磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管發(fā)射區(qū)材料干濕法結(jié)合刻蝕制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管發(fā)射區(qū)材料刻蝕的制作方法，屬于半導(dǎo)體晶體管技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]磷化銦異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(InP HBT)具有十分優(yōu)異的高頻特性，在超高速數(shù)?；旌想娐?、亞毫米波電路以及光電集成電路中具有廣泛的用途。InP HBT按照集電區(qū)材料的不同分為磷化銦單異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(InP SHBT)和磷化銦雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管(InPDHBT)。InP SHBT的集電區(qū)為銦鎵砷(InGaAs)，而InP DHBT的集電區(qū)為磷化銦(InP)。InPDHBT相對InP SHBT而言，具有更高的擊穿電壓和更好的散熱特性，因此應(yīng)用范圍更為廣闊，是目前國內(nèi)外研究及應(yīng)用的熱點。對于InP HBT而言，高頻參數(shù)主要有兩個，一是電流增益截止頻率(ft);二是最高振蕩頻率(f_)。為使器件高頻參數(shù)增加至Y倍，發(fā)射極線寬需縮短至原來的γ 1/2倍，為獲得HBT器件更好的高頻特性，必須進一步減小發(fā)射極線寬。更窄的發(fā)射極線寬對發(fā)射極成品率、可靠性提出了嚴峻挑戰(zhàn)。
[0003]目前常用的發(fā)射極制備工藝制作的發(fā)射極金屬形貌通常為上窄下寬的正梯形，無法為自對準(zhǔn)工藝提供發(fā)射機與基極之間的電隔離間隙。因此在發(fā)射區(qū)濕法腐蝕過程中需要增加腐蝕時間形成側(cè)蝕來提供自對準(zhǔn)電隔離間隙，容易導(dǎo)致發(fā)射區(qū)材料過窄，產(chǎn)生斷裂，限制了器件成品率與可靠性的提升。因此，傳統(tǒng)的用于制作發(fā)射極的方法在用于制作InP HBT亞微米發(fā)射極時，存在一定的缺點。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提出的是一種磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管發(fā)射區(qū)材料干濕法結(jié)合刻蝕制作方法，其目的旨在克服傳統(tǒng)發(fā)射極工藝中僅采用濕法腐蝕發(fā)射區(qū)來提供自對準(zhǔn)工藝中的發(fā)射極與基極之間的電隔離間隙，導(dǎo)致發(fā)射區(qū)容易斷裂的問題，采用上下兩層干法刻蝕側(cè)蝕量不同的發(fā)射極金屬，形成蘑菇型發(fā)射極金屬形貌，提供自對準(zhǔn)工藝所需要的電隔離間隙，提高磷化銦基異質(zhì)結(jié)晶體管器件成品率與可靠性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管蘑菇型發(fā)射極制作方法，包括以下步驟:
1)在磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管外延材料上使用干法刻蝕側(cè)蝕量較大的金屬制作下層發(fā)射極金屬薄膜；
2)在下層發(fā)射極金屬薄膜上，使用干法刻蝕側(cè)蝕量較小的金屬制作上層發(fā)射極金屬薄膜；
3)在上層發(fā)射極金屬薄膜上，使用光刻工藝制作發(fā)射極條形光刻膠掩膜；
4)利用干法刻蝕設(shè)備，刻蝕上下兩層發(fā)射極金屬薄膜，形成上層發(fā)射極金屬較寬，下層發(fā)射極金屬較窄的蘑菇型發(fā)射極金屬形貌；
5)利用去膠劑等有機溶劑去除發(fā)射極條形光刻膠掩膜，以發(fā)射極金屬為腐蝕掩模，采用濕法腐蝕去除發(fā)射區(qū)外延材料；
6)采用自對準(zhǔn)方法制備基極接觸金屬，完成磷化銦基異質(zhì)結(jié)晶體管蘑菇型發(fā)射極制作。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點:采用上下兩層干法刻蝕側(cè)蝕量不同的發(fā)射極金屬，形成蘑菇型發(fā)射極金屬形貌，提供自對準(zhǔn)工藝所需要的電隔離間隙，提高磷化銦基異質(zhì)結(jié)晶體管器件成品率與可靠性。
【附圖說明】
[0007]圖1是制作上下兩層發(fā)射極金屬薄膜后的器件剖面圖；
圖2是完成干法刻蝕發(fā)射極金屬薄膜后的器件剖面圖；
圖3是完成濕法腐蝕發(fā)射區(qū)材料后的器件剖面圖；
圖4是通過自對準(zhǔn)方法制作基極接觸金屬之后的器件剖面圖。
【具體實施方式】
[0008]一種磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管側(cè)墻保護發(fā)射極的制作方法，包括以下步驟:
1)在磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管外延材料上使用干法刻蝕側(cè)蝕量較大的金屬制作下層發(fā)射極金屬薄膜，干法刻蝕單邊側(cè)蝕量大于30納米；
2)在下層發(fā)射極金屬薄膜上，使用干法刻蝕側(cè)蝕量較小的金屬制作上層發(fā)射極金屬薄膜，干法刻蝕單邊側(cè)蝕量小于10納米；
3)在上層發(fā)射極金屬薄膜上，使用光刻工藝制作發(fā)射極條形光刻膠掩膜；
4)利用干法刻蝕設(shè)備，刻蝕上下兩層發(fā)射極金屬薄膜，形成上層發(fā)射極金屬較寬，下層發(fā)射極金屬較窄的蘑菇型發(fā)射極金屬形貌；
5)利用去膠劑等有機溶劑去除發(fā)射極條形光刻膠掩膜，以發(fā)射極金屬為腐蝕掩模，采用濕法腐蝕去除發(fā)射區(qū)外延材料；
6)采用自對準(zhǔn)方法制備基極接觸金屬，完成磷化銦基異質(zhì)結(jié)晶體管蘑菇型發(fā)射極制作。
[0009]下面結(jié)合附圖進一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案；
具體方法如下:
1)在磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管外延材料上使用干法刻蝕側(cè)蝕量較大的金屬制作下層發(fā)射極金屬薄膜，干法刻蝕單邊側(cè)蝕量大于30納米，厚度范圍為50納米到500納米；
所述的干法刻蝕單邊側(cè)蝕量是指在干法刻蝕完發(fā)射極金屬后，發(fā)射極金屬下邊緣與同側(cè)掩膜邊緣的水平距離；
2)在下層發(fā)射極金屬薄膜上，使用干法刻蝕側(cè)蝕量較小的金屬制作上層發(fā)射極金屬薄膜，干法刻蝕單邊側(cè)蝕量小于10納米，厚度范圍為50納米到500納米；
所述的干法刻蝕單邊側(cè)蝕量是指在干法刻蝕完發(fā)射極金屬后，發(fā)射極金屬下邊緣與同側(cè)掩膜邊緣的水平距離；
3)在上層發(fā)射極金屬薄膜上，使用光刻工藝制作發(fā)射極條形光刻膠掩膜，寬度范圍為50納米到5微米，厚度范圍為50納米到5微米。如圖1所示；
4)利用干法刻蝕設(shè)備，刻蝕上下兩層發(fā)射極金屬薄膜，形成上層發(fā)射極金屬較寬，下層發(fā)射極金屬較窄的蘑菇型發(fā)射極金屬形貌。如圖2所示；
5)利用去膠劑等有機溶劑去除發(fā)射極條形光刻膠掩膜，以發(fā)射極金屬為腐蝕掩模，采用濕法腐蝕去除發(fā)射區(qū)外延材料。如圖3所示；
所述的濕法腐蝕是以發(fā)射極金屬為腐蝕掩膜，采用酸性腐蝕液腐蝕并去除發(fā)射區(qū)外延材料；
6)采用自對準(zhǔn)方法制備基極接觸金屬，完成磷化銦基異質(zhì)結(jié)晶體管蘑菇型發(fā)射極制作。如圖4所示。
[0010]所述自對準(zhǔn)方法是:先光刻出覆蓋發(fā)射極，且比發(fā)射極金屬更寬的圖形，使圖形區(qū)域無光刻膠覆蓋，周圍區(qū)域有光刻膠覆蓋，蒸發(fā)基極接觸金屬，最后去除光刻膠的同時將光刻膠上的基極接觸金屬同時剝離，留下發(fā)射極兩側(cè)的基極接觸金屬與覆蓋在發(fā)射極上的基極接觸金屬。由于蘑菇型發(fā)射極金屬形貌，在發(fā)射極與基極金屬之間形成了間隙，從而為自對準(zhǔn)工藝提供發(fā)射極與基極之間的電隔離的作用。
【主權(quán)項】
1.一種磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管蘑菇型發(fā)射極制作方法，其特征是該方法包括以下步驟: 1)在磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管外延材料上使用干法刻蝕側(cè)蝕量較大的金屬制作下層發(fā)射極金屬薄膜； 2)在下層發(fā)射極金屬薄膜上，使用干法刻蝕側(cè)蝕量較小的金屬制作上層發(fā)射極金屬薄膜； 3)在上層發(fā)射極金屬薄膜上，使用光刻工藝制作發(fā)射極條形光刻膠掩膜； 4)利用干法刻蝕設(shè)備，刻蝕上下兩層發(fā)射極金屬； 5)利用去膠劑有機溶劑去除發(fā)射極條形光刻膠掩膜，以發(fā)射極金屬為腐蝕掩模，采用濕法腐蝕去除發(fā)射區(qū)外延材料； 6)采用自對準(zhǔn)方法制備基極接觸金屬，完成磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管蘑菇型發(fā)射極制作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管蘑菇型發(fā)射極制作方法，其特征是所述使用干法刻蝕側(cè)蝕量較大的金屬制作下層發(fā)射極金屬薄膜，是干法刻蝕單邊側(cè)蝕量大于30納米，厚度范圍為50納米到500納米。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管蘑菇型發(fā)射極制作方法，其特征是所述使用干法刻蝕側(cè)蝕量較小的金屬制作上層發(fā)射極金屬薄膜，是干法刻蝕單邊側(cè)蝕量小于10納米，厚度范圍為50納米到500納米。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管蘑菇型發(fā)射極制作方法，其特征是所述的干法刻蝕單邊側(cè)蝕量是指在干法刻蝕完發(fā)射極金屬后，發(fā)射極金屬下邊緣與同側(cè)掩膜邊緣的水平距離。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管蘑菇型發(fā)射極制作方法，其特征是所述的制作干法刻蝕側(cè)蝕量較大的發(fā)射極金屬是在先制作，然后再制作干法刻蝕側(cè)蝕量較小的發(fā)射極金屬，在發(fā)射極光刻膠掩膜遮蔽下，干法刻蝕兩層發(fā)射極金屬；由于上下兩層發(fā)射極金屬在干法刻蝕下的側(cè)蝕量差異，形成上層發(fā)射極金屬比下層發(fā)射極金屬寬度較寬的類似于蘑菇型的發(fā)射極形貌；為自對準(zhǔn)工藝提供發(fā)射極與基極之間的電隔離間隙，減小自對準(zhǔn)工藝對濕法腐蝕發(fā)射區(qū)材料的側(cè)蝕量需求，從而提高磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管發(fā)射極成品率與可靠性。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管蘑菇型發(fā)射極制作方法，其特征是所述的濕法腐蝕是以發(fā)射極金屬為腐蝕掩膜，采用酸性腐蝕液腐蝕并去除發(fā)射區(qū)外延材料。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管蘑菇型發(fā)射極制作方法，其特征是所述自對準(zhǔn)方法是:先光刻出覆蓋發(fā)射極，且比發(fā)射極金屬更寬的圖形，使圖形區(qū)域無光刻膠覆蓋，周圍區(qū)域有光刻膠覆蓋，蒸發(fā)基極接觸金屬，最后去除光刻膠的同時將光刻膠上的基極接觸金屬同時剝離，留下發(fā)射極兩側(cè)的基極接觸金屬與覆蓋在發(fā)射極上的基極接觸金屬，由于蘑菇型發(fā)射極金屬形貌，在發(fā)射極與基極金屬之間形成了間隙，從而為自對準(zhǔn)工藝提供發(fā)射極與基極之間的電隔離的作用。
【專利摘要】本發(fā)明為磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管發(fā)射區(qū)材料干濕法結(jié)合刻蝕制作方法，是一種磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管蘑菇型發(fā)射極制作方法：使用干法刻蝕側(cè)蝕量較大的金屬制作下層發(fā)射極金屬薄膜；使用干法刻蝕側(cè)蝕量較小的金屬制作上層發(fā)射極金屬薄膜；光刻形成發(fā)射極條形光刻膠掩膜；干法刻蝕上下兩層發(fā)射極金屬；去除條形光刻膠掩膜，采用濕法腐蝕去除發(fā)射區(qū)外延材料；自對準(zhǔn)制作基極接觸金屬，完成磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管蘑菇型發(fā)射極制作；優(yōu)點：利用上下兩層發(fā)射極金屬在干法刻蝕中的側(cè)蝕量差異，為自對準(zhǔn)工藝提供發(fā)射極與基極之間的電隔離間隙，可減小自對準(zhǔn)工藝對濕法腐蝕發(fā)射區(qū)材料的側(cè)蝕量需求，從而提高磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管發(fā)射極成品率與可靠性。
【IPC分類】H01L21/331, H01L29/737
【公開號】CN105225947
【申請?zhí)枴緾N201510614892
【發(fā)明人】牛斌, 王元, 程偉, 常龍, 謝俊領(lǐng)
【申請人】中國電子科技集團公司第五十五研究所
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月24日