一种砷化镓HBT器件隔离台面及其制作方法与流程

一种砷化镓hbt器件隔离台面及其制作方法
技术领域
1.本发明属于半导体制造工艺技术领域，具体涉及一种砷化镓hbt器件隔离台面及其制作方法。


背景技术：

2.砷化镓异质结双极晶体管（hbt）由于具有功率密度高、线性度好、增益大等优点广泛应用于微波功率器件中。hbt器件的性能和制造加工工艺密切相关，其中实现器件之间良好的隔离对于获得良好的微波性能十分关键。目前，hbt主要采用两种隔离制造工艺，一种是离子注入隔离工艺，采用离子注入的方式，破坏晶格结构，使得有源层被破坏，起到隔离的效果，离子注入隔离由于具有较好的可控性而受到广泛的应用。另一种是空气桥隔离工艺，首先采用湿法腐蚀从表面向下腐蚀一定的深度，一直将沟道层腐蚀完，以隔绝有源层实现物理隔离，再制作空气桥实现金属之间互联。但这两种隔离技术都存在各自的不足：离子注入使用的设备昂贵，工艺成本高，且无法获得很深的结深，空气桥隔离工艺步骤较复杂，在腐蚀完隔离层后需要光刻空气桥胶，溅射种子层金属等工艺，且有空气桥会带来可靠性的问题。


技术实现要素：

3.解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供了一种砷化镓hbt器件隔离台面及其制作方法，可以形成沿着gaas晶向的腐蚀斜坡，在台面上下实现良好的金属互联。
4.技术方案：一种砷化镓hbt器件隔离台面的制作方法，包括步骤如下：s1.准备待进行隔离制作的晶圆结构，所述晶圆结构自下至上包括衬底、亚集电极层外延、ingap停止层外延、集电极层外延、基极外延、发射极外延和钝化介质层；s2.采用光刻胶包覆有源区；s3.湿法腐蚀钝化介质层；s4.利用去离子水洗净后，湿法腐蚀ingap停止层外延；s5.利用去离子水洗净后，湿法腐蚀亚集电极层外延，并在亚集电极层外延腐蚀完全后，进一步腐蚀部分衬底，同时继续腐蚀光刻胶下方的亚集电极层外延，使其边部形成斜坡；s6.打胶处理后，湿法腐蚀位于光刻胶下方、斜坡上方的ingap停止层外延；s7.利用去离子水洗净后，湿法腐蚀位于光刻胶下方、斜坡上方的钝化介质层，完成隔离台面的制作。
5.优选的，所述步骤s1中，基极外延上设有基极金属，所述基极金属贯穿发射极外延并与基极外延形成欧姆接触；发射极外延上设有发射极金属，所述发射极金属通过帽层与发射极外延形成欧姆接触。
6.优选的，所述发射极外延为n型掺杂的ingap，基极外延为p+掺杂的gaas，集电极层外延为n型掺杂的gaas，ingap停止层外延是n+掺杂的ingap，亚集电极层外延是n+掺杂的
gaas。
7.优选的，所述步骤s3和s7中，采用boe腐蚀液进行湿法腐蚀，所述boe腐蚀液中boe与水的体积比为1：4~10。
8.优选的，所述步骤s3和s7中进行过腐蚀，过腐蚀时间控制为10%~30%。
9.优选的，所述步骤s4和s6中，采用体积比为1：1~5的磷酸和盐酸混合溶液进行湿法腐蚀。
10.优选的，所述步骤s4和s6中进行过腐蚀，过腐蚀时间控制为50%~100%。
11.优选的，所述步骤s5中，采用体积比为4：1：10~30的磷酸、双氧水和水进行湿法腐蚀。
12.由上述制作方法得到的砷化镓hbt器件隔离台面。
13.有益效果：本发明通过纯湿法腐蚀制作隔离台面，可以形成沿着gaas晶向的腐蚀斜坡，避免金属在台阶处断裂，在台面上下可以实现良好的金属互联，此方法制作的隔离台面具有工艺成本低，效率高的特点，避免了采用空气桥的方法实现器件间的隔离，降低了工艺难度，提高了器件的可靠性。
附图说明
14.图1是待进行隔离制作的晶圆结构的剖面图；图2是光刻胶包覆后的晶圆结构的剖面图；图3是湿法腐蚀钝化介质层后的剖面图；图4是湿法腐蚀ingap停止层外延后的剖面图；图5是湿法腐蚀亚集电极层外延后的剖面图；图6是湿法腐蚀光刻胶下突出的ingap停止层外延后的剖面图；图7是湿法腐蚀光刻胶下突出的钝化介质层后的剖面图；图中各数字标号代表如下：1.钝化介质层；2.发射极金属；3.发射极外延；4.基极金属；5.基极外延；6.集电极层外延；7. ingap停止层外延；8. 亚集电极层外延；9.衬底。
具体实施方式
15.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
16.实施例1一种砷化镓hbt器件隔离台面的制作方法，包括步骤如下：s1.准备待进行隔离制作的晶圆结构，如图1所示，所述晶圆结构自下至上包括衬底9、亚集电极层外延8、ingap停止层外延7、集电极层外延6、基极外延4、发射极外延3和钝化介质层1；基极外延5上设有基极金属4，所述基极金属4贯穿发射极外延3并与基极外延5形成欧姆接触；发射极外延3上设有发射极金属2，所述发射极金属2通过帽层与发射极外延3形成欧姆接触。所述发射极外延3为n型掺杂的ingap，基极外延5为p+掺杂的gaas，集电极层外延6为n型掺杂的gaas，ingap停止层外延7是n+掺杂的ingap，亚集电极层外延8是n+掺杂的gaas。
17.s2.采用光刻胶包覆有源区：旋涂厚度为3
∼
8微米的光刻胶，光刻胶的厚度足以包覆住集电极的台面、发射极金属2、基极金属4等有源区，如图2所示。
18.s3.湿法腐蚀钝化介质层1：采用boe腐蚀液进行湿法腐蚀，所述boe腐蚀液中boe与水的体积比为1：4~10，过腐蚀时间控制为10%~30%，确保钝化介质层1腐蚀干净，如图3所示。
19.s4.利用去离子水洗净后，湿法腐蚀ingap停止层外延7：将腐蚀后的晶圆在去离子水中清洗干净，接着采用体积比为1：1~5的磷酸和盐酸混合溶液进行湿法腐蚀，过腐蚀时间控制为50%~100%，确保ingap停止层外延7腐蚀彻底，如图4所示。
20.s5.利用去离子水洗净后，湿法腐蚀亚集电极层外延8：采用体积比为4：1：10~30的磷酸、双氧水和水进行湿法腐蚀，并在亚集电极层外延8腐蚀完全后，进一步腐蚀部分衬底9，同时继续腐蚀光刻胶下方的亚集电极层外延8，使其边部形成斜坡。通过溶液对gaas的腐蚀速率和亚集电极层外延8的厚度，计算出腐蚀所需时间，为了达到良好的腐蚀效果，需要保证一定的过腐蚀量。
21.s6.为了提高光刻胶下突出的ingap材料的溶液浸润性，对上述腐蚀完的晶圆表面进行打胶处理后，采用体积比为1：1~5的磷酸和盐酸混合溶液，湿法腐蚀位于光刻胶下方、斜坡上方的ingap停止层外延7，过腐蚀时间控制为50%~100%，确保ingap腐蚀彻底。
22.s7.利用去离子水洗净后，采用boe腐蚀液进行湿法腐蚀，所述boe腐蚀液中boe与水的体积比为1：4~10，湿法腐蚀位于光刻胶下方、斜坡上方的钝化介质层1，完成隔离台面的制作。腐蚀时间不宜过长，过腐蚀时间控制为10%~30%，防止光刻胶下的钝化介质层1发生较大的侧掏。
23.本发明的砷化镓hbt器件隔离台面，采用纯湿法腐蚀的方案，利用gaas单晶材料湿法腐蚀形成正梯形的腐蚀斜坡，实现台面上下的金属互联，提高了器件的工艺稳定性和可靠性。


技术特征：
1.一种砷化镓hbt器件隔离台面的制作方法，其特征在于，包括步骤如下：s1.准备待进行隔离制作的晶圆结构，所述晶圆结构自下至上包括衬底、亚集电极层外延、ingap停止层外延、集电极层外延、基极外延、发射极外延和钝化介质层；s2.采用光刻胶包覆有源区；s3.湿法腐蚀钝化介质层；s4.利用去离子水洗净后，湿法腐蚀ingap停止层外延；s5.利用去离子水洗净后，湿法腐蚀亚集电极层外延，并在亚集电极层外延腐蚀完全后，进一步腐蚀部分衬底，同时继续腐蚀光刻胶下方的亚集电极层外延，使其边部形成斜坡；s6.打胶处理后，湿法腐蚀位于光刻胶下方、斜坡上方的ingap停止层外延；s7.利用去离子水洗净后，湿法腐蚀位于光刻胶下方、斜坡上方的钝化介质层，完成隔离台面的制作。2.根据权利要求1所述一种砷化镓hbt器件隔离台面的制作方法，其特征在于，所述步骤s1中，基极外延上设有基极金属，所述基极金属贯穿发射极外延并与基极外延形成欧姆接触；发射极外延上设有发射极金属，所述发射极金属通过帽层与发射极外延形成欧姆接触。3.根据权利要求1所述一种砷化镓hbt器件隔离台面的制作方法，其特征在于，所述发射极外延为n型掺杂的ingap，基极外延为p+掺杂的gaas，集电极层外延为n型掺杂的gaas，ingap停止层外延是n+掺杂的ingap，亚集电极层外延是n+掺杂的gaas。4.根据权利要求1所述一种砷化镓hbt器件隔离台面的制作方法，其特征在于，所述步骤s3和s7中，采用boe腐蚀液进行湿法腐蚀，所述boe腐蚀液中boe与水的体积比为1：4~10。5.根据权利要求1所述一种砷化镓hbt器件隔离台面的制作方法，其特征在于，所述步骤s3和s7中进行过腐蚀，过腐蚀时间控制为10%~30%。6.根据权利要求1所述一种砷化镓hbt器件隔离台面的制作方法，其特征在于，所述步骤s4和s6中，采用体积比为1：1~5的磷酸和盐酸混合溶液进行湿法腐蚀。7.根据权利要求1所述一种砷化镓hbt器件隔离台面的制作方法，其特征在于，所述步骤s4和s6中进行过腐蚀，过腐蚀时间控制为50%~100%。8.根据权利要求1所述一种砷化镓hbt器件隔离台面的制作方法，其特征在于，所述步骤s5中，采用体积比为4：1：10~30的磷酸、双氧水和水进行湿法腐蚀。9.由权利要求1所述制作方法得到的砷化镓hbt器件隔离台面。

技术总结
本发明公开了一种砷化镓HBT器件隔离台面及其制作方法，其步骤如下：准备待进行隔离制作的晶圆结构；采用光刻胶包覆有源区；湿法腐蚀钝化介质层；利用去离子水洗净后，湿法腐蚀InGaP停止层外延；利用去离子水洗净后，湿法腐蚀亚集电极层外延，并在亚集电极层外延腐蚀完全后，进一步腐蚀部分衬底，同时继续腐蚀光刻胶下方的亚集电极层外延，使其边部形成斜坡；打胶处理后，湿法腐蚀位于光刻胶下方、斜坡上方的InGaP停止层外延；利用去离子水洗净后，湿法腐蚀位于光刻胶下方、斜坡上方的钝化介质层，完成隔离台面的制作。本发明可以形成沿着GaAs晶向的腐蚀斜坡，在台面上下实现良好的金属互联。属互联。属互联。


技术研发人员：陈岩 邱子阳
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十五研究所
技术研发日：2022.10.25
技术公布日：2023/1/6