專利名稱：一種減小磷化銦雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管b-c結(jié)電容方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種減小磷化銦雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管B-C結(jié)電容方法，屬于半導(dǎo)體場效應(yīng)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(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(InP DHBT)ο InP SHBT的集電區(qū)為銦鎵砷(InGaAs)，而hP DHBT的集電區(qū)為磷化銦(InP)。InP DHBT相對^iP 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(diǎn)。對于^iP 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(fmax)。最高振蕩頻率(fmax)與基極電阻( )和BC 結(jié)電容(CBe)的乘積成反比，因此為了提高最高振蕩頻率(fmax)，必須減小BC結(jié)電容(CB。)和基極電阻αΒ)。BC結(jié)電容(Cbc)與BC結(jié)面積(Abc)成正比，與BC結(jié)耗盡區(qū)的寬度(Wbc)成反比，而 BC結(jié)耗盡區(qū)的寬度與集電區(qū)的厚度Tc有近似的正比關(guān)系，因此常用的減小Cbc的方法一般有三個一是增大集電區(qū)厚度(Τ。)，從而增加BC結(jié)耗盡區(qū)的寬度(WB。)，進(jìn)而減小Cb。；二是通過光刻的方法減小基極金屬寬度(WB)，從而減小BC結(jié)面積(ABC)，進(jìn)而減小Cbc ；三是通過增加濕法腐蝕的時間來增加集電區(qū)的內(nèi)切，從而減小BC結(jié)面積(AB。)，進(jìn)而減小CBC。上述傳統(tǒng)的減小BC結(jié)電容(CB。)的三種方法在用于hP DHBT制作時，都存在一定的缺點(diǎn)第一種方法通過增加集電區(qū)厚度(T。)的方式減小Cb。，Tc的增大會導(dǎo)致電子通過集電區(qū)的渡越時間增加，因此降低了器件的ft ；第二種方法通過減小基極金屬寬度(Wb)來減小(；。，而wB的減小會導(dǎo)致基極電阻αΒ)增大，這對于器件的ft和fmax都有不利的影響；第三種方法通過濕法腐蝕來減小CBC，這種方法對于hP SHBT而言沒有問題，因?yàn)閔P SHBT的集電區(qū)為11^3々8，而hGaAs的側(cè)向腐蝕較大。然而對于hP DHBT而言，集電區(qū)為hP，hP 的側(cè)向腐蝕很小，因此通過增加濕法腐蝕時間來增加側(cè)向腐蝕的方法效果并不顯著。綜上所述，傳統(tǒng)的用于減小BC結(jié)電容(CB。)的方法在用于hP DHBT制作時，都存在一定的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的是一種效果好、工藝流程簡單的減小磷化銦雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管 B-C結(jié)電容方法，其目的旨在克服M5 DHBT制作時無法有效減小BC結(jié)電容(Cbc)的問題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案其特征是該方法包括如下步驟
一、光刻發(fā)射極圖形，蒸發(fā)金屬并進(jìn)行剝離，以形成發(fā)射極，其中光刻工藝所采用的光刻膠為AZ7908，蒸發(fā)工藝所采用的金屬為Ti/Pt/Au ；利用發(fā)射極金屬為掩膜，腐蝕掉發(fā)射區(qū)，所采用的腐蝕液Hcl腐蝕液，Hcl腐蝕液的重量比為Hcl = H2O=I :1 ；光刻基極圖形，蒸發(fā)金屬并進(jìn)行剝離，以形成基極，其中光刻工藝所采用的光刻膠為AZ7908，蒸發(fā)工藝所采用的金屬為Ti/Pt/Au ；
二、光刻基極臺面圖形，所采用的光刻膠為AZ6517，膠厚2μ m左右，旨在利用光刻膠保護(hù)住基極金屬和發(fā)射極金屬，以便在后續(xù)腐蝕步驟中對以上兩層金屬加以保護(hù)；
三、利用H3PO4和H2A的混合腐蝕液腐蝕掉InGaAs基區(qū)，其中H3PO4和H2A的混合腐蝕液的重量比，H3PO4:H2O2:H2O=I: 1:10 ；
四、利用Hcl腐蝕液腐蝕掉InP集電區(qū)，其中Hcl腐蝕液的組分重量比為Hcl:H20=l:1 ；
五、利用H3PO4和H2A的混合腐蝕液腐蝕掉hGaAs內(nèi)切輔助層，并增大腐蝕時間以增大側(cè)向腐蝕形成內(nèi)切，其中H3PO4和H2A的混合腐蝕液的組分重量比為 H3P04:H202:H20=1:1:10 ；
六、利用Hcl腐蝕液腐對InP集電區(qū)進(jìn)行第二次腐蝕，其中Hcl腐蝕液的組分為 Hcl: H2O=I :1 ；
七、利用丙酮和乙醇去除基極金屬和發(fā)射極金屬上覆蓋的光刻膠。在hP集電區(qū)與InGaAs亞集電區(qū)之間插入一層InGaAs內(nèi)切輔助層，通過增大腐蝕時間來增加InGaAs內(nèi)切輔助層的側(cè)向腐蝕，然后利用內(nèi)切輔助層的內(nèi)切對InP集電區(qū)進(jìn)行二次腐蝕，減小整個BC臺面的截面積，減小BC結(jié)電容((；。)。在InGaAs亞集電區(qū)和InGaAs內(nèi)切輔助層之間插入一層InGaAsP腐蝕截止層，由于InGaAsP與H3PO4和H2A的混合腐蝕液以及Hcl腐蝕液反應(yīng)速率都非常慢，因此可以在集電區(qū)腐蝕過程中有效保護(hù)InGaAs亞集電區(qū)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用濕法腐蝕的方法來減小Cb。，從而提高器件的高頻特性，本發(fā)明最大的特點(diǎn)在于采用二次腐蝕的方法來對集電區(qū)進(jìn)行腐蝕，此方法可有效增大集電區(qū)的內(nèi)切。另外本發(fā)明在InGaAs內(nèi)切輔助層與InGaAs亞集電區(qū)之間插入了一層InGaAsP作為腐蝕截止層，可在集電區(qū)腐蝕過程中有效保護(hù)InGaAs亞集電區(qū)。具體表現(xiàn)有工藝流程簡單，和傳統(tǒng)的制作工藝相比，僅增加了一步濕法腐蝕。該工藝對集電區(qū)的厚度沒有要求，適用范圍廣。分別采用H3PO4和H2A的混合腐蝕液以及Hcl腐蝕液對InGaAs以及hP進(jìn)行腐蝕，這兩種腐蝕液具有很好的腐蝕選擇性，可以實(shí)現(xiàn)腐蝕的自停止特性，從而降低了工藝操作的難度。和傳統(tǒng)的減小Crc的方法相比，不需要增大集電區(qū)厚度或者減小基極金屬的寬度，因此對器件的其他性能不會產(chǎn)生負(fù)面影響。


圖1是按照正常的臺面工藝制作發(fā)射極金屬和基極金屬之后的器件剖面圖； 圖2是利用光刻膠保護(hù)住基極金屬和發(fā)射極金屬之后的器件剖面圖3是利用H3PO4和H2A的混合腐蝕液腐蝕掉InGaAs基區(qū)之后的器件剖面圖； 圖4是利用Hcl腐蝕液腐蝕掉InP集電區(qū)之后的器件剖面圖； 圖5是利用H3PO4和H2A的混合腐蝕液腐蝕掉MGaAs內(nèi)切輔助層之后的器件剖面圖； 圖6是利用Hcl腐蝕液對InP集電區(qū)進(jìn)行第二次腐蝕之后的器件剖面圖； 圖7是去除光刻膠之后的器件剖面圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的技述方案； 具體方法如下
①光刻發(fā)射極圖形，蒸發(fā)金屬并進(jìn)行剝離，以形成發(fā)射極，其中光刻工藝所采用的光刻膠為AZ7908，蒸發(fā)工藝所采用的金屬為Ti/Pt/Au ；利用發(fā)射極金屬為掩膜，腐蝕掉發(fā)射區(qū)， 所采用的腐蝕液Hcl腐蝕液，Hcl腐蝕液的重量比為Hcl =H2O=I :1 ；光刻基極圖形，蒸發(fā)金屬并進(jìn)行剝離，以形成基極，其中光刻工藝所采用的光刻膠為AZ7908，蒸發(fā)工藝所采用的金屬為Ti/Pt/Au。發(fā)射極金屬和基極金屬制作完成后的器件剖面圖如圖1所示。②光刻基極臺面圖形，所采用的光刻膠為AZ6517，膠厚2 μ m左右，該工藝步驟的目的是利用光刻膠保護(hù)住基極金屬和發(fā)射極金屬，以便在后續(xù)腐蝕步驟中對以上兩層金屬加以保護(hù)，該工藝完成后如圖2所示。③利用H3PO4: H2O2: H2O=I :1:10 (重量配比)的腐蝕液腐(蝕掉InGaAs基區(qū)，該腐蝕液不會對下層的InP集電區(qū)造成腐蝕，具有很好的腐蝕選擇性。腐蝕掉InGaAs基區(qū)之后的器件剖面圖如圖3所示。④利用Hcl = H2O=I :1 (重量配比)的腐蝕液腐蝕掉InP集電區(qū)，該腐蝕液不會對 InGaAs造成腐蝕，具有很好的腐蝕選擇性。腐蝕掉InP集電區(qū)之后的器件剖面圖如圖4所示。⑤利用H3PO4:H2O2:H2O=I: 1:10 (重量配比)的腐蝕液腐蝕掉InGaAs內(nèi)切輔助層，在 InGaAs腐蝕干凈之后再繼續(xù)加50%左右的腐蝕時間，以便加大InGaAs的側(cè)向腐蝕，形成內(nèi)切，如圖5所示。⑥利用Hcl = H2O=I: 1 (重量配比)的腐蝕液對InP集電區(qū)進(jìn)行第二次腐蝕，由于此時InP集電區(qū)下層的InGaAs內(nèi)切輔助層已經(jīng)形成了內(nèi)切，因此對于InP集電區(qū)而言相當(dāng)于自下而上的正常腐蝕。對InP集電區(qū)進(jìn)行第二次腐蝕之后的器件剖面圖如圖6所示。由圖 6可以看出，經(jīng)過二次腐蝕之后，InP集電區(qū)的寬度在左右兩側(cè)都減小了 Wl，相當(dāng)于共產(chǎn)生了 2W1的內(nèi)切，整個BC臺面的橫向尺寸減小了 2W1，因此減小了 BC結(jié)電容(^。⑦利用丙酮和乙醇去除基極金屬上方的光刻膠，然后利用去離子水清洗并甩干， 如圖7所示。實(shí)施實(shí)例
①光刻發(fā)射極圖形，蒸發(fā)金屬并進(jìn)行剝離，以形成發(fā)射極，其中光刻工藝所采用的光刻膠為AZ7908，蒸發(fā)工藝所采用的金屬為Ti/Pt/Au ；利用發(fā)射極金屬為掩膜，腐蝕掉發(fā)射區(qū)， 所采用的腐蝕液Hcl腐蝕液，Hcl腐蝕液的重量比為Hcl =H2O=I :1 ；光刻基極圖形，蒸發(fā)金屬并進(jìn)行剝離，以形成基極，其中光刻工藝所采用的光刻膠為AZ7908，蒸發(fā)工藝所采用的金屬為 Ti/Pt/Au。②光刻基極臺面圖形，所采用的光刻膠為AZ6517，膠厚2 μ m左右，該工藝步驟的目的是利用光刻膠保護(hù)住基極金屬和發(fā)射極金屬，以便在后續(xù)腐蝕步驟中對以上兩層金屬加以保護(hù)。③配置H3PO4和H2A的混合腐蝕液，首先量取IOOml的H2O,然后量取IOml的H3PO4 和IOml的H2O2，最后將三者混合即可。利用配置的H3PO4和H2A的混合腐蝕液腐蝕掉InGaAs 基區(qū)，腐蝕速率約1. 5nm/sec0④配置Hcl腐蝕液，首先量取IOOml的H2O,然后量取IOOml的Hcl，最后將二者混合即可。利用配置的Hcl腐蝕液腐蝕掉InP集電區(qū)，腐蝕速率約5nm/sec，此步驟不需要過腐蝕。⑤配置H3PO4和H2A的混合腐蝕液，首先量取IOOml的H2O,然后量取IOml的H3PO4 和IOml的H2O2，最后將三者混合即可。利用配置的H3PO4和H2A的混合腐蝕液腐蝕掉InGaAs 內(nèi)切輔助層，腐蝕速率約1. 5nm/sec0在腐蝕干凈InGaAs之后，還需要再添加50%左右的腐蝕時間，其目的是利用過腐蝕的方法來加大InGaAs的側(cè)向腐蝕，從而制造內(nèi)切。⑥配置Hcl腐蝕液，首先量取IOOml的H2O,然后量取IOOml的Hcl，最后將二者混合即可。利用配置的Hcl腐蝕液，對InP集電區(qū)進(jìn)行第二次腐蝕，腐蝕速率約5nm/sec，腐蝕時間與步驟④完全相同。⑦將樣品浸泡在丙酮中l(wèi)Omin，然后更換新丙酮沖洗，再更換乙醇沖洗，最后用去離子水清洗樣品Imin并甩干。
權(quán)利要求
1.一種減小磷化銦雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管B-C結(jié)電容方法，其特征是該方法包括以下步驟一、光刻發(fā)射極圖形，蒸發(fā)金屬并進(jìn)行剝離，以形成發(fā)射極，其中光刻工藝所采用的光刻膠為AZ7908，蒸發(fā)工藝所采用的金屬為Ti/Pt/Au ；利用發(fā)射極金屬為掩膜，腐蝕掉發(fā)射區(qū)，所采用的腐蝕液Hcl腐蝕液，Hcl腐蝕液的重量比為Hcl = H2O=I :1 ；光刻基極圖形，蒸發(fā)金屬并進(jìn)行剝離，以形成基極，其中光刻工藝所采用的光刻膠為AZ7908，蒸發(fā)工藝所采用的金屬為Ti/Pt/Au ；二、光刻基極臺面圖形，所采用的光刻膠為AZ6517，膠厚2μ m，旨在利用光刻膠保護(hù)住基極金屬和發(fā)射極金屬，以便在后續(xù)腐蝕步驟中對以上兩層金屬加以保護(hù)；三、利用H3PO4和H2A的混合腐蝕液腐蝕掉InGaAs基區(qū)，其中H3PO4和H2A的混合腐蝕液的重量比，H3PO4:H2O2:H2O=I: 1:10 ；四、利用Hcl腐蝕液腐蝕掉InP集電區(qū)，其中Hcl腐蝕液的組分重量比為Hcl:H20=l:1 ；五、利用H3PO4和H2A的混合腐蝕液腐蝕掉hGaAs內(nèi)切輔助層，并增大腐蝕時間以增大側(cè)向腐蝕形成內(nèi)切，其中H3PO4和H2A的混合腐蝕液的組分重量比為 H3P04:H202:H20=1:1:10 ；六、利用Hcl腐蝕液腐對InP集電區(qū)進(jìn)行第二次腐蝕，其中Hcl腐蝕液的組分為 Hcl: H2O=I :1 ；七、利用丙酮和乙醇去除基極金屬和發(fā)射極金屬上覆蓋的光刻膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小磷化銦雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管B-C結(jié)電容方法，其特征是在InP集電區(qū)與InGaAs亞集電區(qū)之間插入一層InGaAs內(nèi)切輔助層，通過增大腐蝕時間來增加^GaAs內(nèi)切輔助層的側(cè)向腐蝕，然后利用內(nèi)切輔助層的內(nèi)切對InP集電區(qū)進(jìn)行二次腐蝕，減小整個BC臺面的截面積，減小BC結(jié)電容(CBC)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種減小磷化銦雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管B-C結(jié)電容方法，其特征是在InGaAs亞集電區(qū)和InGaAs內(nèi)切輔助層之間插入一層InGaAsP腐蝕截止層，由于 InGaAsP與H3PO4和H2A的混合腐蝕液以及Hcl腐蝕液反應(yīng)速率都非常慢，因此可以在集電區(qū)腐蝕過程中有效保護(hù)InGaAs亞集電區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小磷化銦雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管B-C結(jié)電容方法， 其特征是所述的利用丙酮和乙醇去除基極金屬和發(fā)射極金屬上覆蓋的光刻膠，具體是將樣品浸泡在丙酮中l(wèi)Omin，然后更換新丙酮沖洗，再更換乙醇沖洗，最后用去離子水清洗樣品 Imin并甩干。
全文摘要
本發(fā)明是一種減小磷化銦雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管B-C結(jié)電容方法；光刻發(fā)射極圖形，蒸發(fā)金屬并剝離形成發(fā)射極；利用發(fā)射極金屬為掩膜，腐蝕掉發(fā)射區(qū)；光刻基極圖形，蒸發(fā)金屬并剝離形成基極；光刻基極臺面圖形，利用光刻膠保護(hù)住基極金屬以及發(fā)射極金屬；利用H3PO4和H2O2的混合腐蝕液腐蝕掉InGaAs基區(qū)；利用Hcl腐蝕液腐蝕掉InP集電區(qū)；利用H3PO4和H2O2的混合腐蝕液腐蝕掉InGaAs內(nèi)切輔助層，適當(dāng)增大腐蝕時間以造成內(nèi)切；利用Hcl腐蝕液腐對InP集電區(qū)進(jìn)行二次腐蝕；利用丙酮和乙醇去除基極金屬和發(fā)射極金屬上覆蓋的光刻膠；優(yōu)點(diǎn)有效增大磷化銦雙異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管集電區(qū)的內(nèi)切，從而減小B-C結(jié)電容。
文檔編號H01L21/331GK102201339SQ20111014191
公開日2011年9月28日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者程偉, 趙巖, 陳辰 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所