GaAs HBT器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種GaAs HBT器件。
【背景技術(shù)】
[0002]在某些特定的測試領(lǐng)域，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，例如飛機(jī)飛行時(shí)需對機(jī)翼進(jìn)行壓變數(shù)據(jù)監(jiān)控、火車高速行進(jìn)時(shí)需對各組件進(jìn)行壓變數(shù)據(jù)監(jiān)控，油田鉆頭在工作時(shí)需進(jìn)行壓變數(shù)據(jù)監(jiān)控，在這些場合中，由于壓力特別大，所以需要關(guān)注材料的可靠性，一旦材料達(dá)到極限或出現(xiàn)微裂紋等隱形損傷，就必須預(yù)警、保養(yǎng)，同時(shí)，高速運(yùn)動(dòng)的部件一般均已經(jīng)進(jìn)行過空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)優(yōu)化，所以在測試時(shí)不希望對測試系統(tǒng)造成不必要的影響，因此，減小傳感器系統(tǒng)體積就變得非常必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種GaAs HBT器件，能夠集成信號傳感和信號放大兩個(gè)功能，從而有效減小傳感器系統(tǒng)體積。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種GaAs HBT器件，包括襯底、N型GaAs集電區(qū)、P型GaAs基區(qū)、N型InGaP發(fā)射區(qū)、N型InGaAs帽層、介質(zhì)層和TaN薄膜，所述N型GaAs集電區(qū)形成在所述襯底上，并且所述N型GaAs集電區(qū)的表面劃分為電極區(qū)域和位于所述電極區(qū)域兩側(cè)的非電極區(qū)域，所述電極區(qū)域和所述非電極區(qū)域均形成有由下自上依次層疊的所述P型GaAs基區(qū)、N型InGaP發(fā)射區(qū)和N型InGaAs帽層；其中，在所述電極區(qū)域，所述P型GaAs基區(qū)兩側(cè)的N型GaAs集電區(qū)上形成有第一集電極金屬電極和第二集電極金屬電極，所述N型InGaP發(fā)射區(qū)兩側(cè)的P型GaAs基區(qū)上形成有第一基極金屬電極和第二基極金屬電極，所述N型InGaAs帽層上形成有發(fā)射極金屬電極；在所述電極區(qū)域一側(cè)的非電極區(qū)域，所述N型InGaAs帽層上沉積有所述介質(zhì)層，所述TaN薄膜沉積在所述介質(zhì)層上。
[0005]優(yōu)選地，所述TaN薄膜為蛇形線結(jié)構(gòu)。
[0006]優(yōu)選地，所述第一集電極金屬電極和第二集電極金屬電極與所述N型GaAs集電區(qū)之間、所述第一基極金屬電極和第二基極金屬電極與所述P型GaAs基區(qū)之間以及所述發(fā)射極金屬電極與所述N型InGaAs帽層之間均形成歐姆接觸。
[0007]優(yōu)選地，所述TaN薄膜的沉積溫度為150-330 °C。
[0008]優(yōu)選地，所述介質(zhì)層的材料為S12或者Si 3N4。
[0009]優(yōu)選地，所述襯底的材料包括GaAs、S1、SiC、GaN、藍(lán)寶石或Diamond。
[0010]優(yōu)選地，所述N型GaAs集電區(qū)的厚度為0.5-3 μ m，摻雜濃度小于或等于5X 117Cm 3O
[0011]優(yōu)選地，所述P型GaAs基區(qū)的厚度為20_500nm，摻雜濃度大于或等于5 X 117Cm 3。
[0012]優(yōu)選地，所述N型InGaP發(fā)射區(qū)的厚度為10-500nm，摻雜濃度大于或等于I X 117Cm 3，所述N型InGaP發(fā)射區(qū)的材料為N-1nxGa1 XP，其中，X為0.49-0.51。
[0013]優(yōu)選地，所述N型InGaAs帽層的厚度為10_200nm，摻雜濃度大于或等于I X 118Cm 3，所述N型InGaAs帽層的材料為InyGa1 YAs，其中，Y為0-1。
[0014]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的有益效果是:
[0015]1.集成度高，工藝實(shí)現(xiàn)簡單，精度高，利于減小壓力傳感器系統(tǒng)體積和降低成本；
[0016]2.TaN薄膜的電阻率可以通過沉積溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；
[0017]3.由于作為傳感器的TaN薄膜與接收器分開，可以在不影響原有空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)監(jiān)控壓變數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例GaAs HBT器件的截面示意圖。
[0019]圖2-5是本發(fā)明實(shí)施例GaAs HBT器件的制造流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]參見圖1，是本發(fā)明實(shí)施例GaAs HBT器件的截面示意圖。本實(shí)施例的GaAsHBT (hetero junct1n bipolar transistor，異質(zhì)結(jié)雙極晶體管)器件包括襯底1、N型GaAs集電區(qū)2、P型GaAs基區(qū)3、N型InGaP發(fā)射區(qū)4、N型InGaAs帽層5、介質(zhì)層6和TaN薄膜I。
[0022]N型GaAs集電區(qū)2形成在襯底I上，并且N型GaAs集電區(qū)2的表面劃分為電極區(qū)域a和位于電極區(qū)域a兩側(cè)的非電極區(qū)域b，電極區(qū)域a和非電極區(qū)域b均形成有由下自上依次層疊的P型GaAs基區(qū)3、N型InGaP發(fā)射區(qū)4和N型InGaAs帽層5。
[0023]在電極區(qū)域a，P型GaAs基區(qū)3兩側(cè)的N型GaAs集電區(qū)2上形成有第一集電極金屬電極Cl和第二集電極金屬電極C2，N型InGaP發(fā)射區(qū)4兩側(cè)的P型GaAs基區(qū)3上形成有第一基極金屬電極BI和第二基極金屬電極B2，N型InGaAs帽層5上形成有發(fā)射極金屬電極E。
[0024]在電極區(qū)域a —側(cè)的非電極區(qū)域b，N型InGaAs帽層5上沉積有介質(zhì)層6，TaN薄膜7沉積在介質(zhì)層6上。在本實(shí)施例中，介質(zhì)層6的材料為S12或者Si 3N4。GaAs材料具有極高的高溫穩(wěn)定性(熔點(diǎn)在1200°C左右)，電子迀移率比硅的電子迀移率大5-6倍，具有高頻性能好、抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，用GaAs材料制作的放大器放大效果比較理想。TaN(氮化鉭)材料具有優(yōu)良的壓變特性，同時(shí)具有極高的高溫穩(wěn)定性(熔點(diǎn)在3000°C左右)、較低的電阻溫度系數(shù)，優(yōu)良的硬度和耐磨性，是用于壓力、溫度、應(yīng)力、熱流等方面?zhèn)鞲衅鞯膬?yōu)良材料。由于TaN有20多個(gè)穩(wěn)定相，作為應(yīng)變傳感器的TaN薄膜，適宜的生長溫度在200-500 °C，如與HBT器件一起制作對HBT器件的性能會(huì)產(chǎn)生影響，而介質(zhì)層6可以將作為傳感器的TaN薄膜7與HBT器件分開，從而能夠保護(hù)HBT器件的性能不會(huì)受到影響。
[0025]在本實(shí)施例中，第一集電極金屬電極Cl和第二集電極金屬電極C2與N型GaAs集電區(qū)2之間、第一基極金屬電極BI和第二基極金屬電極B2與P型GaAs基區(qū)3之間以及發(fā)射極金屬電極E與N型InGaAs帽層5之間均形成歐姆接觸。第一集電極金屬電極Cl和第二集電極金屬電極C2、第一基極金屬電極BI和第二基極金屬電極B2以及發(fā)射極金屬電極E可以通過光刻、金屬沉積、剝離等工藝制作。
[0026]襯底I的材料包括GaAs、S1、SiC, GaN、藍(lán)寶石或Diamond，主要作為支撐材料。
[0027]N型GaAs集電區(qū)2的厚度為0.5-3 μ m，摻雜濃度小于或等于5 X 117Cm 3。N型GaAs集電區(qū)2主要作為HBT器件的集電極。
[0028]P型GaAs基區(qū)3的厚度為20_500nm，摻雜濃度大于或等于5 X 117Cm 3。P型GaAs基區(qū)3主要作為HBT器件的基極。
[0029]N型InGaP發(fā)射區(qū)4的厚度為10_500nm，摻雜濃度大于或等于IX 117Cm 3，N型InGaP發(fā)射區(qū)4的材料為N-1nxGa1 XP，其中，X為0.49-0.51。N型InGaP發(fā)射區(qū)4主要作為HBT器件的基極，由于晶格匹配的問題，X的取值一般僅能選擇0.49-0.51，并且由于HBT器件是異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，N型InGaP發(fā)射區(qū)4的摻雜濃度不需要比P型GaAs基區(qū)3高。
[0030]N型InGaAs帽層5的厚度為10_200nm，摻雜濃度大于或等于I X 118Cm 3，N型InGaAs帽層5的材料為InyGa1 YAs，其中，Y為0-1。N型InGaAs帽層5利于HBT器件制作歐姆接觸電極。
[0031 ] 在制作本發(fā)明實(shí)施例的GaAs HBT器件時(shí)，可以采用PECVD (Plasma EnhancedChemical Vapor Deposit1n，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法)、光刻等薄膜沉積技術(shù)沉積得到介質(zhì)層6。以及采用掩膜工藝在N2下反應(yīng)濺射沉積得到TaN薄膜7，或者采用在N 2下反應(yīng)濺射工藝，先濺射TaN涂層，再曝光和刻蝕形成TaN薄膜7?？蛇x地，TaN薄膜7的沉積溫度為150-330 °C，可根據(jù)實(shí)際使用情況，調(diào)整TaN電阻率。本實(shí)施