[發(fā)明專利]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

在審

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• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN105225947A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛斌;王元;程偉;常龍;謝俊領(lǐng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L29/737
• 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)

磷化銦異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管（InPHBT）具有十分優(yōu)異的高頻特性，在超高速數(shù)模混合電路、亞毫米波電路以及光電集成電路中具有廣泛的用途。InPHBT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（InPSHBT）和磷化銦雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管（InPDHBT）。InPSHBT的集電區(qū)為銦鎵砷（InGaAs），而InPDHBT的集電區(qū)為磷化銦（InP）。InPDHBT相對InPSHBT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(diǎn)。對于InPHBT而言，高頻參數(shù)主要有兩個(gè)，一是電流增益截止頻率（f_t）；二是最高振蕩頻率（f_max）。為使器件高頻參數(shù)增加至γ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(jìn)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(yán)峻挑戰(zhàn)。

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(jī)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(shí)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InPHBT亞微米發(fā)射極時(shí)，存在一定的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

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。

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(jī)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。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：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

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(shí)施方式

一種磷化銦異質(zhì)結(jié)晶體管側(cè)墻保護(hù)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(jī)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。

下面結(jié)合附圖進(jìn)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；