一种异质结双极晶体管发射极结构和发射极的薄化方法与流程

本发明涉及半导体晶体管的制作方式。

背景技术：

现有发射极薄化技术为利用光刻与刻蚀程序,将发射极层在发射极面积尺寸定义时进行刻蚀完成,在发射极刻蚀过程中,若发射极层与帽盖层材料近似而不易由刻蚀液鉴别时,刻蚀过程中会较难掌握欲保留的发射极层厚度,对工艺过程实为挑战。

另外发射极薄化制作工艺程序现主要包含了自我对准光刻薄化(self-alignedmaskedledge)与重新对准光刻薄化(re-alignedmaskedledge)技术,上述2种发射极薄化制作均需使用光刻胶(photoresist；pr)或介电层(dielectric)材料做薄化刻蚀掩膜,但不论以种方式均需要有外加的工艺步骤如介电层沉积(dielectricdeposition)或薄化尺寸图案定义(patterndefinition)等步骤,才能往下进行后续发射极薄化制作工艺。

技术实现要素：

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种异质结双极晶体管发射极结构和发射极薄化方法，在不需外加光刻胶或介电层(dielectric)材料做薄化刻蚀掩膜条件下,完成发射极薄化工艺。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种异质结双极晶体管发射极结构，包括：由下至上层叠设置的基电极层、发射极层、发射极盖帽层；所述发射极层和发射极盖帽层之间还具有由上至下层叠设置的第一蚀刻停止层和第二蚀刻停止层；所述第一蚀刻停止层和第二蚀刻停止层对不同蚀刻液的选择蚀刻比不相同。

在一较佳实施例中：第一蚀刻停止层和第二蚀刻停止层的材料包括但不限于：ingap和gaas，或者algaas和gaas，或者inp和ingaas，或者inp和ingaasp，或者inp和inalas，或者inalas和ingaas，或者inalp和gaas。

在一较佳实施例中：所述异质结双极晶体管为砷化镓基或磷化铟基化合物异质结双极晶体管。

本发明还提供了一种异质结双极晶体管发射极的薄化方法，所述异质结双极晶体管发射极包括：由下至上层叠设置的基电极层、发射极层、发射极盖帽层；其特征在于：所述发射极层和发射极盖帽层之间还具有由上至下层叠设置的第一蚀刻停止层和第二蚀刻停止层；所述第一蚀刻停止层和第二蚀刻停止层对不同蚀刻液的选择蚀刻比不相同；

薄化过程包括如下步骤：

1)在发射极盖帽层上沉积发射极金属后，蚀刻发射极盖帽层；

2)蚀刻第一蚀刻停止层，第二蚀刻停止层不受影响；

3)蚀刻第二蚀刻停止层和发射极盖帽层，第一蚀刻停止层不受影响；

4)蚀刻第一蚀刻停止层和发射极层，第二蚀刻停止层不受影响；

5)在基电极层沉积基电极金属。

在一较佳实施例中：在步骤1和3中，选用的蚀刻液相同。

在一较佳实施例中：在步骤1和3中，选用的蚀刻液为氨水基醋酸。

在一较佳实施例中：在步骤2和4中，选用的蚀刻液相同。

在一较佳实施例中：在步骤2和4中，选用的蚀刻液为盐酸基酸液。

在一较佳实施例中：所述第一蚀刻停止层和第二蚀刻停止层的材料包括但不限于：ingap和gaas，或者algaas和gaas，或者inp和ingaas，或者inp和ingaasp，或者inp和inalas，或者inalas和ingaas，或者inalp和gaas。

在一较佳实施例中：所述异质结双极晶体管为砷化镓基或磷化铟基化合物异质结双极晶体管。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

本发明提供了一种异质结双极晶体管发射极结构和发射极薄化方法，在利用不同蚀刻停止层对刻蚀液具有不同的选择蚀刻比的特性,以实现射极薄化工艺。本技术方案相较现行已有之发射极薄化工艺,不需要有额外的工艺步骤增加如介电层沉积或薄化尺寸图案定义等,藉由不同的选择蚀刻比的两层刻蚀停止层即可轻易做实现射极薄化工艺,且也不影响晶膜质量与器件特性。

附图说明

图1-5为本发明优选实施例中发射极薄化方法的流程图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步说明。

一种异质结双极晶体管发射极的薄化方法，所述异质结双极晶体管发射极包括：由下至上层叠设置的基电极层1、发射极层2、发射极盖帽层3；所述发射极层2和发射极盖帽层3之间还具有由上至下层叠设置的第一蚀刻停止层4和第二蚀刻停止层5；所述第一蚀刻停止层4和第二蚀刻停止层5对不同蚀刻液的选择蚀刻比不相同；本实施例中，发射极盖帽层3的材质由gaas渐变为ingaas，第一蚀刻停止层4的材质为ingap，第二蚀刻停止层5的材质为gaas，发射极层2的材质为ingap，基电极层1的材质为gaas。因此所述异质结双极晶体管为砷化镓基异质结双极晶体管。作为简单替换，本实施例也可以应用在磷化铟基化合物异质结双极晶体管。

薄化过程包括如下步骤：

1)在发射极盖帽层3上沉积发射极金属6后，使用氨水基(nh4oh-bassed)酸液蚀刻发射极盖帽层3；如图1所示。

2)使用盐酸基(hcl-based)酸液蚀刻第一蚀刻停止层4，由于第一蚀刻停止层4和第二蚀刻停止层5对于盐酸基(hcl-based)酸液具有不同的选择蚀刻比，因此蚀刻第一蚀刻停止层4时，第二蚀刻停止层5不受影响；

3)使用氨水基(nh4oh-bassed)酸液蚀刻第二蚀刻停止层5和发射极盖帽层3，使得发射极帽盖层5的底切(undercut)型貌更明显，此过程中第一蚀刻停止层4不受影响；

4)使用盐酸基(hcl-based)酸液蚀刻第一蚀刻停止层4和发射极层2，发此过程中，发射极层2与第一蚀刻停止层4仍会有底切(undercut)型貌的发生，第二蚀刻停止层5不受影响；

5)在基电极层1沉积基电极金属7。

作为本实施例的简单替换，所述第一蚀刻停止层4和第二蚀刻停止层5的材料还可以为algaas和gaas，或者inp和ingaas，或者inp和ingaasp，或者inp和inalas，或者inalas和ingaas，或者inalp和gaas。

以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的范围不限于此，本领域的技术人员可以容易地想到本发明所公开的变化或技术范围。替代方案旨在涵盖在本发明的范围内。因此，本发明的保护范围应由权利要求的范围确定。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种异质结双极晶体管发射极的薄化方法，发射极层和发射极盖帽层之间还具有由上至下层叠设置的第一蚀刻停止层和第二蚀刻停止层；第一蚀刻停止层和第二蚀刻停止层对不同蚀刻液的选择蚀刻比不相同；薄化过程包括如下步骤：1)在发射极盖帽层上沉积发射极金属后，蚀刻发射极盖帽层；2)蚀刻第一蚀刻停止层，第二蚀刻停止层不受影响；3)蚀刻第二蚀刻停止层和发射极盖帽层，第一蚀刻停止层不受影响；4)蚀刻第一蚀刻停止层和发射极层，第二蚀刻停止层不受影响；5)在基电极层沉积基电极金属。从而在不需外加光刻胶或介电层(dielectric)材料做薄化刻蚀掩膜条件下,完成发射极薄化工艺。

技术研发人员：颜志泓;魏鸿基
受保护的技术使用者：泉州三安半导体科技有限公司
技术研发日：2018.12.25
技术公布日：2019.05.28