[发明专利]一种实现镓砷锑双异质结双极型晶体管基极金属化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种实现镓砷锑双异质结双极型晶体管基极金属化的方法，属于半导体双极型晶体管技术领域。

背景技术

镓砷锑双异质结双极型晶体管（GaAsSb DHBT）具有十分优异的高频特性，在数模混合电路以及毫米波电路中具有广泛用途。GaAsSb DHBT的外延材料结构自衬底向上依次是集电区、基区和发射区，集电区材料为磷化铟（InP），基区材料为镓砷锑（GaAsSb），发射区材料为磷化铟（InP）。在GaAsSb DHBT制作过程中，需要在集电区、基区以及发射区上制作金属电极，分别称之为集电极、基极以及发射极。GaAsSb DHBT金属电极的制作一般分为三个步骤：第一步，光刻电极图形；第二步，蒸发电极金属；第三步，利用丙酮等有机溶剂去除光刻胶，从而仅剩余电极金属。在光刻电极图形的工艺过程中，需要对光刻胶进行曝光和显影，显影液一般为弱碱性的溶剂。GaAsSb DHBT的基区材料为镓砷锑（GaAsSb），试验表明GaAsSb会和弱碱性的显影液反应，或者说GaAsSb会被弱碱性的显影液腐蚀掉，腐蚀速率约为0.5纳米/秒，假设显影时间为60秒，则GaAsSb会被显影液腐蚀掉约30纳米。对于实际应用而言，为了提高GaAsSb DHBT的高频性能，必须减小载流子通过基区的渡越时间，因此必须减小基区的厚度，例如将基区厚度减小到30-50纳米，此时如果仍然采用常规的光刻、蒸发、剥离工艺实现基极金属化，则GaAsSb DHBT的基区在显影过程中将部分甚至全部被显影液腐蚀掉，从而导致器件性能退化甚至完全失效。

发明内容

本发明提出的是一种效果好、工艺流程简单的实现镓砷锑双异质结双极型晶体管（GaAsSb DHBT）基极金属化的方法，其目的旨在克服GaAsSb DHBT进行基极金属化时，显影液会腐蚀基区材料（GaAsSb）导致器件性能退化甚至失效的问题。

本发明的技术解决方案：其特征是该方法包括以下步骤：

一、在磷化铟（InP）衬底上外延出镓砷锑双异质结双极型晶体管（GaAsSb DHBT）的外延层。GaAsSb DHBT的外延层自InP衬底向上依次为：集电区、基区、发射区。集电区材料为磷化铟（InP），基区材料为镓砷锑（GaAsSb），发射区材料为磷化铟（InP）。

二、光刻发射极图形，蒸发金属并进行剥离，形成发射极金属。以发射极金属为掩膜，利用湿法腐蚀工艺腐蚀掉发射区。

三、淀积介质薄膜，利用介质薄膜保护住基区材料，淀积的介质薄膜可以是氮化硅（SiN）或者二氧化硅（SiO₂）。

四、光刻基极图形，以基极图形的光刻胶为掩膜，利用干法刻蚀工艺刻蚀掉基极上方的介质薄膜。

五、蒸发金属并进行剥离，形成基极金属。

六、以基极金属和发射极金属为掩膜，利用干法刻蚀工艺刻蚀掉器件周围的介质薄膜。

在光刻基极图形之前，先淀积一层介质薄膜，介质薄膜可以是氮化硅（SiN）或者二氧化硅（SiO₂），利用介质薄膜保护住基区材料，然后再光刻基极图形并利用干法刻蚀的方法将基极图形转移到介质薄膜之上，最后利用蒸发剥离的方法形成基极金属。整个工艺过程中显影液不会和基区材料直接接触，避免了显影液对基区材料的腐蚀。

本发明的优点：本发明在整个工艺过程中显影液不会与基区材料直接接触，避免了显影液对基区材料的腐蚀。

本发明最大的特点在于在进行基极图形光刻之前，先淀积一层介质薄膜，利用介质薄膜保护住基区材料，然后再光刻基极图形并利用干法刻蚀的方法将基极图形转移到介质薄膜之上，最后蒸发剥离形成基极金属，整个工艺过程中显影液不会与基区材料直接接触，从而避免了显影液对基区材料的腐蚀，防止器件的退化或者失效。本发明和传统的直接利用光刻、蒸发、剥离工艺实现基极金属化的方法相比，有效避免了显影液腐蚀基区材料的问题。

附图说明

图1是利用在磷化铟（InP）衬底上生长出镓砷锑双异质结双极型晶体管（GaAsSb DHBT）外延材料之后的剖面图。

图2是完成发射极金属化，然后以发射极金属为掩膜，利用湿法腐蚀工艺腐蚀掉发射区之后的器件剖面图。

图3是淀积介质薄膜之后的器件剖面图。

图4是光刻基极图形，然后以基极图形的光刻胶为掩膜，利用干法刻蚀工艺刻蚀掉基极上方的介质薄膜之后的器件剖面图。

图5是蒸发剥离基极金属之后的器件剖面图。

图6是以基极金属和发射极金属为掩膜，利用干法刻蚀工艺刻蚀掉器件周围的介质薄膜之后的器件剖面图。