專利名稱：一種引出亞微米hbt發射極/hemt柵的方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件及集成電路制造技術領域，尤其涉及一種 引出亞微米異質結雙極型晶體管(Heterojuction Bipolar Transistor, HBT)發射極/高電子遷移率晶體管(High Electronic Mobility Transistor, HEMT)柵的方法。
背景技術：
現代半導體器件制作過程中，隨著技術的進步，器件尺寸越來越 小，集成度越來越高。對于化合物半導體器件，在對亞微米HBT發射 極/HEMT柵進行引出時，其寄生的電感和電阻常會造成器件性能的迅 速下降。因此亞微米HBT發射極/HEMT柵的引出技術的改善可以帶 來器件性能的很大提升。
目前HBT發射極的引出方法有多種，主要有亞微米HBT發射 極/HEMT柵直接端引出、亞微米HBT發射極/HEMT柵微空氣橋端引 出、HBT發射極/HEMT柵刻孔空氣橋引出及平坦化后刻蝕引出等方 法，其制作方法和特點分別為
方法l、亞微米HBT發射極/HEMT柵直接端引出方法。該方法是 將發射極一端加寬，然后用金屬在加寬處通過金屬橋引出，如圖1所 示。該方法制作簡單，但是由于加寬的發射極金屬下方有較大面積的 發射區、基區、集電區重合，因此存在相當的寄生電容，造成器件截 止頻率的下降。
方法2、亞微米HBT發射極/HEMT柵微空氣橋端引出方法。該方 法制作的HBT如圖2所示。該方法與發射極直接端引出的不同在于發 射極用于引出的加寬區域通過一個很短的金屬橋與本征HBT相連。這
種結構比發射極直接端引出有很大的優勢，由于發射極加寬區域下的 半導體外延層與本征HBT不直接相連，其寄生的電容都是開路的，因此對器件的性能影響很小，HBT的截止頻率有明顯提高。但是改種方
法需要制作微空氣橋，由于受到腐蝕速率的限制，微空氣橋寬不能很 寬，這就存在較大的寄生電阻和電感，尤其是寄生電感對高頻特性影響大。
方法3、 HBT發射極/HEMT柵刻孔空氣橋引出方法。通過該方法 制作的HBT如圖3所示。空氣橋的制作方法又可以分為復合膠電鍍制 作空氣橋的方法和介質犧牲介質制作空氣橋支撐的方法。這兩種方法 主要是在HBT發射極/HEMT柵金屬上制作一個比發射極尺寸小的金 屬連線區，通過空氣橋將HBT發射極/HEMT柵引出。這種引線方法 制作的金屬互聯線質量和成功率受到發射極寬度的制約。由于HBT發 射極/HEMT柵金屬上的金屬連線區尺寸比HBT發射極/HEMT柵小， 對光刻要求高，而且光刻對準要求更高。而器件制作過程中，為了提 高器件性能，往往將HBT發射極/HEMT柵設計成最小光刻線寬，在 這樣的條件下制作刻孔金屬引線，制作難度大，成功率低，對于采用 接觸式曝光的工藝，尤其不適合作為亞微米發射極的引出辦法。
方法4、平坦化后刻蝕引出的方法。該方法是在需要互聯的金屬上 涂覆平坦化材料，然后利用干法刻蝕的方法逐漸刻蝕平坦化材料，露 出金屬，然后制作金屬互聯。該方法可以寄生較小，工藝相對穩定。 但是由于在刻蝕介質平坦化材料的過程中，裸露的金屬表面往往不潔 凈，有殘留化合物，造成制作的金屬連接接觸不良，而且在金屬側面 與平坦化材料接觸的部分，由于金屬化效應，刻蝕速率可能很大，制 作互聯時，連接金屬可能與金屬下面的其他電路或器件接觸，造成互 聯不正常。在平坦化材料不均勻的情況下，如果刻蝕時間不夠長還會 出現部分區域金屬沒有裸露，從而互聯建立失敗。
發明內容
(一)要解決的技術問題 有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種引出亞微米HBT發射 極/HEMT柵的方法，以提高引出的可靠性和穩定性，降低工藝的復雜(二)技術方案
為達到上述g的，本發明提供了一種引出亞微米HBT發射極
/HEMT柵的方法，該方法包括
在制作的亞微米HBT發射極金屬/HEMT柵金屬之上制作犧牲介 質層，并剝離形成帶有犧牲介質層的HBT發射極金屬/HEMT柵金屬；
在基片具有HBT發射極/HEMT柵的表面之上涂平坦化材料，使 基片表面平坦；
刻蝕所述平坦化材料，暴露所述犧牲介質層；
移除犧牲介質層，.暴露需要互聯的金屬；
清洗后，光刻、蒸發，制作金屬互聯。
上述方案中，所述制作犧牲介質層，并剝離形成帶有犧牲介質層 的HBT發射極金屬/HEMT柵金屬的步驟包括通過光刻制作好亞微 米或深亞微米HBT發射極/HEMT柵圖形后，蒸發發射極/HEMT柵金 屬，然后繼續制作犧牲介質層，并剝離金屬，形成帶有犧牲介質層的 HBT發射極/HEMT柵。
上述方案中，所述犧牲介質層與亞微米/深亞微米HBT發射極 /HEMT柵同時制作，或者在亞微米/深亞微米HBT發射極/HEMT柵制 作完成后再進行制作。
上述方案中，所述犧牲介質層為金屬材料或非金屬材料，所述金 屬材料為A1，所述非金屬材料為二氧化硅或氮化硅。
上述方案中，所述在基片具有HBT發射極/HEMT柵的表面之上 涂平坦化材料的步驟包括在基片具有HBT發射極/HEMT柵的表面 之上旋轉涂覆一定厚度的平坦化材料。
上述方案中，所述刻蝕所述平坦化材料，暴露所述犧牲介質層的 步驟包括將基片置于RIE離子刻蝕機或ICP中，對平坦化材料BCB 進行刻蝕或進行濕法腐蝕，直到犧牲介質層充分暴露，便于腐蝕。
上述方案中，所述暴露所述犧牲介質層包括完全暴露犧牲介質 層，或只暴露犧牲介質層的頂端。
上述方案中，所述移除犧牲介質層，暴露需要互聯的金屬的步驟
6包括用腐蝕液腐蝕去除犧牲介質層，使發射極/HEMT柵金屬完全暴露。
上述方案中，所述移除犧牲介質層根據犧牲材料的不同采用干法 刻蝕或濕法刻蝕進行。
(三)有益效果 從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果
1 、本發明提供的這種引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方法， 在制作的亞微米/深亞微米HBT發射極/HEMT柵引出的過程中，消除 了刻蝕過程中可能殘留在金屬表面的沾污，避免接觸不良。
2、 本發明提供的這種引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方法， 有效的解決了 HBT發射極/HEMT柵金屬側面的腐蝕速率快的問題， 避免了連接金屬與HBT發射極/HEMT柵下的其他材料的接觸。
3、 本發明提供的這種引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方法， 克服了由于涂覆平坦材料的厚度不均勻造成的刻蝕后部分HBT發射極 /HEMT柵沒有暴露而無法建立連接的問題。
4、 本發明提供的這種引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方法， 在引出HBT發射極/HEMT柵的過程中，引出金屬的寬度不受光刻條 件的限制，因此可以將HBT發射極/HEMT柵的寬度設計為光刻極限， 提高器件性能。
5、 本發明提供的這種引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方法， 引出發射極的過程中引入的寄生很小，有效的提高了器件的性能
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明
圖1是發射極直接端引出HBT的SEM照片； 圖2是發射極微空氣橋端引出HBT的SEM照片； 圖3是發射極刻孔空氣橋引出HBT的SEM照片； 圖4是本發明提供的引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方法流 程圖；圖5是依照本發明實施例引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的工
藝流程圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具 體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
如圖4所示，圖4是本發明提供的引出亞微米HBT發射極/HEMT 柵的方法流程圖，該方法包括以下步驟
步驟401:在制作的亞微米HBT發射極金屬/HEMT柵金屬之上制 作犧牲介質層，并剝離形成帶有犧牲介質層的HBT發射極金屬/HEMT 柵金屬；
步驟402:在基片具有HBT發射極/HEMT柵的表面之上涂平坦化 材料，使基片表面平坦；
步驟403:刻蝕所述平坦化材料，暴露所述犧牲介質層； 步驟404:移除犧牲介質層，暴露需要互聯的金屬； 步驟405:清洗后，光刻、蒸發，制作金屬互聯，完成亞微米HBT 發射極/HEMT柵的引出。
上述步驟401包括通過光刻制作好亞微米或深亞微米HBT發射 極/HEMT柵圖形后，蒸發發射極/HEMT柵金屬，然后繼續制作犧牲介 質層，并剝離，形成帶有犧牲介質層的HBT發射極/HEMT柵。所述 犧牲介質層與亞微米/深亞微米HBT發射極/HEMT柵同時制作，或者 在亞微米/深亞微米HBT發射極/HEMT柵制作完成后再進行制作。所 述犧牲介質層可以采用金屬材料或非金屬材料，所述金屬材料可為Al 或其他材料，所述非金屬材料一般為二氧化硅或氮化硅。犧牲介質層 的形狀可以與亞微米/深亞微米HBT發射極/HEMT柵形狀相同，也可 不同，只要犧牲介質層在亞微米/深亞微米HBT發射極/HEMT柵上覆 蓋的面積與做金屬互聯的部分相同即可。
上述步驟402包括在基片具有HBT發射極/HEMT柵的表面之 上旋轉涂覆平坦化材料，如BCB， PI膠等。所述平坦化材料要滿足一 定的平坦化要求；平坦化材料不能明顯改變犧牲介質的形貌。上述步驟403包括刻蝕或腐蝕平坦化材料，直到犧牲介質層充 分暴露，便于犧牲層的去除。所述暴露所-述犧牲介質層包括完全暴 露犧牲介質層，或只暴露犧牲介質層的頂端。
上述步驟404包括去除犧牲介質層，使發射極/HEMT柵金屬完
全暴露。
基于圖4所示的引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方法流程圖， 以下結合具體的實施例對本發明提供的引出亞微米HBT發射極 /HEMT柵的方法進行詳細說明。
在本實施例中，使用Al作為犧牲介質層，用于引出亞微米HBT 發射極(引出HEMT柵的方法與此相同，這里不再贅述)，發射極金 屬為Ti/Au，平坦化材料采用環笨丙環丁烯(BCB)，刻蝕采用R正離 子刻蝕。下面結合具體的工藝示意圖4進一步說明本發明的詳細工藝 方法和步驟，圖5是依照本發明實施例引出亞微米HBT發射極/HEMT 柵的工藝流程圖。
在圖5中，光刻好亞微米/深亞微米HBT發射極后(如圖a所示)， 蒸發發射極金屬Ti/Au 300nm,然后繼續蒸發500nm的Al作為犧牲介 質層(如圖b所示)；然后剝離金屬，形成帶有犧牲介質Al的HBT發 射極(如圖c所示)。
如圖d所示，在基片表面旋轉涂覆平坦化材料BCB，由于BCB的 平坦特性較好，金屬與基片的臺階在平坦化之后明顯變小，基片表面 比較平坦。此處涂覆的BCB厚度為1.5um。
如圖e所示，將基片置于RIE離子刻蝕機中，利用氧氣和CF4對 BCB進行刻蝕。刻蝕過程中，基片表面所有的BCB的厚度都同時減薄。 刻蝕后，Al充分暴露，便于腐蝕。
如圖f所示，用磷酸與水按l: 2的體積比配成溶液腐蝕去除A1， 使Ti/Au發射極完全暴露。
如圖g所示，清洗后，光刻、蒸發，制作金屬互聯。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體 實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內， 所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍 之內。
權利要求
1、一種引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方法，其特征在于，該方法包括在制作的亞微米HBT發射極金屬/HEMT柵金屬之上制作犧牲介質層，并剝離形成帶有犧牲介質層的HBT發射極金屬/HEMT柵金屬；在基片具有HBT發射極/HEMT柵的表面之上涂平坦化材料，使基片表面平坦；刻蝕所述平坦化材料，暴露所述犧牲介質層；移除犧牲介質層，暴露需要互聯的金屬；清洗后，光刻、蒸發，制作金屬互聯。
2、 根據權利要求1所述的引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方 法，其特征在于，所述制作犧牲介質層，并剝離形成帶有犧牲介質層 的HBT發射極金屬/HEMT柵金屬的步驟包括光刻制作好亞微米或深亞微米HBT發射極/HEMT柵圖形后，蒸 發發射極/HEMT柵金屬Ti/Au,然后繼續蒸發一定厚度的犧牲介質層， 并剝離金屬，形成帶有犧牲介質層的HBT發射極/HEMT柵。
3、 根據權利要求1或2所述的引出亞微米HBT發射極/HEMT柵 的方法，其特征在于，所述犧牲介質層與亞微米/深亞微米HBT發射極 /HEMT柵同時制作，或者在亞微米/深亞微米HBT發射極/HEMT柵制作完成后再進行制作。
4、 根據權利要求1所述的引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方法，其特征在于，所述犧牲介質層為金屬材料或非金屬材料，所述金 屬材料為Al,所述非金屬材料為二氧化硅或氮化硅。
5、 根據權利要求1所述的引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方 法，其特征在于，所述在基片具有HBT發射極/HEMT柵的表面之上 涂平坦化材料的步驟包括在基片具有HBT發射極/HEMT柵的表面之上旋轉涂覆一定厚度 的平坦化材料。
6、 根據權利要求1所述的引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方法，其特征在于，所述刻蝕所述平坦化材料，暴露所述犧牲介質層的 步驟包括將基片置于RIE離子刻蝕機或ICP中，對平坦化材料BCB進行刻 蝕或進行濕法腐蝕，直到犧牲介質層充分暴露，便于去除。
7、 根據權利要求1或6所述的引出亞微米HBT發射極/HEMT柵 的方法，其特征在于，所述暴露所述犧牲介質層包括完全暴露犧牲 介質層，或只暴露犧牲介質層的頂端。
8、 根據權利要求1所述的引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方 法，其特征在于，所述移除犧牲介質層，暴露需要互聯的金屬的步驟 包括用腐蝕液腐蝕去除犧牲介質層，使發射極/HEMT柵金屬完全暴露。
9、 根據權利要求1所述的引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方 法，其特征在于，所述移除犧牲介質層根據犧牲材料的不同采用干法 刻蝕或濕法刻蝕進行。
全文摘要
本發明公開了一種引出亞微米HBT發射極/HEMT柵的方法，包括在制作的亞微米HBT發射極金屬/HEMT柵金屬之上制作犧牲介質層，并剝離形成帶有犧牲介質層的HBT發射極金屬/HEMT柵金屬；在基片具有HBT發射極/HEMT柵的表面之上涂平坦化材料，使基片表面平坦；刻蝕所述平坦化材料，暴露所述犧牲介質層；移除犧牲介質層，暴露需要互聯的金屬；清洗后，光刻、蒸發，制作金屬互聯。利用本發明，提高了引出的可靠性和穩定性，降低了工藝的復雜度。
文檔編號H01L21/60GK101447440SQ20071017831
公開日2009年6月3日 申請日期2007年11月28日 優先權日2007年11月28日
發明者于進勇, 劉新宇, 洋 夏, 偉 程, 智 金 申請人:中國科學院微電子研究所