[發(fā)明專利]一種實(shí)現(xiàn)鎵砷銻雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管基極金屬化的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210495408.1
• 申請(qǐng)日: 2012-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN103021847A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程偉;王元;高漢超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所
• 主分類號(hào): H01L21/331
• 分類號(hào): H01L21/331
• 代理公司: 南京君陶專利商標(biāo)代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種實(shí)現(xiàn)鎵砷銻雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管基極金屬化的方法，屬于半導(dǎo)體雙極型晶體管技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鎵砷銻雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管（GaAsSb?DHBT）具有十分優(yōu)異的高頻特性，在數(shù)?；旌想娐芬约昂撩撞娐分芯哂袕V泛用途。GaAsSb?DHBT的外延材料結(jié)構(gòu)自襯底向上依次是集電區(qū)、基區(qū)和發(fā)射區(qū)，集電區(qū)材料為磷化銦（InP），基區(qū)材料為鎵砷銻（GaAsSb），發(fā)射區(qū)材料為磷化銦（InP）。在GaAsSb?DHBT制作過程中，需要在集電區(qū)、基區(qū)以及發(fā)射區(qū)上制作金屬電極，分別稱之為集電極、基極以及發(fā)射極。GaAsSb?DHBT金屬電極的制作一般分為三個(gè)步驟：第一步，光刻電極圖形；第二步，蒸發(fā)電極金屬；第三步，利用丙酮等有機(jī)溶劑去除光刻膠，從而僅剩余電極金屬。在光刻電極圖形的工藝過程中，需要對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光和顯影，顯影液一般為弱堿性的溶劑。GaAsSb?DHBT的基區(qū)材料為鎵砷銻（GaAsSb），試驗(yàn)表明GaAsSb會(huì)和弱堿性的顯影液反應(yīng)，或者說GaAsSb會(huì)被弱堿性的顯影液腐蝕掉，腐蝕速率約為0.5納米/秒，假設(shè)顯影時(shí)間為60秒，則GaAsSb會(huì)被顯影液腐蝕掉約30納米。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用而言，為了提高GaAsSb?DHBT的高頻性能，必須減小載流子通過基區(qū)的渡越時(shí)間，因此必須減小基區(qū)的厚度，例如將基區(qū)厚度減小到30-50納米，此時(shí)如果仍然采用常規(guī)的光刻、蒸發(fā)、剝離工藝實(shí)現(xiàn)基極金屬化，則GaAsSb?DHBT的基區(qū)在顯影過程中將部分甚至全部被顯影液腐蝕掉，從而導(dǎo)致器件性能退化甚至完全失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的是一種效果好、工藝流程簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)鎵砷銻雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管（GaAsSb?DHBT）基極金屬化的方法，其目的旨在克服GaAsSb?DHBT進(jìn)行基極金屬化時(shí)，顯影液會(huì)腐蝕基區(qū)材料（GaAsSb）導(dǎo)致器件性能退化甚至失效的問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：其特征是該方法包括以下步驟：

一、在磷化銦（InP）襯底上外延出鎵砷銻雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管（GaAsSb?DHBT）的外延層。GaAsSb?DHBT的外延層自InP襯底向上依次為：集電區(qū)、基區(qū)、發(fā)射區(qū)。集電區(qū)材料為磷化銦（InP），基區(qū)材料為鎵砷銻（GaAsSb），發(fā)射區(qū)材料為磷化銦（InP）。

二、光刻發(fā)射極圖形，蒸發(fā)金屬并進(jìn)行剝離，形成發(fā)射極金屬。以發(fā)射極金屬為掩膜，利用濕法腐蝕工藝腐蝕掉發(fā)射區(qū)。

三、淀積介質(zhì)薄膜，利用介質(zhì)薄膜保護(hù)住基區(qū)材料，淀積的介質(zhì)薄膜可以是氮化硅（SiN）或者二氧化硅（SiO₂）。

四、光刻基極圖形，以基極圖形的光刻膠為掩膜，利用干法刻蝕工藝刻蝕掉基極上方的介質(zhì)薄膜。

五、蒸發(fā)金屬并進(jìn)行剝離，形成基極金屬。

六、以基極金屬和發(fā)射極金屬為掩膜，利用干法刻蝕工藝刻蝕掉器件周圍的介質(zhì)薄膜。

在光刻基極圖形之前，先淀積一層介質(zhì)薄膜，介質(zhì)薄膜可以是氮化硅（SiN）或者二氧化硅（SiO₂），利用介質(zhì)薄膜保護(hù)住基區(qū)材料，然后再光刻基極圖形并利用干法刻蝕的方法將基極圖形轉(zhuǎn)移到介質(zhì)薄膜之上，最后利用蒸發(fā)剝離的方法形成基極金屬。整個(gè)工藝過程中顯影液不會(huì)和基區(qū)材料直接接觸，避免了顯影液對(duì)基區(qū)材料的腐蝕。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明在整個(gè)工藝過程中顯影液不會(huì)與基區(qū)材料直接接觸，避免了顯影液對(duì)基區(qū)材料的腐蝕。

本發(fā)明最大的特點(diǎn)在于在進(jìn)行基極圖形光刻之前，先淀積一層介質(zhì)薄膜，利用介質(zhì)薄膜保護(hù)住基區(qū)材料，然后再光刻基極圖形并利用干法刻蝕的方法將基極圖形轉(zhuǎn)移到介質(zhì)薄膜之上，最后蒸發(fā)剝離形成基極金屬，整個(gè)工藝過程中顯影液不會(huì)與基區(qū)材料直接接觸，從而避免了顯影液對(duì)基區(qū)材料的腐蝕，防止器件的退化或者失效。本發(fā)明和傳統(tǒng)的直接利用光刻、蒸發(fā)、剝離工藝實(shí)現(xiàn)基極金屬化的方法相比，有效避免了顯影液腐蝕基區(qū)材料的問題。

附圖說明

圖1是利用在磷化銦（InP）襯底上生長(zhǎng)出鎵砷銻雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管（GaAsSb?DHBT）外延材料之后的剖面圖。

圖2是完成發(fā)射極金屬化，然后以發(fā)射極金屬為掩膜，利用濕法腐蝕工藝腐蝕掉發(fā)射區(qū)之后的器件剖面圖。

圖3是淀積介質(zhì)薄膜之后的器件剖面圖。

圖4是光刻基極圖形，然后以基極圖形的光刻膠為掩膜，利用干法刻蝕工藝刻蝕掉基極上方的介質(zhì)薄膜之后的器件剖面圖。

圖5是蒸發(fā)剝離基極金屬之后的器件剖面圖。

圖6是以基極金屬和發(fā)射極金屬為掩膜，利用干法刻蝕工藝刻蝕掉器件周圍的介質(zhì)薄膜之后的器件剖面圖。