CN106486355B - 一种InGaP的湿法刻蚀方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体制造业技术领域，尤其涉及一种InGaP的湿法刻蚀方法，包括如下步骤：在衬底或外延层上生长InGaP层；采用湿法刻蚀方法对衬底或外延层进行刻蚀，并在InGaP层上生长SiN层；采用反应离子束刻蚀方法刻蚀SiN层；采用稀盐酸清洗晶圆表面，去除表面氧化物薄层；采用弱氨水清洗晶圆表面，去除稀盐酸处理晶圆表面后残留的H+离子，并对悬挂键挂上OH‑；采用浓盐酸与磷酸的混合酸液，刻蚀InGaP层；采用弱氨水清洗晶圆表面，去除InGaP处理晶圆表面后残留的H+离子，并对悬挂键挂上OH‑，从而有效地去除前道工艺对InGaP层表面的影响，保证HBT工艺的顺利进行。

Description

一种InGaP的湿法刻蚀方法
技术领域
本发明涉及半导体制造业技术领域，尤其涉及一种InGaP的湿法刻蚀方法。
背景技术
GaAs是Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中最重要、用途最广的半导体材料。GaAs中的电子迁移率是硅（Si）中电子迁移率的6倍，其电子峰值漂移速度是Si的2倍。因此GaAs器件具有高频、高速、低功耗、噪声小、可单片集成的特点。
智能手机、基站均大量使用GaAs HBT器件，具有以下优点（来源博士论文：InGaP/GaAs微波HBT器件及VCO电路的研究）：
1. 单一正电源工作。不像耗尽型的FET和HEMT器件,要使其沟道夹断就必须加一个负电压。HBT的开启电压都是正的,只需要一个正电源工作,由此可以简化电路设计。
2. 功率密度高。在频率不太高时,功率附加效率(PAE)也较大。
3. 击穿电压高。HBT集电区材料的禁带宽度大,通过设计集电区的厚度和掺杂浓度可以得到高的击穿电压,从而增大输出功率。并且，决定HBT击穿电压的集电结(BC结)反向击穿电压主要由外延材料参数决定,不易受工艺过程的影响。
4. Early效应(基区宽变效应)和Kirk效应(有效基区扩展效应)小,因此有更好的线性度。
5. HBT器件制作时对光刻的要求较低，一般特征尺寸为1μm~2μm。由于HBT的关键尺寸基区厚度由外延层厚度决定，避免了FET和HEMT中亚微米光刻的困难,从而提高了器件的均匀性和成品率。
当前，InGaP/GaAs成为GaAs系HBT的主流。与传统的AIGaAs/GaAs HBT相比，InGaP/GaAs HBT主要有以下优势：
1. In0.49Ga0.51P与GaAS晶格匹配,室温下禁带宽度达到1.91eV,击穿电压较大,从而有利于微波功率应用。
2. InGaP不含Al及相关缺陷,有较低的表面复合率、较少的深能级复合中心,使器件的稳定性和可靠性更好。
3. InGaP与GaAs之间更容易实现选择性腐蚀，器件制备工艺更稳定和易控。
由于GaAs HBT为纵向结构器件，因此，湿法腐蚀工艺是整个器件的关键工艺。事实上，InGaP化学性质稳定，集成电路产业中常见的酸碱中，一般采用浓盐酸+磷酸用于刻蚀InGaP，浓盐酸：磷酸比例为3:2~10:1，但是由于刻蚀速率过快，一般在100 Å/s以上。一般在HBT器件中，InGaP厚度为50 Å~5000 Å。
对HBT工艺而言，InGaP的刻蚀，一般是在前道工艺如GaAs刻蚀、SiN保护层刻蚀之后，由于GaAs一般采用湿法刻蚀，而SiN一般采用反应离子束刻蚀（RIE）等干法刻蚀方法，加上GaAs表面容易产生As/Ga氧化物，影响InGaP刻蚀速率，严重时刻蚀速率降低至10 Å /s以下。
发明内容
本发明实施例通过提供一种InGaP的湿法刻蚀方法，解决了现有技术中在刻蚀InGaP层时，由于前道工艺对InGaP层表面有影响，从而无法保证HBT工艺的顺利进行。
为了解决上述技术问题，本发明提供的一种InGaP的湿法刻蚀方法，包括如下步骤：
在衬底或外延层上生长InGaP层；
采用湿法刻蚀方法对衬底或外延层进行刻蚀，并在InGaP层上生长SiN层；
采用反应离子束刻蚀方法刻蚀SiN层；
采用稀盐酸清洗晶圆表面，去除表面氧化物薄层；
采用弱氨水清洗晶圆表面，去除稀盐酸处理晶圆表面后残留的H+离子，使得悬挂键挂上OH-；
采用浓盐酸与磷酸的混合酸液，刻蚀InGaP层；
采用弱氨水清洗晶圆表面，去除InGaP处理晶圆表面后残留的H+离子，使得悬挂键挂上OH-。
采用本发明中的一个或者多个技术方案，具有如下有益效果：
本发明采用的InGaP的湿法刻蚀方法，首先在衬底或者外延层上生长InGaP层，然后，采用湿法刻蚀方法对衬底或外延层进行刻蚀，并在该InGaP层上生长SiN层，接着，采用反应离子束刻蚀方法可是SiN层，然后，通过稀盐酸清洗晶圆表面，去除表面氧化物薄膜，采用若氨水清洗晶圆表面，去除稀盐酸处理晶圆表面后残留的H+离子，使得悬挂键挂上OH-，保护器件表面，然后，采用浓盐酸和磷酸的混合酸液，刻蚀InGaP层，最后采用弱氨水清洗晶圆表面，去除InGaP层处理晶圆表面后残留的H+离子，使得悬挂键挂上OH-，保护器件表面，从而有效地去除前道工艺对InGaP层表面的影响，保证HBT工艺的顺利进行。
附图说明
图1为本发明实施例中InGaP的湿法刻蚀方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种InGaP的湿法刻蚀方法，解决了现有技术中在刻蚀InGaP层时，由于前道工艺对InGaP层表面有影响，从而无法保证HBT工艺的顺利进行。
为了解决上述技术问题，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明。
本发明提供了一种InGaP的湿法刻蚀方法，如图1所示，包括：S101，在衬底或外延层上生长InGaP层，该衬底的材料为GaAs、InP、Si、SiC中的任意一种，该外延层具体为GaAs外延层、InP外延层中的任意一种，该InGaP层的厚度为100 Å~1μm。
接着，S102，采用湿法刻蚀方法对衬底或外延层进行刻蚀，并在InGaP层上生长SiN层，具体地，是采用化学气相沉积、反应溅射方法生长SiN层，控制温度在200℃~600℃，生成的SiN层厚度为200 Å~1μm。
然后，S103，采用反应离子束方法（RIE）刻蚀SiN层。
上述是在刻蚀InGaP层之前的前道工艺，由于该前道工艺对刻蚀InGaP层的效率有影响，因此，继续后续的处理步骤。
S104，采用稀盐酸清洗晶圆表面，去除表面氧化物薄层。其中，该稀盐酸中盐酸与水的质量浓度比的范围为1:500~1:10。
接着，执行S105，采用弱氨水清洗晶圆表面，去除稀盐酸处理晶圆表面后残留的H+离子，使得悬挂键挂上OH-，从而保护器件表面。该弱氨水中氨水与水的质量浓度比的范围为1:500~1:10。
然后，执行S106，采用浓盐酸与磷酸的混合酸液，刻蚀InGaP层。该浓盐酸和磷酸的混合酸液中浓盐酸与磷酸的质量浓度比范围为3：2~10：1。
最后，执行S107，采用弱氨水清洗晶圆表面，去除InGaP处理晶圆表面后残留的H+离子，使得悬挂键挂上OH-，从而保护器件表面。
通过上述的方案，采用弱氨水和稀盐酸，能够有效清除晶圆表面，保证InGaP的正常刻蚀。这样，避免前道工艺对InGaP层表面的影响，保证HBT工艺的顺利进行。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种InGaP的湿法刻蚀方法，其特征在于，包括如下步骤：
在衬底或外延层上生长InGaP层；
采用湿法刻蚀方法对衬底或外延层进行刻蚀，并在InGaP层上生长SiN层；
采用反应离子束刻蚀方法刻蚀SiN层；
采用稀盐酸清洗晶圆表面，去除表面氧化物薄层；
采用弱氨水清洗晶圆表面，去除稀盐酸处理晶圆表面后残留的H+离子，使得悬挂键挂上OH-；
采用浓盐酸与磷酸的混合酸液，刻蚀InGaP层；
采用弱氨水清洗晶圆表面，去除残留的H+离子，使得悬挂键挂上OH-。
2.根据权利要求1所述的InGaP的湿法刻蚀方法，其特征在于，所述衬底的材料为GaAs、InP、Si、SiC中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的InGaP的湿法刻蚀方法，其特征在于，所述外延层具体为GaAs外延层、InP外延层中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的InGaP的湿法刻蚀方法，其特征在于，所述InGaP层的厚度为100 Å~1μm。
5.根据权利要求1所述的InGaP的湿法刻蚀方法，其特征在于，所述在InGaP层上生长SiN层，具体为在InGaP层上采用化学气相沉积或反应溅射方法生长SiN层，控制温度在200℃~600℃，生成的SiN层厚度为200 Å~1μm。
6.根据权利要求1所述的InGaP的湿法刻蚀方法，其特征在于，所述稀盐酸中盐酸与水的质量浓度比的范围为1:500~1:10。
7.根据权利要求1所述的InGaP的湿法刻蚀方法，其特征在于，所述弱氨水中氨水与水的质量浓度比的范围为1:500~1:10。
8.根据权利要求1所述的InGaP的湿法刻蚀方法，其特征在于，所述浓盐酸与磷酸的混合酸液中，浓盐酸与磷酸的质量浓度比范围为3：2~10:1。
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