大部分形成在GaAs与In*Ga*P层之间的InGaAsP上的四元界面层的腐蚀化学制造技术

提供了一种用来腐蚀形成在异质结双极晶体管（ＨＢＴ）中的ＧａＡｓ层与ＩｎＧａＰ层之间的Ｉｎ↓［ｘ］Ｇａ↓［１－ｘ］Ａｓ↓［ｙ］Ｐ↓［１－ｙ］四元界面层的方法。根据此方法，采用对ＩｎＧａＰ有选择性的腐蚀剂腐蚀ＧａＡｓ层，暴露界面。然后采用对ＩｎＧａＰ有选择性的ＨＣｌ和Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］的稀释水溶液腐蚀界面。此方法提供的受控腐蚀使得能够以可以包含多个ＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ界面的改进的接近理想的设计来制造ＨＢＴ。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及到无机衬底的化学腐蚀，更确切地说是涉及到InGaAsP的四元界面层的化学腐蚀。
技术介绍
异质结双极晶体管(HBT)是性能非常高的晶体管，与常规双极晶体管不同，它用一种以上的半导体材料(因而称为“异质结”)构成。这些晶体管被构成为利用用来形成器件发射极、基极、以及收集极部分的半导体材料的不同带隙的优势。这种半导体材料包括n-AlGaAs/p-GaAs/n-GaAs或与Si组合的SiGe。可以用诸如分子束外延(MBE)或金属有机化学气相淀积(MOCVD)之类的高精度外延来形成HBT。目前，AlGaAs/GaAs HBT是半导体工业成长最块的部分。但在接下来的几年中，InGaP/GaAs技术由于其优越的电学特性和可靠性，可望取代AlGaAs/GaAs技术。这一事实已经在本
中得到承认。于是，例如U.S.6043520(Yamamoto)指出，Al从这些器件的发射极层和镇流电阻器层的消除，减少了晶体生长过程中被捕获的杂质的数量。这又防止了可能来自这些杂质的电流稳定性的退化，从而改善晶体管的可靠性。InGaP/GaAs基HBT还由于其组成材料的固有电子输运特性而提供了高速、低功率性能，这些特性包括高电子迁移率和高峰值电子漂移速度。而且，对于制造高速、高密度集成电路的没有严重电流增益退化的亚微米发射极器件来说，InGaP中的小的表面复合速度是有利的。此外，InP-基HBT由于其与长波长光学器件集成的能力而对于光电集成电路应用非常有吸引力。而且，InGaP/GaAs异质结比AlGaAs/GaAs系统更不容易氧化，便于InGaP HBT的再生长和器件加工。但为了充分发挥InGaP/GaAs技术的优点，必须开发其适用的加工技术，包括湿法腐蚀和干法腐蚀技术。由于InGaP需要在基极层顶部上以尽可能小的外加损伤被选择性地腐蚀，故在这些系统的制造中执行选择性湿法腐蚀。随后在基极表面上形成基极接触。由例如非选择性腐蚀引起的对基极表面的任何损伤，将使器件的性能和载流子寿命退化。发射极外延层可能相当复杂，要求包括界面层的多层选择性湿法腐蚀。包括湿法腐蚀和干法腐蚀的各种腐蚀系统，对于半导体
是众所周知的，且其中某些已经被用来制造包含GaAs和/或InGaP层的器件。于是，在存在InAlAs或InP的情况下，例如过氧化氢溶液已经被用来选择性地腐蚀InGaAs。还已知过氧化氢和酸被用于砷化镓的二步腐蚀过程中的各种方法。在这些方法中，酸和过氧化氢被应用于分立的步骤中，并在二种使用中小心地进行冲洗。在形成异质结双极半导体器件的一种已知的方法中，磷酸(H3PO4)和过氧化氢(H2O2)的水溶液被用来腐蚀覆盖InGaP发射极层的GaAs发射极钝化层。显然，此溶液不腐蚀InGaP，致使腐蚀停止于InGaP发射极层的表面处。还已知已经应用于n型砷化镓衬底的光化学腐蚀工艺。在某些这种工艺中，过氧化氢溶液已经被用来处理各种包含铝的III-V族化合物半导体。已经有一些建议即某些这种溶液通过加入HCl能够呈现酸性。不幸的是，由于缺少可靠地腐蚀InGaP/GaAs界面的商业上可行的工艺，故InGaP/GaAs基HBT的商业发展多年来受到了阻碍。虽然已知能够用来单独腐蚀InGaP或GaAs的工艺和化学，但当必须跨越InGaP/GaAs界面进行腐蚀时，腐蚀的质量和一致性就成了问题。因此，在本专利技术之前，难以在商业规模上可靠地制造InGaP/GaAs基HBT。特别是对于具有多个InGaP/GaAs界面的器件，情况更是如此。但这种多界面器件由于其提供的工艺灵活性而非常可取。借助于改变HBT的设计，使之避免InGaP/GaAs界面，或尽可能减小跨越这些界面的不均匀腐蚀，已经作出了一些尝试来避免这些问题。但这些方法倾向于折中对器件性能和可靠性至关重要的器件参数的设计，导致比理想特性差的功能较少的产品。于是，对于克服了这些不足的用来制造基于InGaP/GaAs的HBT，且使得能够制造更先进的接近理想设计的HBT的方法，存在着需求。以下所述的本专利技术满足了这些和其它的需求。
技术实现思路
本专利技术一般涉及到无机衬底的化学腐蚀。根据仔细的研究已经发现，跨越InGaP/GaAs界面的一致性能够受到沿界面存在的有问题的痕量InGaAsP的巨大影响。这些痕量InGaAsP能够出现变化的厚度，并以不同于下方衬底的速率腐蚀。结果，即使在同一批产品中，腐蚀时间也会逐个器件大范围变化，致使标准腐蚀时间的采用导致某些器件腐蚀不足而其它器件被过度腐蚀。而且，即使在单个器件中，InGaAsP形成的厚度不均匀性也可以导致腐蚀不足的某些界面部分和腐蚀过度的其它部分。意想不到的是已经发现，借助于采用此处所述的方法清除沿GaAs/InGaP界面出现的InGaAsP淀积物，这些不确定性能够被克服，并能够大幅度改善腐蚀的一致性。这样做的结果是能够大幅度改善跨越InGaP/GaAs界面的腐蚀一致性，从而能够采用标准的腐蚀时间。而且，能够根据本专利技术在商业规模上容易地制造HBT，且能够用可以包含多个GaAs/InGaP界面的更先进的接近理想的设计来制造这些器件。在一种情况下，本专利技术涉及到制造半导体器件的一种方法。根据此方法，衬底被制备，它包含含有GaAs的第一层和含有InGaP的第二层，其中，第一和第二层跨越含有InGaAsP的公共界面被接合。InGaAsP典型地具有化学式InxGa1-xAsyP1-y，其中0＜x，y＜1。同样，InGaP典型地可以具有一般化学式InxGa1-xP，其中0＜x＜1。衬底可以是诸如异质结双极晶体管之类的场效应晶体管。用第一液体组分，第一层被一直腐蚀到至少部分界面被暴露，然后用包含分布在液体媒质中的氧化剂的第二组分，暴露的界面被腐蚀。第一组分例如可以是H3PO4/HCl/H2O、柠檬酸/H2O2、或H3PO4/HCl，而第二组分例如可以是HCl/H2O2的水溶液。第二溶液最好是稀释的水溶液。第二溶液最好还对InGaP呈现腐蚀停止的行为。第二溶液在InGaP上停止腐蚀的能力，提供了明显的工艺灵活性，并得到用来确定发射极的更受到控制的方法。此方法还使得能够用包含多个GaAs/InGaP界面的更先进的接近理想的设计来制造HBT。在另一种情况下，本专利技术涉及到腐蚀衬底的一种方法，它包括提供包含InxGa1-xAsyP1-y形成物的衬底其中0＜x，y＜1，以及用包含分布在液体媒质中的氧化剂的组分腐蚀InGaAsP形成物的步骤。此组分最好是稀的酸性过氧化物溶液，例如稀释的HCl/H2O2的水溶液。衬底可以包含含有GaAs和InGaP的外延层，且这些外延层可以具有含InGaAsP的公共界面。在另一种情况下，本专利技术涉及到制造半导体器件的一种方法。根据此方法，III-V族化合物异质结构被制造，它包括具有不同组分的相邻的第一和第二外延层，且其中，第一和第二外延层分别包含GaAs和InGaP。第一和第二层之间排列有包含InGaAsP的界面。此异质结构经受选择性地腐蚀第一层的第一腐蚀剂，然后经受选择性地腐蚀界面的第二腐蚀剂。第二腐蚀剂包含过氧化氢的水溶液，且pH值小于7，优选约为5到小于7，更优选为大约5-6.5。下面更详细地来描述本专利技术的这些和其它情况。附图说明图1-2是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来制造半导体器件的方法，它包含下列步骤：提供包含含有ＧａＡｓ的第一层和含有ＩｎＧａＰ的第二层的衬底，其中，第一和第二层跨越含有ＩｎＧａＡｓＰ的公共界面而连结；用第一液体组分腐蚀第一层，直至至少部分界面被暴露；以及　 　用对ＩｎＧａＰ呈现腐蚀停止行为的第二组分腐蚀所述界面，此第二组分包含分布在液体媒质中的氧化剂。

【技术特征摘要】
US 2001-12-21 10/029,0931.一种用来制造半导体器件的方法，它包含下列步骤提供包含含有GaAs的第一层和含有InGaP的第二层的衬底，其中，第一和第二层跨越含有InGaAsP的公共界面而连结；用第一液体组分腐蚀第一层，直至至少部分界面被暴露；以及用对InGaP呈现腐蚀停止行为的第二组分腐蚀所述界面，此第二组分包含分布在液体媒质中的氧化剂。2.权利要求1的方法，其中，所述半导体器件是场效应晶体管。3.权利要求1的方法，其中，所述半导体器件是异质结双极晶体管。4.权利要求1的方法，其中，所述第二组分是包含HCl和H2O2的水溶液。5.权利要求4的方法，其中，所述第二组分是稀释的水溶液。6.权利要求4的方法，其中，所述溶液中H2O2对HCl的克分子比率约为约1∶20-约5∶4。7.权利要求4的方法，其中，所述溶液中H2O2对HCl的克分子比率约为约1∶12-约3∶4。8.权利要求4的方法，其中，所述溶液中H2O2对HCl的克分子比率约为约1∶12-约1∶4。9.权利要求1的方法，其中，所述InGaAsP具有化学式InxGa1-xAsyP(1-y)，其中0＜x，y＜1。10.权利要求1的方法，其中，InGaP具有化学式InxGa1-xP，其中0＜x＜1。11.权利要求1的方法，其中，所述液体媒质是水。12.权利要求1的方法，其中，所述第一组分对InGaP呈现腐蚀停止行为。13.权利要求1的方法，其中，所述第一和第二层是外延层。14.权利要求1的方法，其中，所述衬底具有多个含有InGaAsP的界面。15.权利要求14的方法，其中，所述多个界面中的每一个被包含GaAs的层限制在第一侧上，并被包含InGaP的层限制在第二侧上。16.权利要求1的方法，其中，所述第一和第二层基本上平行。17.权利要求1的方法，还包含用第三液体组分腐蚀第二层的步骤。18.权利要求17的方法，其中，所述第三组分包含H3PO4和HCl的混合物。19.一种制造半导体器件的方法，它包含提供III-V...

【专利技术属性】
技术研发人员：马里亚姆G撒达卡，乔纳森K阿布鲁维海，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]