在一些實(shí)施例中，所述方法還可包括在所述基極層之上形成金屬接觸。在一些實(shí)施例中，所述方法還可包括調(diào)整工藝參數(shù)以使得所述電容在選擇的范圍之內(nèi)。
[0021]在多種實(shí)施方式中，本公開涉及一種用于監(jiān)測(cè)異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)制造工藝的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括工藝組件，被構(gòu)造成在基極層之上形成發(fā)射極層、在所述發(fā)射極層之上形成阻擋層以及在所述阻擋層之上形成金屬層。所述系統(tǒng)還包括監(jiān)測(cè)組件，被構(gòu)造成測(cè)量所述金屬層和所述基極層之間的電容，并且所測(cè)得的電容代表所述發(fā)射極層的厚度。
[0022]在一些實(shí)施例中，所述發(fā)射極層可包括磷化銦鎵(InGaP)。在一些實(shí)施例中，所述發(fā)射極層可包括突出部。在一些實(shí)施例中，所述阻擋層可包括氮化鉭(TaN)。
[0023]在一些實(shí)施例中，所述工藝組件還可被構(gòu)造成在所述基極層上形成金屬接觸。在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還可包括工藝控制組件，被構(gòu)造成調(diào)整工藝參數(shù)以使得所述電容在選擇的范圍之內(nèi)。
[0024]根據(jù)一些教導(dǎo)，本公開涉及一種用于監(jiān)測(cè)半導(dǎo)體制造工藝的方法。所述方法包括提供或形成下半導(dǎo)體層以及在所述下半導(dǎo)體層之上形成選擇的半導(dǎo)體層。所述選擇的半導(dǎo)體層包括與砷化鎵(GaAs)晶格匹配的寬帶隙半導(dǎo)體。所述方法還包括在所述選擇的半導(dǎo)體層之上形成氮化鉭(TaN)層以及在所述TaN層之上形成金屬層。所述方法還包括測(cè)量所述金屬層和所述下半導(dǎo)體層之間的電容，以獲得所述選擇的半導(dǎo)體層厚度的估值。
[0025]在一些實(shí)施例中，所述方法還可包括:如果測(cè)得的電容在選擇的范圍之外，則調(diào)整工藝參數(shù)。
[0026]在一些實(shí)施例中，所述選擇的半導(dǎo)體層的厚度可以基于所述金屬層充當(dāng)平行板電容器的一部分的近似、由所測(cè)得的電容計(jì)算出的。在一些實(shí)施例中，所述選擇的半導(dǎo)體層可包括磷化銦鎵(InGaP)。在一些實(shí)施例中，所述下半導(dǎo)體層可包括砷化鎵(GaAs)。在一些實(shí)施例中，所述InGaP層和所述GaAs層可分別為異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的發(fā)射極和基極。在一些實(shí)施例中，所述金屬層、所述TaN層、所述InGaP層和所述GaAs層形成電容密度為至少2.0fF/μ m2的高值電容器。
[0027]根據(jù)多種實(shí)施方式，本公開涉及一種金屬化結(jié)構(gòu)，包括第一類型砷化鎵(GaAs)層和設(shè)置于所述GaAs層之上的第二類型磷化銦鎵(InGaP)層，并且所述第二類型不同于所述第一類型。所述金屬化結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置于所述InGaP層之上的氮化鉭(TaN)層和設(shè)置于所述TaN層之上的金屬層。
[0028]在一些實(shí)施例中，所述TaN層可被構(gòu)造為所述金屬層和所述InGaP層之間的阻擋層，以降低所述金屬化結(jié)構(gòu)以電阻方式起作用的可能性。所述第一類型GaAs層可包括P-型GaAs層；所述第二類型InGaP層可包括η-型InGaP層。所述金屬層包括Ml金屬層。
[0029]在一些實(shí)施例中，所述金屬化結(jié)構(gòu)還可包括相對(duì)于所述GaAs層設(shè)置的金屬接觸，以利于與所述GaAs層的電連接。所述InGaP層的尺寸形成為:當(dāng)測(cè)量所述金屬層和所述金屬接觸之間的電容時(shí)，所述金屬化結(jié)構(gòu)提供大于或等于選擇的值的電容密度。這種電容密度選擇的值可為至少2.0fF/ μ m2。
[0030]在一些實(shí)施例中，所述第一類型GaAs層可為異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的基極的一部分，所述第二類型InGaP層可為所述HBT的發(fā)射極的一部分。在一些實(shí)施例中，所述發(fā)射極可具有突出部。
[0031]在一些實(shí)施方式中，本公開涉及一種異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)，具有半絕緣砷化鎵(GaAs)襯底、設(shè)置于所述襯底之上的集電極層、設(shè)置于所述集電極之上的第一類型GaAs基極層和設(shè)置于所述基極層之上的第二類型磷化銦鎵(InGaP)發(fā)射極層，并且所述第二類型不同于所述第一類型。所述HBT還包括設(shè)置于所述發(fā)射極層之上的氮化鉭(TaN)層和設(shè)置于所述TaN層之上的金屬層。
[0032]在一些實(shí)施例中，所述HBT還可包括設(shè)置于所述集電極層和所述GaAs襯底之間的子集電極層。所述子集電極層可包括n+GaAs，所述集電極層可包括n-GaAs，所述基極層可包括p+GaAs,并且所述發(fā)射極層可包括n-1nGaP。
[0033]在多種實(shí)施方式中，本公開涉及一種具有集成電路(IC)的砷化鎵(GaAs)裸芯。所述裸芯包括金屬化結(jié)構(gòu)，所述金屬化結(jié)構(gòu)包括:第一類型砷化鎵(GaAs)層；設(shè)置于所述GaAs層之上的第二類型磷化銦鎵(InGaP)層，并且所述第二類型不同于所述第一類型；設(shè)置于所述InGaP層之上的氮化鉭(TaN)層；以及設(shè)置于所述TaN層之上的金屬層。
[0034]在一些實(shí)施例中，所述金屬化結(jié)構(gòu)可為電容器的一部分。在一些實(shí)施例中，所述金屬化結(jié)構(gòu)可為異質(zhì)結(jié)雙極晶體管的一部分。
[0035]根據(jù)一些實(shí)施方式，本公開涉及一種封裝模塊，包括封裝襯底以及安裝在所述封裝襯底上并具有集成電路(IC)的砷化鎵(GaAs)裸芯。所述裸芯包括金屬化結(jié)構(gòu)，所述金屬化結(jié)構(gòu)包括:第一類型GaAs層；設(shè)置于所述GaAs層之上的第二類型磷化銦鎵(InGaP)層，并且所述第二類型不同于所述第一類型；設(shè)置于所述InGaP層之上的氮化鉭(TaN)層；以及設(shè)置于所述TaN層之上的金屬層。
[0036]根據(jù)一些實(shí)施方式，本公開涉及一種射頻(RF)裝置，包括天線以及耦合至所述天線并被構(gòu)造成處理RF信號(hào)的收發(fā)器。所述RF裝置還包括集成電路(1C)，所述集成電路(IC)耦合至所述收發(fā)器或?yàn)槠湟徊糠?。所述IC在砷化鎵(GaAs)裸芯上實(shí)施，并且所述IC包括金屬化結(jié)構(gòu)，所述金屬化結(jié)構(gòu)包括:第一類型GaAs層；設(shè)置于所述GaAs層之上的第二類型磷化銦鎵(InGaP)層，并且所述第二類型不同于所述第一類型；設(shè)置于所述InGaP層之上的氮化鉭(TaN)層；以及設(shè)置于所述TaN層之上的金屬層。
[0037]在多種實(shí)施方式中，本公開涉及一種用于制造金屬化半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法。所述方法包括:形成或提供第一類型砷化鎵(GaAs)層；以及在所述GaAs層之上形成第二類型磷化銦鎵(InGaP)層，并且所述第二類型不同于所述第一類型。所述方法還包括:在所述InGaP層之上形成氮化鉭(TaN)層；以及在所述TaN層之上形成金屬層。
[0038]在一些實(shí)施方式中，本公開涉及一種用于制造異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的方法。所述方法包括:提供或形成半絕緣砷化鎵(GaAs)襯底；在所述襯底之上形成集電極層；在所述集電極層之上形成第一類型GaAs基極層；以及在所述基極層之上形成第二類型磷化銦鎵(InGaP)發(fā)射極層，并且所述第二類型不同于所述第一類型。所述方法還包括:在所述發(fā)射極層之上形成氮化鉭(TaN)層；以及在所述TaN層之上形成金屬層。在一些實(shí)施例中，這種HBT可包括NPN HBT。
[0039]根據(jù)一些實(shí)施方式，本公開涉及一種用于監(jiān)測(cè)異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)制造工藝的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括被構(gòu)造成使帶有突出部的發(fā)射極金屬化的元件，所述發(fā)射極包括磷化銦鎵(InGaP)。所述系統(tǒng)還包括被構(gòu)造成測(cè)量與被金屬化的發(fā)射極相關(guān)聯(lián)的電容的監(jiān)測(cè)元件，其中所測(cè)得的電容代表所述發(fā)射極的厚度。
[0040]在一些實(shí)施例中，所述發(fā)射極的厚度可基于所述被金屬化的發(fā)射極充當(dāng)平行板電容器的近似、由所測(cè)得的電容計(jì)算得到。在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還可包括工藝控制元件，其被構(gòu)造成:如果所測(cè)得的電容或所計(jì)算的發(fā)射極厚度在預(yù)期范圍之外，則調(diào)整至少部分HBT制造工藝。
[0041]在多種實(shí)施方式中，本公開涉及一種用于監(jiān)測(cè)異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)制造工藝的方法。所述方法包括:通過(guò)提供或形成磷化銦鎵(InGaP)發(fā)射極而使發(fā)射極金屬化；形成氮化鉭(TaN)層和金屬層，使得所述TaN層充當(dāng)所述金屬層和所述發(fā)射極之間的阻擋層。所述方法還包括測(cè)量與所述被金屬化的發(fā)射極相關(guān)聯(lián)的電容，以獲得所述發(fā)射極厚度的估值。
[0042]在一些實(shí)施方式中，本公開涉及一種金屬化結(jié)構(gòu)，包括選擇的半導(dǎo)體層、金屬層以及設(shè)置于所述金屬層和所述選擇的半導(dǎo)體層之間以充當(dāng)阻擋層的氮化鉭(TaN)層。所述選擇的半導(dǎo)體層包括與砷化鎵(GaAs)晶格匹配的寬帶隙半導(dǎo)體。在一些實(shí)施例中，所述選擇的半導(dǎo)體層可包括磷化銦鎵(InGaP)層。
[0043]出于總結(jié)本公開的目的，已在本文描述了本發(fā)明的特定方面、優(yōu)勢(shì)和新穎特征。應(yīng)理解的是，不必在本發(fā)明的任何特定實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)所有這些優(yōu)勢(shì)。因此，本發(fā)明可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化所教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)或多個(gè)優(yōu)勢(shì)的組的方式而得以實(shí)施或進(jìn)行，而不必實(shí)現(xiàn)本文教導(dǎo)或提出的其他優(yōu)勢(shì)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0044]圖1A和IB示意性地示出了具有本文描述的一個(gè)或多個(gè)特征的電容器和異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)，所述電容器比如為高值電容器。
[0045]圖2示出了:在一些實(shí)施方式中，集成電路(IC)可包括圖1中的電容器和/或HBT。
[0046]圖3示出了:一個(gè)或多個(gè)圖2中的IC可在半導(dǎo)體裸芯上實(shí)施。
[0047]圖4A示意性地示出了:在一些實(shí)施方式中，封裝模塊可包括一個(gè)或多個(gè)圖2中的1C。
[0048]圖4B和4C示出了圖4A中的封裝模塊的更多具體示例的不同視圖。
[0049]圖5A示意性地示出了:在一些實(shí)施方式中，諸如無(wú)線裝置的射頻(RF)裝置可包括圖4中的模塊。
[0050]圖5B示出了無(wú)線裝置的更多具體示例。
[0051]圖6示出了 HBT的示例結(jié)構(gòu)，該HBT具有設(shè)置于有突出部的發(fā)射極和Ml導(dǎo)體之間的阻擋層，比如氮化鉭(TaN)層。
[0052]圖7示出了圖6中的示例HBT的一部分，其可起到高值電容器的作用。
[0053]圖8A和8B示出了圖7中的示例電容器的布局和側(cè)面剖視圖。
[0054]圖9示出了:圖7和8中的示例金屬化結(jié)構(gòu)可以非電阻方式起到二極管的作用。
[0055]圖10示出了對(duì)圖7和8中金屬化結(jié)構(gòu)測(cè)得的電容值的示例，該金屬化結(jié)構(gòu)具有針對(duì)TaN層的不同區(qū)域。
[0056]圖11和12示出了電容值的額外細(xì)節(jié)，其中有源和注入結(jié)構(gòu)可延伸具有期望電容的電壓范圍。
[0057]圖13示出了可被實(shí)施以制造圖7和8中的示例金屬化結(jié)構(gòu)的一種工藝。[0058]圖14示出了可被實(shí)施以制造圖6中的示例HBT結(jié)構(gòu)的一種工藝。
[0059]圖15示出了可被實(shí)施為圖14中工藝的更多具體示例的一種工藝。
[0060]圖16示意性地示出了 HBT工藝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其能夠監(jiān)測(cè)有突出部的InGaP發(fā)射極的形成。
[0061]圖17示出了一種工藝，其可被實(shí)施以制造所述InGaP發(fā)射極及其上的金屬化、測(cè)試晶片以確定所述發(fā)射極的厚度以及基于所述測(cè)試來(lái)執(zhí)行工藝控制。
[0062]圖18示出了在被測(cè)試的示例晶片上測(cè)得的電容密度(fF/μπι2)的示例分布。
[0063]圖19示出了由測(cè)得的電容計(jì)算出的突出部厚度(埃)的示例分布。
[0064]圖20示出了示例晶片上平均突出部厚度變化的示例。
【具體實(shí)施方式】
[0065]本文提供的標(biāo)題(如果存在)僅用于便利的目的，并不必然地影響所要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍或意義。
[0066]InGaP (磷化銦鎵)/GaAs (砷化鎵)異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)具有例如高功率密度和高效率的優(yōu)異特性，因此廣泛用于無(wú)線應(yīng)用。InGaP發(fā)射極結(jié)構(gòu)可提供超越AlGaAs發(fā)射極結(jié)構(gòu)的顯著性能優(yōu)勢(shì)。例如，InGaP發(fā)射極HBT可展現(xiàn)出在溫度和偏壓穩(wěn)定性上的改進(jìn)以及顯著增強(qiáng)的穩(wěn)定性。而且，InGaP發(fā)射極HBT還更易于制造。
[0067]HBT的性能和穩(wěn)定性極大程度上受到發(fā)射極及其突出部的有效性的影響。這種突出部典型地降低再?gòu)?fù)合電流，從而提供更好的器件尺寸調(diào)整能力和改進(jìn)的穩(wěn)定性。期望的功能性上的這種有效性可基于發(fā)射極/突出部的厚度。
[0068]在此，出于描述的目的，假設(shè)HBT的發(fā)射極包括突出部特征。這種組合有時(shí)被稱為“發(fā)射極/突出部或臺(tái)部”或簡(jiǎn)稱為“發(fā)射極”。然而，應(yīng)理解的是，也可在發(fā)射極不包含突出部的HBT中實(shí)施本公開的一個(gè)或多個(gè)特征。
[0069]由于HBT的發(fā)射極厚度的重要性，監(jiān)測(cè)這種厚度的品質(zhì)可允許獲得更好的在線(In-line)品質(zhì)控制和晶片篩選。在AlGaAs HBT工藝中，可通過(guò)使用第一互連金屬(Ml)層作為頂部電極來(lái)獲得突出部監(jiān)測(cè)。所述金屬層，比如Ti/Pt/Au堆疊，可直接沉積在AlGaAs鈍化突出部上，以在Ml和HBT基極(例如，P+基極)之間形成MIS (金屬-絕緣-半導(dǎo)體)電容器。這種結(jié)構(gòu)的在線電容測(cè)量可允許監(jiān)測(cè)AlGaAs突出部的厚度和品質(zhì)。然而，使用InGaP HBT工藝，這種金屬化結(jié)構(gòu)無(wú)法工作，因?yàn)槭┘又罥nGaP的金屬無(wú)法形成高品質(zhì)的肖特基接觸。在一些情形下，在InGaP HBT工藝中應(yīng)用(在前述AlGaAs HBT工藝中所使用的)金屬可能造成所述金屬穿透InGaP突出部并以電阻方式起作用。
[0070]本文描述的是涉及一種允許以有效方式監(jiān)測(cè)InGaP突出部的金屬化結(jié)構(gòu)的裝置和方法。如本文所描述的,這種InGaP突出部可為GaAs HBT的一部分，和/或可為高值電容器。
[0071]在一些實(shí)施方式中，可利用氮化鉭(TaN)作為第一金屬(Ml)和InGaP層之間的阻擋層。在這種結(jié)構(gòu)中，TaN層可提供的特性或功能性可包括例如阻擋功能性、改善的粘附性、降低的擴(kuò)散性、降低的與金屬或電介質(zhì)的反應(yīng)性和/或制造工藝過(guò)程中的穩(wěn)定性。盡管在TaN材料的情況下進(jìn)行了描述，但應(yīng)理解的是，也可利用具有相似特性的材料。例如，TiN(氮化鈦)和NbN(氮化鈮)是也可用于包括GaAs工藝的類似應(yīng)用中的金屬氮化物材料。在TaN材料的情況下，可使用沉積方法在Ml和InGaP層之間形成TaN阻擋層，所述沉積方法為，例如，諸如濺射的物理氣相沉積(PVD)，蒸發(fā)，化學(xué)氣相沉積(CVD)、金屬有機(jī)CVD(MOCVD)，等離子體輔助CVD(PACVD)和金屬有機(jī)原子層沉積(MOALD)。這種TaN阻擋層可具有在例如10nm-200nm、20nm-100nm、30nm-70nm或40nm-60nm范圍內(nèi)的厚度。在本文描述的不同示例中，TaN阻擋層具有約50nm的厚度。
[0072]類似地，盡管在InGaP半導(dǎo)體和工藝的情況下進(jìn)行了描述，應(yīng)理解的是，本公開的一個(gè)或多個(gè)特征還可在其他半導(dǎo)體材料和工藝中實(shí)施，包括其他HBT工藝。本文，出于描述的目的，諸如InGaP的半導(dǎo)體材料有時(shí)被稱為選擇的半導(dǎo)體。InGaP是與砷化鎵(GaAs)晶格匹配的寬帶隙半導(dǎo)體的示例。相應(yīng)地，選擇的半導(dǎo)體可包括與GaAs晶格匹配、基本上與GaAs晶格匹配或者能夠與GaAs晶格匹配的寬帶隙半導(dǎo)體。
[0073]圖1A示意性地示出了可在電容器10中實(shí)施的與具有阻擋(比如TaN層)的InGaP的金屬化(比如InGaP發(fā)射極)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)特征。在一些實(shí)施例中，這種電容器在約O伏特下可具有約3fF/y m2的相對(duì)高值的電容密度，該電容密度值為具有類似尺寸的堆疊電容器的約兩倍。在一些實(shí)施例中，本文描述的具有帶TaN阻擋的金屬化InGaP的電容器可具有至少2.8fF/ μ m2'2.5fF/ μ m2或2.0fF/ μ m2的電容密度。
[0074]圖1B示意性地示出了可在HBT12中實(shí)施與此處描述的InGaP的金屬化相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)特征。在一些實(shí)施例中，這種HBT可具有InGaP發(fā)射極，可在制作過(guò)程中監(jiān)測(cè)該InGaP發(fā)射極的品質(zhì)(比如厚度)。在此將更詳細(xì)地描述這種突出部監(jiān)測(cè)的示例。
[0075]圖2示出了:在一些實(shí)施例中，可在集成電路(IC)20中實(shí)施具有本文描述的一個(gè)或多個(gè)特征的電容器10和/或HBT12。在HBT12的情況下，IC20可包括使用HBT的電路。例如，IC20可包括期望高功率效率的射頻(RF)相關(guān)電路。更具體地，IC20可包括用于RF功率放大器的電路，該RF功率放大器被構(gòu)造為用于無(wú)線裝置。在電容器10的情況下，IC20可包括期望高電容密度的電路。更具體地，功率放大器、調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)和電源旁路電路是一個(gè)或多個(gè)這種電容器可提供有益功能性的示例。
[0076]圖3示出了:在一些實(shí)施例中，圖2中的一個(gè)或多個(gè)IC可實(shí)施為半導(dǎo)體裸芯30的一部分。在所示出的示例中，第一 IC20被示出為包括高值電容器10 ;并且第二 IC20被示出為包括HBT12。如參照?qǐng)D2所描述的，應(yīng)理解，每一示例IC可包括電容器10和HBT12中的任一或兩者。
[0077]在一些實(shí)施方式中，裸芯30可包括GaAs裸芯。在一些實(shí)施例中，該裸芯30可被構(gòu)造為安裝到諸如層壓板的襯底上，以容納焊線或倒裝芯片連接器。
[0078]圖4A示意性地示出了:在一些實(shí)施例中，可在封裝模塊40中實(shí)施具有本文描述的電容器10和/或HBT12的IC20。在一些實(shí)施例中，這種IC可在裸芯(例如，圖3中的裸芯30)上實(shí)施。該模塊40還可包括一個(gè)或多個(gè)封裝結(jié)構(gòu)44，其提供例如安裝襯底和對(duì)裸芯30的IC20的保護(hù)。該模塊40還可包括連接特征42，比如連接器和端子，其被構(gòu)造成提供往返于IC20的電連接。
[0079]圖4B和圖4C示出了模塊40的平面圖和側(cè)視圖，該模塊40可為圖4A中模塊40的更具體的示例。該示例模塊40可包括封裝襯底44，其被構(gòu)造成接收多個(gè)元件。在一些實(shí)施例中，這種元件可包括具有本文描述的一個(gè)或多個(gè)特征的HBT裸芯20。例如，該裸芯20可包括具有本文描述的一個(gè)或多個(gè)特征的HBT和/或電容器。在一些實(shí)施例中，這種HBT和/或電容器可為功率放大器12的一部分。在裸芯20上形成多個(gè)連接墊45可利于諸如焊線42與襯底44上的連接墊46的電連接，從而利于往返于該裸芯20的各種信號(hào)的傳遞。
[0080]在一些實(shí)施例中，安裝在封裝襯底44上的元件或者形成在封裝襯底44上或中的元件還可包括例如一個(gè)或多個(gè)表面安裝裝置(SMD)(例如，47)以及一個(gè)或多個(gè)匹配網(wǎng)絡(luò)(未不出)。在一些實(shí)施例中，封裝襯底44可包括層壓襯底。
[0081]在一些實(shí)施例中，模塊40還可包括一個(gè)或多個(gè)封裝結(jié)構(gòu)，從而例如提供對(duì)模塊40的保護(hù)并利于其更容易的操作。這種封裝結(jié)構(gòu)可包括形成在封裝襯底44之上的外膜或包膜(overmold) 43,該包覆43的尺寸基本上包裹該封裝襯底44上的各種電路和元件。
[0082]應(yīng)理解的是，盡管在基于焊線的電連接的情況下描述了該模塊40，但還可在包括倒裝芯片結(jié)構(gòu)的其他封裝結(jié)構(gòu)中實(shí)施本公開的一個(gè)或多個(gè)特征。
[0083]圖5A示意性地示出了:在一些實(shí)施例中，諸如圖4中模塊40的元件可包含在RF裝置50中。這種RF裝置可包括無(wú)線裝置，比如蜂窩電話、智能電話、平板電腦或被構(gòu)造為用于聲音和/或數(shù)據(jù)通信的任何其他便攜式裝置。在圖5A中，模塊40被示出為包括本文描述的電容器10和/或HBT12。該RF裝置50被示出為包括諸如天線54的其他普通元件，并且還被構(gòu)造成接收或利于諸如電池的電源52。
[0084]圖5B示出了如何實(shí)施圖5A中的無(wú)線裝置50的更具體的示例。在圖5B中，所示出的示例無(wú)線裝置50包括具有本文描述的一個(gè)或多個(gè)特征的模塊40，例如，功率放大器(PA)模塊。例如，該P(yáng)A模塊40可包括多個(gè)HBT功率放大器12，其被構(gòu)造成提供對(duì)與不同帶寬和/或模式相關(guān)聯(lián)的RF信號(hào)的放大。
[0085]在示例無(wú)線裝置50中，PA模塊40可將放大的RF信號(hào)提供給開關(guān)66 (經(jīng)由雙工機(jī)64)，并且開關(guān)66可將該放大的RF信號(hào)分流給天線54。PA模塊40可從收發(fā)器65接收未經(jīng)放大的RF信號(hào)，該收發(fā)器65可以已知方式構(gòu)造和運(yùn)行。該收發(fā)器65還可被構(gòu)造成處理接收到的信號(hào)。所示出的收發(fā)器65與基帶子系統(tǒng)63交互，該基帶子系統(tǒng)63被構(gòu)造成提供適用于用戶的數(shù)據(jù)和/或聲音信號(hào)與適用于收發(fā)器65的RF信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。所示出的收發(fā)器65還連接至電源管理元件62，其被構(gòu)造成管理用于操作無(wú)線裝置50的電源。這種電源管理元件還可控制該基帶子系統(tǒng)63和無(wú)線裝置50的其他元件的操作。
[0086]所示出的基帶子系統(tǒng)63連接至用戶界面60，以利于被提供給用戶以及從用戶處接收的聲音和/或數(shù)據(jù)的各種輸入和輸出。該基帶子系統(tǒng)63還可連接至存儲(chǔ)器61，存儲(chǔ)器61被構(gòu)造成存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和/或指令以利于無(wú)線裝置的操作和/或?yàn)橛脩籼峁┬畔⒋鎯?chǔ)。
[0087]在一些實(shí)施例中，雙工機(jī)64可允許使用公用天線(例如，54)同時(shí)進(jìn)行發(fā)射和接收操作。在圖5B中，所示出的接收到的信號(hào)被發(fā)送給“Rx”路徑(未示出)，該路徑可包括例如低噪聲放大器(LNA)。
[0088]該示例雙工機(jī)64 —般用于頻分雙工(FDD)操作。應(yīng)理解的是，也可實(shí)施其他類型的雙工結(jié)構(gòu)。例如，具有時(shí)分雙工(TDD)結(jié)構(gòu)的無(wú)線裝置可包括對(duì)應(yīng)的低通濾波器(LPF)而不是雙工機(jī)，并且開關(guān)(例如圖5B中的66)可被構(gòu)造成提供頻帶選擇功能性以及Tx/Rx(TR)轉(zhuǎn)換功能性。
[0089]多種其他無(wú)線裝置結(jié)構(gòu)可利用本文描述的一個(gè)或多個(gè)特征。例如，無(wú)線裝置不必是多頻帶裝置。在另一示例中，無(wú)線裝置可包括額外的天線，比如分集式天線，還包括額外的連接性特征，比如W1-F1、藍(lán)牙和GPS。[0090]圖6示出了具有InGaP發(fā)射極(帶突出部)122 (比如n-1nGaP)的HBT12結(jié)構(gòu)的示例，該發(fā)射極由阻擋層126 (比如TaN層)之上的導(dǎo)體130 (比如Ml層)金屬化。所示出的這種金屬化發(fā)射極置于基極層120 (比如p+GaAs層)之上。所示出的基極接觸124置于基極層120之上，以利于與該基極層120的電連接。出于說(shuō)明的目的，包括Ml層130、TaN阻擋層126、InGaP發(fā)射極122、基極層120和基極接觸124的組件可被視為高值電容器10。本文描述涉及這種電容器的額外細(xì)節(jié)。
[0091]圖6還示出:可充當(dāng)電容器10的前述組件可置于集電極層118 (比如n-GaAs層)之上。該集電極層118又可置于子集電極層114(比如n+GaAs層)之上。集電極接觸116還可置于該子集電極層114之上。該子集電極層114又可置于半絕緣襯底110 (比如半絕緣GaAs襯底)之上。
[0092]圖6還示出了可關(guān)于發(fā)射極122和基極120形成鈍化結(jié)構(gòu)128?？赏ㄟ^(guò)由該鈍化結(jié)構(gòu)128限定的開口 132提供的到所示出的基極接觸124的路徑。HBT12還可包括被構(gòu)造成提供對(duì)HBT12的隔離的隔離結(jié)構(gòu)112。
[0093]盡管在NPN GaAs結(jié)構(gòu)的情況下描述了示例HBT結(jié)構(gòu)12，但諸如PNPGaAs的其他結(jié)構(gòu)也可從此處描述的一個(gè)或多個(gè)特征中受益。而且，使用諸如TaN層的阻擋層來(lái)金屬化HBT的發(fā)射極層的這一概念也可在其他類型的HBT中實(shí)施。
[0094]圖7示出了參照?qǐng)D6描述的電容器結(jié)構(gòu)10的放大視圖。在所示出的示例構(gòu)造中，TaN層可用作阻擋層126，并且Ml金屬層可用作導(dǎo)體130。以前述方式形成的組件可生成用于Ml電極130的、具有肖特基特性(繪出為152)的二極管結(jié)構(gòu)150，這使得形成期望的MIS電容器。基極層120和發(fā)射極層122之間的結(jié)可起到二極管154的作用，如所示出的。
[0095]在一些實(shí)施例中，如參照?qǐng)D6所描述的，電容器結(jié)構(gòu)10可為HBT(12)結(jié)構(gòu)的一部分。在一些實(shí)施例中，該電容器結(jié)構(gòu)10可用作高值電容器而不與HBT相關(guān)聯(lián)。
[0096]圖8A和8B不出了可基于圖6和7的不例而實(shí)施的、不例電容器結(jié)構(gòu)10的布局和側(cè)面剖視圖?；鶚O層120被示出為形成在下層202之上的矩形區(qū)域。發(fā)射極(帶突出部)122被示出為形成在基極層120之上并位于其面積之內(nèi)的矩形區(qū)域。為基極接觸124(圖8A中未示出)提供電連接的開口 132被示出為具有倒U形覆蓋區(qū)或足印的通路。如圖SB中所示，該基極接觸124被示出為通過(guò)導(dǎo)體206連接至Ml金屬層204。該示例Ml金屬層204被示出為也具有倒U形足印。
[0097]圖8A和8B還示出了:TaN阻擋層126可形成在發(fā)射極122之上并且具有矩形足印。這種矩形的尺寸(長(zhǎng)度L和寬度W)形成為使其被嵌在Ml金屬層204的倒U形狀內(nèi)。該TaN阻擋層126還被示出為具有一定厚度(圖8B中的208)。所示出的Ml金屬層130形成在TaN阻擋層126之上并且具有倒T形足印。該TaN層126的尺寸形成為使該T形的腿部覆蓋該TaN阻擋126并且還被嵌在Ml金屬層204的倒U形狀內(nèi)。
[0098]圖9示出了具有不同的TaN層面積值的電容器結(jié)構(gòu)10(圖7和8)的1-V曲線。所測(cè)得(發(fā)射極端130和基極端204之間)的1-V曲線顯示被測(cè)裝置具有期望的肖特基特性，這代表期望的InGaP突出部厚度和品質(zhì)。如果InGaP突出部太薄，這種1-V曲線可表現(xiàn)出與TaN層和P-型基極層之間的隧道二極管幾乎一樣的特性(因薄InGaP層而具有非常低的導(dǎo)通電壓)。
[0099]圖10示出了具有不同的TaN層面積值的電容器結(jié)構(gòu)10(圖7和8)的(在發(fā)射極端子130和基極端子204之間測(cè)得的)電容曲線，其為電壓的函數(shù)。因?yàn)樵撾娙萜鹘Y(jié)構(gòu)10可近似為平板電容器(其中電容C與面積成比例)，所測(cè)得的電容值如預(yù)期的那樣隨著面積的增加而增加。由于平板電容C還與電極之間的間隔距離成反比，對(duì)于給定的TaN層面積，所測(cè)得的電容值將與發(fā)射極的厚度近似成反比。因此，這種電容測(cè)量值可提供關(guān)于發(fā)射極厚度的信息。本文更詳細(xì)地描述這種厚度確定方式的一種示例應(yīng)用。
[0100]圖10還示出了可構(gòu)造該電容器結(jié)構(gòu)10的一層或多層以調(diào)整其操作電壓范圍。例如，每一所示面積情況中，數(shù)據(jù)點(diǎn)包括屬于“活性或有源(active)”結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)點(diǎn)和屬于“植入或注入(implanted)”結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。在圖中，“植入或注入”數(shù)據(jù)點(diǎn)一般起始于左側(cè)(小于-2V)，“活性或有源”數(shù)據(jù)點(diǎn)一般起始于約-1.5V。本文，出于說(shuō)明的目的，有源或活性結(jié)構(gòu)指的是所生長(zhǎng)的外延層；注入或植入結(jié)構(gòu)指的是旨在打斷晶格并由此提供各裝置間的電隔離的工藝中注入的破壞。在圖10的示例的情況下，雖然該注入的目標(biāo)深得多，但其可能損壞發(fā)射極和基極兩者。所示出的有源情況具有在約-1V至約+4V之間的期望的操作范圍(其中電容基本上為平坦的),而注入情況大體在約-2V至約+3V之間操作。
[0101]圖11和12示出了與期望的平坦響應(yīng)之間的更明顯的偏差。圖11示出了有源情況和注入情況的面積電容密度(F/μπι2)圖；圖12示出了發(fā)射極的邊緣(外圍)電容(F/μπι2)的圖。通過(guò)特征化不同的面積和外圍結(jié)構(gòu)，可獲得電容的獨(dú)立于外圍分量的面積分量。如本文描述的，面積和外圍分布二者都可在感興趣的電壓范圍內(nèi)提供相對(duì)平坦的響應(yīng)。前述技術(shù)還允許更好地評(píng)估面積分量占主導(dǎo)的較大型裝置的電容。
[0102]在圖11中，注入情況下的偏離在約+3V處非常明顯，而有源情況外延至約+4V。在圖12中，有源情況的偏離在約-1V處也非常明顯，而注入情況外延至約-2V。相應(yīng)地，圖10-12中的示例示出:可根據(jù)需要或期望來(lái)調(diào)整操作電壓范圍。例如，如果期望將范圍擴(kuò)展至負(fù)電壓側(cè)，則注入可提供這種擴(kuò)展。在另一示例中，如果期望將范圍擴(kuò)展至正電壓側(cè)，則維持有源結(jié)構(gòu)可提供這種擴(kuò)展。
[0103]圖13示出了可被實(shí)施以制造具有本文描述的一個(gè)或多個(gè)特征的電容器結(jié)構(gòu)的一種工藝300。在方框302中，可形成或提供有源層。在一些實(shí)施方式中，這種有源層可包括p+GaAs層。在方框304中，可在該有源層之上形成InGaP層。在方框306中，可在該InGaP層之上形成TaN層。在方框308中，可在該TaN層之上形成金屬層，使得TaN層充當(dāng)該金屬層與該InGaP層之間的阻擋層。在方框310中，可形成用于該有源層的電接觸。在一些實(shí)施方式中，如果該電容器結(jié)構(gòu)被用作電容器元件，則該金屬層和該電接觸可充當(dāng)電極。
[0104]圖14示出了一種工藝320，其可被實(shí)施以制造具有本文描述的一個(gè)或多個(gè)特征的HBT結(jié)構(gòu)。在方框322中，可形成或提供襯底。在一些實(shí)施例中，這種襯底可包括半絕緣GaAs襯底。在方框324中，可在該襯底之上形成集電極。在一些實(shí)施方式中，這種集電極可包括形成在襯底之上的n+GaAs子集電極層和形成在該子集電極層之上的n-GaAs集電極層。在方框326中，可在該集電極之上形成基極。在一些實(shí)施方式中，這種基極可包括形成在集電極層之上的P+GaAs基極層。在方框328中，可在該基極之上形成具有突出部的發(fā)射極。在一些實(shí)施方式中，這種發(fā)射極可包括形成在基極層之上的n-1nGaP發(fā)射極層。在方框330中，可在發(fā)射極上形成阻擋層。在一些實(shí)施方式中，這種阻擋可包括形成在發(fā)射極層之上的TaN阻擋層。在方框332中，可在該阻擋之上形成金屬結(jié)構(gòu)，以使得該阻擋層在該金屬結(jié)構(gòu)和該發(fā)射極之間。在一些實(shí)施方式中，這種金屬結(jié)構(gòu)可包括形成在該阻擋層之上的Ml金屬層。還可在適當(dāng)?shù)碾A段形成其他結(jié)構(gòu)，比如用于基極和集電極的接觸。
[0105]圖15示出了可被實(shí)施為圖14中的工藝320的更多具體示例的一種工藝340。在方框342中，可提供半絕緣GaAs襯底。在方框344中，可在該襯底之上形成n+GaAs子集電極層。在方框346中，可在該子集電極層之上形成n-GaAs集電極層。在方框348中，可在集電極層之上形成p+GaAs基極層。在方框350中，可在基極層之上形成n-1nGaP發(fā)射極層。在方框352中，可在發(fā)射極層之上形成TaN阻擋層。在方框354中，可形成Ml金屬層，以使得該TaN阻擋層在該Ml層和該InGaP發(fā)射極層之間。
[0106]圖16不出了在一些實(shí)施方式中，可在HBT工藝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)400中使用本文描述的一個(gè)或多個(gè)特征。這種系統(tǒng)可包括例如被構(gòu)造成形成InGaP發(fā)射極的元件402。在一些實(shí)施方式中，這種發(fā)射極可形成在晶片上，以利于多個(gè)HBT裝置的制造。該系統(tǒng)400還可包括被構(gòu)造成執(zhí)行電容測(cè)量的元件404。這種元件可執(zhí)行本文描述的電容器結(jié)構(gòu)的電容測(cè)量，該電容器結(jié)構(gòu)中發(fā)射極的厚度可影響電容。該系統(tǒng)400還可包括被構(gòu)造成執(zhí)行工藝控制的元件406。這種元件可基于電容測(cè)量值監(jiān)測(cè)正形成的發(fā)射極的厚度，并且執(zhí)行對(duì)發(fā)射極形成工藝的維持或調(diào)整以便生成具有期望的特性的發(fā)射極，比如期望的厚度。
[0107]圖17示出了可通過(guò)圖16的HBT工藝監(jiān)測(cè)系統(tǒng)400執(zhí)行或可利于該系統(tǒng)的一種工藝410。該工藝410大體可包括用于HBT裝置的局部制造的子工藝(例如，412-420)，用于測(cè)量這種裝置的子工藝(例如，430和432)，以及基于這種測(cè)量進(jìn)行工藝控制的子工藝(例如，450)。應(yīng)理解的是，前述示例子工藝可在單個(gè)設(shè)施中或者兩個(gè)或更多個(gè)不同設(shè)施中實(shí)施。
[0108]在方框4 12中，可在晶片上形成基極層(例如，p+GaAs)。在一些實(shí)施方式中，這種晶片可已經(jīng)包括其他HBT元件(例如，子集電極和集電極層)。在方框414中，可在該基極層之上形成InGaP發(fā)射極。在方框416中，可形成用于該基極層的電連接。在一些實(shí)施方式中，這種電連接可包括基極接觸(例如，圖6中的124)。在方框418中，可在InGaP發(fā)射極之上形成TaN層。在方框420中，可在該TaN層之上形成金屬層(例如，Ml金屬層)。
[0109]在方框430中，可測(cè)量與InGaP發(fā)射極相關(guān)聯(lián)的金屬層和與基極層相關(guān)聯(lián)的電連接之間的電容。在方框432中，可基于測(cè)得的電容計(jì)算InGaP發(fā)射極的厚度。在此更詳細(xì)地描述如何計(jì)算這種厚度的示例。
[0110]在方框450中，可基于計(jì)算出的InGaP發(fā)射極的厚度來(lái)執(zhí)行工藝控制。這種工藝控制可包括例如維持或調(diào)整InGaP發(fā)射極形成工藝，以便生成具有期望范圍內(nèi)的厚度的發(fā)射極。
[0111]圖18-20示出了與形成在樣品晶片上不同位置處的InGaP發(fā)射極相關(guān)聯(lián)的測(cè)量值和計(jì)算值的示例。圖18示出了電容密度測(cè)量值的正態(tài)分位數(shù)圖以及電容密度值的分布。如所示出的，平均電容密度為約3.0OfF/μ m2。
[0112]圖19示出了由電容測(cè)量值計(jì)算出的發(fā)射極凸起厚度值的正態(tài)分位數(shù)圖以及該厚度值的分布。如本文描述的，本文描述的不同電容器結(jié)構(gòu)可近似為平板電容器。相應(yīng)地，電容C可表示為:
[0113]

d
[0114]其中L代表相對(duì)介電系數(shù)或介電常數(shù)(對(duì)于InGaP約為11.75)，^代表電常數(shù)(近似8.854xlO_12F/m)，A代表面積，且d代表厚度。因此，厚度⑷的值可由電容密度(C/A)值計(jì)算出。
[0115]在圖20中，發(fā)射極厚度值在樣品晶片上的分布被示出為等值線圖。在所示出的示例中，中間區(qū)域具有較小的厚度值(例如，約330埃)；而邊緣部分具有較大的厚度值(例如，約350埃)。
[0116]基于前述內(nèi)容，可實(shí)現(xiàn)多種工藝驗(yàn)證和/或調(diào)整。例如，假定發(fā)射極厚度的可接受范圍包括所有被監(jiān)測(cè)的厚度值。那么，該監(jiān)測(cè)過(guò)程已經(jīng)驗(yàn)證:至少該發(fā)射極形成部分是以期望的方式實(shí)現(xiàn)的。在另一示例中，假定基本上所有被監(jiān)測(cè)的厚度值都在可接受范圍之外。那么，可能存在很多需要被確認(rèn)和修正的系統(tǒng)性問(wèn)題。在又一示例中，假定在晶片的一個(gè)位置處的厚度值過(guò)小和/或在另一位置處的厚度過(guò)大。那么，有可能細(xì)化發(fā)射極沉積技術(shù)以獲得整個(gè)晶片更均勻的厚度分布。
[0117]除非上下文另有清楚要求，在本說(shuō)明書和權(quán)利要求書通篇中，詞語(yǔ)“包括”和“包含”等應(yīng)解釋為含有的意思，與不包含或窮盡的意思相反；也就是說(shuō)，其是“包括但不限于”的意思。詞語(yǔ)“耦合/連接”，如本文通常所用，是指兩個(gè)或更多個(gè)元件可直接連接或者可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間元件連接。另外，詞語(yǔ)“本文/在此”、“之上”、“之下”以及類似意義的詞語(yǔ)，當(dāng)用在本申請(qǐng)中時(shí)，是指本申請(qǐng)的全部而不是指本申請(qǐng)的任何特定部分。如果上下文允許，上面詳細(xì)描述中采用單數(shù)或復(fù)數(shù)的詞也可分別包括復(fù)數(shù)或單數(shù)。詞語(yǔ)“或者”涉及兩個(gè)項(xiàng)目或更多個(gè)項(xiàng)目的列表，該詞覆蓋下面對(duì)該詞解釋的全部:列表中項(xiàng)目的任何一個(gè)、列表中項(xiàng)目的全部、以及列表中項(xiàng)目的任何組合。
[0118]本發(fā)明實(shí)施例的上面的詳細(xì)描述無(wú)意于窮盡或者限制本發(fā)明至上面公開的精確形式。盡管本發(fā)明的特定實(shí)施例和示例在上面為了說(shuō)明的目的進(jìn)行了描述，但是，如相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員所知曉，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可能做出各種等同修改。例如，盡管工藝或模塊以給定的順序呈現(xiàn)，但是替換性的實(shí)施例可以以不同的順序執(zhí)行具有步驟的程序或者采用具有模塊的系統(tǒng)，并且某些工藝或模塊可刪減、移動(dòng)、增加、再細(xì)分、組合和/或修改。這些工藝或模塊的每一個(gè)可以以各種不同的方式實(shí)施。再者，盡管工藝或模塊有時(shí)如所示成系列地執(zhí)行，但是這些工藝或模塊也可替換為平行執(zhí)行，或者可在不同的時(shí)間執(zhí)行。
[0119]本文提供的本發(fā)明的教導(dǎo)可應(yīng)用于其它系統(tǒng)，不必是上述的系統(tǒng)。上述實(shí)施例的元件和作用可組合以提供進(jìn)一步的實(shí)施例。
[0120]盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的某些實(shí)施例，但是這些實(shí)施例僅以示例的方式呈現(xiàn)，而無(wú)意于限制本公開的范圍。實(shí)際上，本文描述的新穎的方法和系統(tǒng)可以以各種其它方式實(shí)施。此外，在不偏離本公開的精神的前提下，可對(duì)本文所描述的方法和系統(tǒng)的形式進(jìn)行各種刪除、替代和改變。所附權(quán)利要求及其等同物旨在覆蓋這樣的形式或修改，因此落入本公開的范圍和精神內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬化結(jié)構(gòu)，包括: 選擇的半導(dǎo)體層，包括與砷化鎵(GaAs)晶格匹配的寬帶隙半導(dǎo)體； 氮化鉭(TaN)層，形成在所述選擇的半導(dǎo)體層之上；以及 金屬層，形成在所述TaN層之上，所述TaN層形成所述金屬層和所述選擇的半導(dǎo)體層之間的阻擋層。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述選擇的半導(dǎo)體層包括磷化銦鎵(InGaP)。
3.如權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述TaN層被構(gòu)造成降低所述金屬層與所述InGaP層接觸并以電阻方式起作用的可能性。
4.如權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，還包括位于所述InGaP層下方的第一砷化鎵(GaAs)層。
5.如權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，還包括相對(duì)于所述第一GaAs層設(shè)置的金屬接觸，以利于與所述第一 GaAs層的電連接。
6.如權(quán)利要求5所述的結(jié)構(gòu)，其中所述InGaP層的尺寸形成為:當(dāng)測(cè)量所述金屬層和所述金屬接觸之間的電容時(shí)，所述金屬化結(jié)構(gòu)提供至少2.0fF/μ HI2的電容密度。
7.如權(quán)利要求4所述的結(jié)構(gòu)，其中所述第一GaAs層是異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的基極的一部分，所述InGaP層是所述HBT的發(fā)射極的一部分。
8.如權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)，其中所述發(fā)射極包括突出部。
9.如權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu),還包括第二GaAs層和半絕緣GaAs襯底,所述第二 GaAs層被構(gòu)造為所述HBT的集電極。
10.如權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)，其中所述HBT被構(gòu)造為NPN晶體管。
11.一種封裝模塊，包括: 封裝襯底，被構(gòu)造成接收多個(gè)元件；以及 砷化鎵(GaAs)裸芯，安裝在所述封裝襯底上并具有集成電路(1C)，所述裸芯包括GaAs襯底和選擇的半導(dǎo)體層，所述選擇的半導(dǎo)體層形成在所述GaAs襯底之上并且包括與GaAs晶格匹配的寬帶隙半導(dǎo)體，所述裸芯還包括金屬化組件，所述金屬化組件具有形成在所述選擇的半導(dǎo)體層之上的氮化鉭(TaN)層和形成在所述TaN層之上的金屬層，所述TaN層形成所述金屬層和所述選擇的半導(dǎo)體層之間的阻擋層。
12.如權(quán)利要求11所述的模塊，其中所述選擇的半導(dǎo)體層包括磷化銦鎵(InGaP)。
13.如權(quán)利要求11所述的模塊，其中所述金屬化組件、所述InGaP層和所述GaAs襯底形成片上高值電容元件。
14.如權(quán)利要求13所述的模塊，其中所述片上電容元件是功率放大器電路、調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)電路或電源旁路電路的一部分。
15.如權(quán)利要求11所述的模塊，其中所述InGaP層被構(gòu)造為異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的發(fā)射極。
16.如權(quán)利要求15所述的模塊，其中所述HBT是功率放大器電路的一部分，所述功率放大器電路被構(gòu)造成放大射頻(RF)信號(hào)。
17.如權(quán)利要求16所述的模塊，其中所述模塊是功率放大器模塊。
18.一種射頻(RF)裝置，包括: 天線； 收發(fā)器，耦合至所述天線并被構(gòu)造成處理射頻(RF)信號(hào)；以及集成電路(1C)，耦合至所述收發(fā)器或?yàn)槠湟徊糠?，并且被?gòu)造成利于RF信號(hào)的處理，所述IC在砷化鎵(GaAs)裸芯上實(shí)施，所述裸芯包括GaAs襯底和選擇的半導(dǎo)體層，所述選擇的半導(dǎo)體層形成在所述GaAs襯底之上并且包括與GaAs晶格匹配的寬帶隙半導(dǎo)體，所述裸芯還包括金屬化組件，所述金屬化組件具有形成在所述選擇的半導(dǎo)體層之上的氮化鉭(TaN)層和形成在所述TaN層之上的金屬層，所述TaN層形成所述金屬層和所述選擇的半導(dǎo)體層之間的阻擋層。
19.如權(quán)利要求18所述的RF裝置，其中所述RF裝置是無(wú)線裝置。
20.如權(quán)利要求19所述的RF裝置，其中所述IC是功率放大器的一部分，所述功率放大器被構(gòu)造成放大所述RF信號(hào)。
21.一種用于制造異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的方法，所述方法包括: 提供或形成砷化鎵(GaAs)襯底； 在所述GaAs襯底之上形成集電極層、基極層和發(fā)射極層； 在所述發(fā)射極層之上形成阻擋層； 在所述阻擋層之上形成金屬層；以及 測(cè)量所述金屬層和所述基極層之間的電容，所述電容代表所述發(fā)射極層的厚度。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述發(fā)射極層包括磷化銦鎵(InGaP)。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述發(fā)射極層包括突出部。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述集電極層、所述基極層和所述發(fā)射極層被構(gòu)造為NPN晶體管。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述阻擋層包括氮化鉭(TaN)。
26.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括在所述基極層之上形成金屬接觸。
27.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括調(diào)整工藝參數(shù)以使得所述電容在選擇的范圍之內(nèi)。
28.一種用于監(jiān)測(cè)異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)制造工藝的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 工藝組件，被構(gòu)造成在基極層之上形成發(fā)射極層、在所述發(fā)射極層之上形成阻擋層以及在所述阻擋層之上形成金屬層；以及 監(jiān)測(cè)組件，被構(gòu)造成測(cè)量所述金屬層和所述基極層之間的電容，所測(cè)得的電容代表所述發(fā)射極層的厚度。
29.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)射極層包括磷化銦鎵(InGaP)。
30.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)射極層包括突出部。
31.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述阻擋層包括氮化鉭(TaN)。
32.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述工藝組件還被構(gòu)造成在所述基極層上形成金屬接觸。
33.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，還包括工藝控制組件，被構(gòu)造成調(diào)整工藝參數(shù)以使得所述電容在選擇的范圍之內(nèi)。
34.一種用于監(jiān)測(cè)半導(dǎo)體制造工藝的方法，所述方法包括: 提供或形成下半導(dǎo)體層； 在所述下半導(dǎo)體層之上形成選擇的半導(dǎo)體層，所述選擇的半導(dǎo)體層包括與砷化鎵(GaAs)晶格匹配的寬帶隙半導(dǎo)體；在所述選擇的半導(dǎo)體層之上形成氮化鉭(TaN)層； 在所述TaN層之上形成金屬層；以及 測(cè)量所述金屬層和所述下半導(dǎo)體層之間的電容以獲得所述選擇的半導(dǎo)體層的厚度估值。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，還包括:如果測(cè)得的電容在選擇的范圍之外，則調(diào)整工藝參數(shù)。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述選擇的半導(dǎo)體層的厚度是基于所述金屬層充當(dāng)平板電容器的一部分的近似而由所測(cè)得的電容計(jì)算出的。
37.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述選擇的半導(dǎo)體層包括磷化銦鎵(InGaP)。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述下半導(dǎo)體層包括砷化鎵(GaAs)。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述InGaP層和所述GaAs層分別為異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)的發(fā)射極和基極。
40.如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述金屬層、所述TaN層、所述InGaP層和所述GaAs層形成電容密度為至少2.0fF/μ m2的高值電容器。
【文檔編號(hào)】H01L21/66GK103999224SQ201280062235
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月16日
【發(fā)明者】C.西斯馬盧, 小彼得.J.贊帕蒂 申請(qǐng)人:天工方案公司