[发明专利]化合物半导体组件晶圆整合结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种化合物半导体组件晶圆整合结构，尤其涉及一种包含异质接面双极晶体管、变容二极管及金属半导体场效晶体管磊晶结构的化合物半导体组件晶圆整合结构，可应用于电压控制振荡器(voltage-controlled oscillator,VCO)及功率放大器(power amplifier,PA)。

背景技术

电压控制振荡器(voltage-controlled oscillator,VCO)的制作需要两种组件，分别是异质接面双极晶体管(Heterojunction Bipolar Transistor,HBT)与变容二极管(Varactor)。变容二极管为一可通过改变外加电压来改变电容值的电子组件，主要用于各式调协电路。在传统化合物半导体制程中是利用异质接面双极晶体管中基极与集极pn接面的空乏区做为变容二极管来使用，如第1A图所示的传统变容二极管剖面结构示意图，其中变容二极管的p型掺杂层101、n型掺杂层102以及n型掺杂层103利用一异质接面双极晶体管的基极层(p型)、集极层(n型)与次集极层(n型)，此种做法可直接利用一般HBT制程，具有制程上的便利性。一般HBT的接面设计，其集极层的掺杂浓度变化从基极层至次集极层为由低至高，亦即在基极层与集极层的pn接面上，n型掺杂浓度为低，以维持异质接面双极晶体管的高崩溃电压与低漏电电流；然而，为获得较高的电容比(Cratio)，变容二极管的pn接面需要更高的掺杂浓度差，第1B图为变容二极管较理想的设计，在n型掺杂层102与p型掺杂层101的接面处设计一高掺杂浓度，使此掺杂浓度从p型掺杂层101至n型掺杂层103的变化为递减，如此可增加变容二极管的pn接面的掺杂浓度差，进而提高组件的电容比。如上所述，同一种基极集极接面的设计因此很难同时满足异质接面双极晶体管的高崩溃电压、低漏电电流与变容二极管的高电容比的要求。但目前电压控制振荡器市场的需求，组件特性是第一优先考虑。因此需要开发更新的磊晶设计与制程以制作更佳性能的半导体组件。

有鉴于此，为改善上述缺点，本发明提供了一种化合物半导体组件晶圆整合结构，可同时包含分别最佳化的异质接面双极晶体管与变容二极管。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种化合物半导体组件晶圆整合结构，可同时包含分别最佳化的异质接面双极晶体管(HBT)以及变容二极管(Varactor)，前述晶圆整合结构系于一异质接面双极晶体管下方插入一n型渐变掺杂层、一蚀刻终止层以及一p型掺杂层，此插入层加上异质接面双极晶体管的次集极层可构成一变容二极管，其中该n型渐变掺杂层的掺杂浓度从该p型掺杂层至异质接面双极晶体管的次集极层为递减或递增，因此能在维持异质接面双极晶体管的高崩溃电压的同时，提高变容二极管的电容比(C ratio)；同时，本发明所提供的晶圆整合结构亦能用以制作金属半导体场效晶体管(MESFET)；本发明能同时整合复数种电子组件于单一晶圆磊晶结构中，因此能提高半导体芯片中电子组件的积集度，同时能缩小芯片面积，进而降低生产成本。

为了达到上述的目的，本发明提供一种化合物半导体组件晶圆整合结构，从下到上依序包括一基板、一第一磊晶层、一蚀刻终止层、一第二磊晶层、一次集极层、一集极层、一基极层以及一射极层，其中该第一磊晶层为一p型掺杂层；该蚀刻终止层为一n型掺杂层；该第二磊晶层为一n型渐变掺杂层，其掺杂浓度从下到上为递减或递增；该次集极层、该集极层以及该射极层为一n型掺杂层，而该基极层为一p型掺杂层。

于实施时，前述结构中的第一磊晶层、蚀刻终止层、第二磊晶层以及次集极层可用以形成一变容二极管(Varactor)或一金属半导体场效晶体管(MESFET)之；而前述结构中的次集极层、集极层、基极层以及射极层则可用以形成一异质接面双极晶体管(HBT)的磊晶结构。

此外，本发明亦提供一种化合物半导体组件晶圆整合结构，从下到上依序包括一基板、一第一磊晶层、一第二磊晶层、一第三磊晶层、一蚀刻终止层、一次集极层、一集极层、一基极层以及一射极层，其中该第一磊晶层为一n型掺杂层；该第二磊晶层为一n型渐变掺杂层，其掺杂浓度从下到上为递增或递减；而该第三磊晶层为一p型掺杂层。

于实施时，前述结构中的第一磊晶层、第二磊晶层以及第三磊晶层可用以形成一变容二极管(Varactor)；前述结构中的次集极层、集极层、基极层以及射极层可用以形成一异质接面双极晶体管(HBT)。