[发明专利]InGaAs/InP HBT中亚微米发射极的湿法腐蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物半导体异质结双极性晶体管(HeterojunctionBipolar Transistor，HBT)器件及集成电路制造工艺技术领域，尤其涉及一种InGaAs/InP HBT中亚微米发射极的湿法腐蚀方法。

背景技术

InP基材料有很高的饱和电子迁移速度，可获得高的掺杂浓度，非常适合作为超高速HBT。随着InGaAs/InP HBT频率的不断提高，要求发射极的宽度不断减小，目前发射极的宽度已经发展到亚微米，这对于发射极的侧向腐蚀的控制提出了很高的要求。

此外，为提高最大振荡频率，要求发射极到基极接触的距离尽可能小。这通常采用发射极-基极自对准的工艺方法来实现。在发射极-基极自对准工艺中，发射极到基极接触的距离由发射极制作过程中，侧向腐蚀的深度来确定。

InGaAs/InP HBT的发射极是由n型InP发射极材料和覆盖在上面的重掺杂的n型InGaAs盖帽层材料构成。形成自对准的发射极工艺的腐蚀通常采用两种方法：一种是湿法腐蚀的方法：用发射极金属作掩模，利用湿法腐蚀的方法形成侧向腐蚀，进一步蒸发基极金属形成基极-发射极的自对准；二是干法刻蚀+湿法腐蚀的方法：利用发射极金属作掩模，先采用干法刻蚀，部分去掉发射极材料，然后利用湿法腐蚀形成侧向腐蚀，进一步蒸发基极金属形成基极和发射极的自对准。

利用湿法腐蚀的方法形成发射极侧向腐蚀的步骤主要有：

1)在外延片上旋涂光刻胶，光刻、显影，制作发射极的图形；

2)蒸发发射极金属；

3)在有机溶液中剥离金属；

4)腐蚀InGaAs盖帽层；

5)腐蚀发射极InP层。

这种方法，具有工艺简单成本低等特点，但在现有的HBT结构下，侧向腐蚀的可控性差，很难制作亚微米宽度的发射极。

干法刻蚀+湿法腐蚀的方法制作发射极的主要步骤有：

1)在外延片上旋涂光刻胶，光刻、显影，制作发射极的图形；

2)蒸发发射极金属；

3)在有机溶液中剥离金属；

4)利用干法刻蚀的方法去掉InGaAs盖帽层和部分InP材料；

5)利用湿法腐蚀剩下的发射极InP层

这种方法对发射极的侧向腐蚀的可控性高，能形成亚微米宽度的发射极；但这种方法由于采用干法刻蚀，不仅增加了工艺成本，而且干法刻蚀对器件有损伤，使器件性能有所退化。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对湿法腐蚀中发射极的侧向腐蚀难于控制以及干法刻蚀+湿法腐蚀中设备昂贵、高损伤的不足，本发明的主要目的在于提供一种工艺简单，可控性好的InGaAs/InP HBT中亚微米发射极的湿法腐蚀方法，以降低发射极侧向腐蚀的控制难度，并降低腐蚀的成本。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种InGaAs/InP HBT中亚微米发射极的湿法腐蚀方法，该方法包括：

A、选择合适的发射极InGaAs盖帽层厚度的HBT外延片；

B、在该外延片上旋涂光刻胶；

C、光刻、显影，制作发射极的图形；

D、蒸发发射极金属；

E、在有机溶液中剥离金属；

F、用磷酸基的腐蚀液腐蚀InGaAs盖帽层；

G、用盐酸基的腐蚀液腐蚀发射极InP层。

优选地，步骤A中所述发射极盖帽层的厚度在30～120nm之间。

优选地，步骤B中所述光刻胶是正胶、负胶或反转胶，该光刻胶的厚度大于要蒸发的发射极金属的厚度。

优选地，步骤C中所述光刻采用光学曝光机、投影式曝光机或电子束曝光机，以形成发射极图形；光刻时采用的光刻胶要形成倒梯形剖面结构，以利于发射极金属的剥离。

优选地，步骤D中所述蒸发发射极金属，是依次蒸发Ti/Pt/Au，形成欧姆接触，金属蒸发的总厚度为200～1000nm。

优选地，步骤E中所述剥离采取在有机溶剂中浸泡的方法，该有机溶剂包含溶解光刻胶的丙酮、S1165去胶液或二甲基吡硌烷酮。

优选地，步骤F中所述磷酸基的腐蚀液采用磷酸、双氧水和水的混合溶液，H₃PO₄∶H₂O₂∶H₂O的体积比为1～3∶1～2∶25～50，腐蚀时进行缓慢搅拌，搅拌速度在100～300rmp/s。