专利名称：一种引出亚微米hbt发射极/hemt栅的方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种 引出亚微米异质结双极型晶体管(Heterojuction Bipolar Transistor, HBT)发射极/高电子迁移率晶体管(High Electronic Mobility Transistor, HEMT)栅的方法。
背景技术：
现代半导体器件制作过程中，随着技术的进步，器件尺寸越来越 小，集成度越来越高。对于化合物半导体器件，在对亚微米HBT发射 极/HEMT栅进行引出时，其寄生的电感和电阻常会造成器件性能的迅 速下降。因此亚微米HBT发射极/HEMT栅的引出技术的改善可以带 来器件性能的很大提升。
目前HBT发射极的引出方法有多种，主要有亚微米HBT发射 极/HEMT栅直接端引出、亚微米HBT发射极/HEMT栅微空气桥端引 出、HBT发射极/HEMT栅刻孔空气桥引出及平坦化后刻蚀引出等方 法，其制作方法和特点分别为
方法l、亚微米HBT发射极/HEMT栅直接端引出方法。该方法是 将发射极一端加宽，然后用金属在加宽处通过金属桥引出，如图1所 示。该方法制作简单，但是由于加宽的发射极金属下方有较大面积的 发射区、基区、集电区重合，因此存在相当的寄生电容，造成器件截 止频率的下降。
方法2、亚微米HBT发射极/HEMT栅微空气桥端引出方法。该方 法制作的HBT如图2所示。该方法与发射极直接端引出的不同在于发 射极用于引出的加宽区域通过一个很短的金属桥与本征HBT相连。这
种结构比发射极直接端引出有很大的优势，由于发射极加宽区域下的 半导体外延层与本征HBT不直接相连，其寄生的电容都是开路的，因此对器件的性能影响很小，HBT的截止频率有明显提高。但是改种方
法需要制作微空气桥，由于受到腐蚀速率的限制，微空气桥宽不能很 宽，这就存在较大的寄生电阻和电感，尤其是寄生电感对高频特性影响大。
方法3、 HBT发射极/HEMT栅刻孔空气桥引出方法。通过该方法 制作的HBT如图3所示。空气桥的制作方法又可以分为复合胶电镀制 作空气桥的方法和介质牺牲介质制作空气桥支撑的方法。这两种方法 主要是在HBT发射极/HEMT栅金属上制作一个比发射极尺寸小的金 属连线区，通过空气桥将HBT发射极/HEMT栅引出。这种引线方法 制作的金属互联线质量和成功率受到发射极宽度的制约。由于HBT发 射极/HEMT栅金属上的金属连线区尺寸比HBT发射极/HEMT栅小， 对光刻要求高，而且光刻对准要求更高。而器件制作过程中，为了提 高器件性能，往往将HBT发射极/HEMT栅设计成最小光刻线宽，在 这样的条件下制作刻孔金属引线，制作难度大，成功率低，对于采用 接触式曝光的工艺，尤其不适合作为亚微米发射极的引出办法。
方法4、平坦化后刻蚀引出的方法。该方法是在需要互联的金属上 涂覆平坦化材料，然后利用干法刻蚀的方法逐渐刻蚀平坦化材料，露 出金属，然后制作金属互联。该方法可以寄生较小，工艺相对稳定。 但是由于在刻蚀介质平坦化材料的过程中，裸露的金属表面往往不洁 净，有残留化合物，造成制作的金属连接接触不良，而且在金属侧面 与平坦化材料接触的部分，由于金属化效应，刻蚀速率可能很大，制 作互联时，连接金属可能与金属下面的其他电路或器件接触，造成互 联不正常。在平坦化材料不均匀的情况下，如果刻蚀时间不够长还会 出现部分区域金属没有裸露，从而互联建立失败。
发明内容
(一)要解决的技术问题 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种引出亚微米HBT发射 极/HEMT栅的方法，以提高引出的可靠性和稳定性，降低工艺的复杂(二)技术方案
为达到上述g的，本发明提供了一种引出亚微米HBT发射极
/HEMT栅的方法，该方法包括
在制作的亚微米HBT发射极金属/HEMT栅金属之上制作牺牲介 质层，并剥离形成带有牺牲介质层的HBT发射极金属/HEMT栅金属；
在基片具有HBT发射极/HEMT栅的表面之上涂平坦化材料，使 基片表面平坦；
刻蚀所述平坦化材料，暴露所述牺牲介质层；
移除牺牲介质层，.暴露需要互联的金属；
清洗后，光刻、蒸发，制作金属互联。
上述方案中，所述制作牺牲介质层，并剥离形成带有牺牲介质层 的HBT发射极金属/HEMT栅金属的步骤包括通过光刻制作好亚微 米或深亚微米HBT发射极/HEMT栅图形后，蒸发发射极/HEMT栅金 属，然后继续制作牺牲介质层，并剥离金属，形成带有牺牲介质层的 HBT发射极/HEMT栅。
上述方案中，所述牺牲介质层与亚微米/深亚微米HBT发射极 /HEMT栅同时制作，或者在亚微米/深亚微米HBT发射极/HEMT栅制 作完成后再进行制作。
上述方案中，所述牺牲介质层为金属材料或非金属材料，所述金 属材料为A1，所述非金属材料为二氧化硅或氮化硅。
上述方案中，所述在基片具有HBT发射极/HEMT栅的表面之上 涂平坦化材料的步骤包括在基片具有HBT发射极/HEMT栅的表面 之上旋转涂覆一定厚度的平坦化材料。
上述方案中，所述刻蚀所述平坦化材料，暴露所述牺牲介质层的 步骤包括将基片置于RIE离子刻蚀机或ICP中，对平坦化材料BCB 进行刻蚀或进行湿法腐蚀，直到牺牲介质层充分暴露，便于腐蚀。
上述方案中，所述暴露所述牺牲介质层包括完全暴露牺牲介质 层，或只暴露牺牲介质层的顶端。
上述方案中，所述移除牺牲介质层，暴露需要互联的金属的步骤
6包括用腐蚀液腐蚀去除牺牲介质层，使发射极/HEMT栅金属完全暴露。
上述方案中，所述移除牺牲介质层根据牺牲材料的不同采用干法 刻蚀或湿法刻蚀进行。
(三)有益效果 从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果
1 、本发明提供的这种引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方法， 在制作的亚微米/深亚微米HBT发射极/HEMT栅引出的过程中，消除 了刻蚀过程中可能残留在金属表面的沾污，避免接触不良。
2、 本发明提供的这种引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方法， 有效的解决了 HBT发射极/HEMT栅金属侧面的腐蚀速率快的问题， 避免了连接金属与HBT发射极/HEMT栅下的其他材料的接触。
3、 本发明提供的这种引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方法， 克服了由于涂覆平坦材料的厚度不均匀造成的刻蚀后部分HBT发射极 /HEMT栅没有暴露而无法建立连接的问题。
4、 本发明提供的这种引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方法， 在引出HBT发射极/HEMT栅的过程中，引出金属的宽度不受光刻条 件的限制，因此可以将HBT发射极/HEMT栅的宽度设计为光刻极限， 提高器件性能。
5、 本发明提供的这种引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方法， 引出发射极的过程中引入的寄生很小，有效的提高了器件的性能
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1是发射极直接端引出HBT的SEM照片； 图2是发射极微空气桥端引出HBT的SEM照片； 图3是发射极刻孔空气桥引出HBT的SEM照片； 图4是本发明提供的引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方法流 程图；图5是依照本发明实施例引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的工
艺流程图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具 体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图4所示，图4是本发明提供的引出亚微米HBT发射极/HEMT 栅的方法流程图，该方法包括以下步骤
步骤401:在制作的亚微米HBT发射极金属/HEMT栅金属之上制 作牺牲介质层，并剥离形成带有牺牲介质层的HBT发射极金属/HEMT 栅金属；
步骤402:在基片具有HBT发射极/HEMT栅的表面之上涂平坦化 材料，使基片表面平坦；
步骤403:刻蚀所述平坦化材料，暴露所述牺牲介质层； 步骤404:移除牺牲介质层，暴露需要互联的金属； 步骤405:清洗后，光刻、蒸发，制作金属互联，完成亚微米HBT 发射极/HEMT栅的引出。
上述步骤401包括通过光刻制作好亚微米或深亚微米HBT发射 极/HEMT栅图形后，蒸发发射极/HEMT栅金属，然后继续制作牺牲介 质层，并剥离，形成带有牺牲介质层的HBT发射极/HEMT栅。所述 牺牲介质层与亚微米/深亚微米HBT发射极/HEMT栅同时制作，或者 在亚微米/深亚微米HBT发射极/HEMT栅制作完成后再进行制作。所 述牺牲介质层可以采用金属材料或非金属材料，所述金属材料可为Al 或其他材料，所述非金属材料一般为二氧化硅或氮化硅。牺牲介质层 的形状可以与亚微米/深亚微米HBT发射极/HEMT栅形状相同，也可 不同，只要牺牲介质层在亚微米/深亚微米HBT发射极/HEMT栅上覆 盖的面积与做金属互联的部分相同即可。
上述步骤402包括在基片具有HBT发射极/HEMT栅的表面之 上旋转涂覆平坦化材料，如BCB， PI胶等。所述平坦化材料要满足一 定的平坦化要求；平坦化材料不能明显改变牺牲介质的形貌。上述步骤403包括刻蚀或腐蚀平坦化材料，直到牺牲介质层充 分暴露，便于牺牲层的去除。所述暴露所-述牺牲介质层包括完全暴 露牺牲介质层，或只暴露牺牲介质层的顶端。
上述步骤404包括去除牺牲介质层，使发射极/HEMT栅金属完
全暴露。
基于图4所示的引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方法流程图， 以下结合具体的实施例对本发明提供的引出亚微米HBT发射极 /HEMT栅的方法进行详细说明。
在本实施例中，使用Al作为牺牲介质层，用于引出亚微米HBT 发射极(引出HEMT栅的方法与此相同，这里不再赘述)，发射极金 属为Ti/Au，平坦化材料采用环笨丙环丁烯(BCB)，刻蚀采用R正离 子刻蚀。下面结合具体的工艺示意图4进一步说明本发明的详细工艺 方法和步骤，图5是依照本发明实施例引出亚微米HBT发射极/HEMT 栅的工艺流程图。
在图5中，光刻好亚微米/深亚微米HBT发射极后(如图a所示)， 蒸发发射极金属Ti/Au 300nm,然后继续蒸发500nm的Al作为牺牲介 质层(如图b所示)；然后剥离金属，形成带有牺牲介质Al的HBT发 射极(如图c所示)。
如图d所示，在基片表面旋转涂覆平坦化材料BCB，由于BCB的 平坦特性较好，金属与基片的台阶在平坦化之后明显变小，基片表面 比较平坦。此处涂覆的BCB厚度为1.5um。
如图e所示，将基片置于RIE离子刻蚀机中，利用氧气和CF4对 BCB进行刻蚀。刻蚀过程中，基片表面所有的BCB的厚度都同时减薄。 刻蚀后，Al充分暴露，便于腐蚀。
如图f所示，用磷酸与水按l: 2的体积比配成溶液腐蚀去除A1， 使Ti/Au发射极完全暴露。
如图g所示，清洗后，光刻、蒸发，制作金属互联。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体 实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。
权利要求
1、一种引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方法，其特征在于，该方法包括在制作的亚微米HBT发射极金属/HEMT栅金属之上制作牺牲介质层，并剥离形成带有牺牲介质层的HBT发射极金属/HEMT栅金属；在基片具有HBT发射极/HEMT栅的表面之上涂平坦化材料，使基片表面平坦；刻蚀所述平坦化材料，暴露所述牺牲介质层；移除牺牲介质层，暴露需要互联的金属；清洗后，光刻、蒸发，制作金属互联。
2、 根据权利要求1所述的引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方 法，其特征在于，所述制作牺牲介质层，并剥离形成带有牺牲介质层 的HBT发射极金属/HEMT栅金属的步骤包括光刻制作好亚微米或深亚微米HBT发射极/HEMT栅图形后，蒸 发发射极/HEMT栅金属Ti/Au,然后继续蒸发一定厚度的牺牲介质层， 并剥离金属，形成带有牺牲介质层的HBT发射极/HEMT栅。
3、 根据权利要求1或2所述的引出亚微米HBT发射极/HEMT栅 的方法，其特征在于，所述牺牲介质层与亚微米/深亚微米HBT发射极 /HEMT栅同时制作，或者在亚微米/深亚微米HBT发射极/HEMT栅制作完成后再进行制作。
4、 根据权利要求1所述的引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方法，其特征在于，所述牺牲介质层为金属材料或非金属材料，所述金 属材料为Al,所述非金属材料为二氧化硅或氮化硅。
5、 根据权利要求1所述的引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方 法，其特征在于，所述在基片具有HBT发射极/HEMT栅的表面之上 涂平坦化材料的步骤包括在基片具有HBT发射极/HEMT栅的表面之上旋转涂覆一定厚度 的平坦化材料。
6、 根据权利要求1所述的引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方法，其特征在于，所述刻蚀所述平坦化材料，暴露所述牺牲介质层的 步骤包括将基片置于RIE离子刻蚀机或ICP中，对平坦化材料BCB进行刻 蚀或进行湿法腐蚀，直到牺牲介质层充分暴露，便于去除。
7、 根据权利要求1或6所述的引出亚微米HBT发射极/HEMT栅 的方法，其特征在于，所述暴露所述牺牲介质层包括完全暴露牺牲 介质层，或只暴露牺牲介质层的顶端。
8、 根据权利要求1所述的引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方 法，其特征在于，所述移除牺牲介质层，暴露需要互联的金属的步骤 包括用腐蚀液腐蚀去除牺牲介质层，使发射极/HEMT栅金属完全暴露。
9、 根据权利要求1所述的引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方 法，其特征在于，所述移除牺牲介质层根据牺牲材料的不同采用干法 刻蚀或湿法刻蚀进行。
全文摘要
本发明公开了一种引出亚微米HBT发射极/HEMT栅的方法，包括在制作的亚微米HBT发射极金属/HEMT栅金属之上制作牺牲介质层，并剥离形成带有牺牲介质层的HBT发射极金属/HEMT栅金属；在基片具有HBT发射极/HEMT栅的表面之上涂平坦化材料，使基片表面平坦；刻蚀所述平坦化材料，暴露所述牺牲介质层；移除牺牲介质层，暴露需要互联的金属；清洗后，光刻、蒸发，制作金属互联。利用本发明，提高了引出的可靠性和稳定性，降低了工艺的复杂度。
文档编号H01L21/60GK101447440SQ20071017831
公开日2009年6月3日 申请日期2007年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者于进勇, 刘新宇, 洋 夏, 伟 程, 智 金 申请人:中国科学院微电子研究所