EP1518266A1 - Method for producing a hetero-bipolar transistor and hetero-bipolar-transistor - Google Patents

Method for producing a hetero-bipolar transistor and hetero-bipolar-transistor

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Publication number
EP1518266A1
EP1518266A1 EP03732493A EP03732493A EP1518266A1 EP 1518266 A1 EP1518266 A1 EP 1518266A1 EP 03732493 A EP03732493 A EP 03732493A EP 03732493 A EP03732493 A EP 03732493A EP 1518266 A1 EP1518266 A1 EP 1518266A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
emitter
deposited
passivation layer
ledge
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03732493A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dag Behammer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
United Monolithic Semiconductors GmbH
Original Assignee
United Monolithic Semiconductors GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by United Monolithic Semiconductors GmbH filed Critical United Monolithic Semiconductors GmbH
Publication of EP1518266A1 publication Critical patent/EP1518266A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66234Bipolar junction transistors [BJT]
    • H01L29/6631Bipolar junction transistors [BJT] with an active layer made of a group 13/15 material
    • H01L29/66318Heterojunction transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73Bipolar junction transistors
    • H01L29/737Hetero-junction transistors
    • H01L29/7371Vertical transistors

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a hetero-bipolar transistor and a hetero-bipolar transistor.
  • Heterobipolar transistors in particular in GaAs-based compound semiconductor materials, typically have a relief structure with an emitter shape referred to as a mesa over a base layer, the contacts for controlling the base laterally from the emitter-mesa structure are spaced.
  • passivation of the semiconductor surface of the base layer between base contacts and emitter mesa with a semiconductor material depleted of charge carriers can significantly improve the long-term stability of the component properties, in particular the current gain.
  • a passivation layer is referred to in general for HBT and also in the following as a ledge.
  • the ledge consists of emitter semiconductor material, in the case of an emitter made up of a plurality of semiconductor layers, at least the material of the emitter layer immediately following the base layer and typically has a small layer thickness.
  • a method is known in which a lithographically structured metallic emitter contact as a mask for io- serves as reactive anisotropic etching of the emitter mesa, a thin residual layer of the emitter semiconductor material InGaP with a thickness of approximately 70 nm being left on the base layer consisting of GaAs on the side of the emitter mesa.
  • the structure of the ledge is defined in this residual layer, again using ion-reactive etching processes (RIE).
  • US Pat. No. 5,668,388 describes a particularly advantageous layer structure for the emitter of an HBT on GaAs which describes the highly selective etchability between GaAs and InGaP in a layer sequence with several GaAs
  • a first emitter layer made of InGaP with a layer thickness of approximately 30 nm is deposited on the GaAs base layer, which is covered by a GaAs layer only 5 nm thick and then further InGaP and GaAs layers.
  • the mesa structure is etched up to the very thin GaAs layer using a previously structured emitter-metal contact as an etching mask, with slight undercutting of the semiconductor layers under the contact metal layer.
  • the lateral structure of the ledge is then defined in a photoresist layer applied over the entire area, and the thin GaAs layer and the InGaP emitter layer are etched away in the regions not protected by photoresist.
  • a similar layer sequence with alternating GaAs and InGaP layers is in IEEE Device Letters, Vol. 17, No. 12, pp. 555-556, in order to laterally etch back the semiconductor layers of the emitter under the metallic emitter contact with alternating use of selective etchants, whereby under the masking metallic emitter contact a ledge and an emitter mesa etched back laterally compared to it are formed.
  • GaAs also has a lateral one Forms an etch stop for an enclosed InGaP layer.
  • the ledge is aligned in a self-adjusting manner with respect to the emitter without additional lithography steps, but the setting of the lateral dimensions poses problems due to the repeatedly used wet-chemical etching steps.
  • the metallic emitter contact also serves as a mask for subsequent vapor deposition of contact metal for the base contact.
  • a self-aligning alignment of the emitter contact and the base contacts of an HBT is also known from EP 0 480 803 B1, where a defined distance between the emitter mesa and the base contacts is set by lateral spacers on an emitter mesa. A lateral indentation in the spacer layers prevents short circuits between the emitter contact and the base contact.
  • the present invention is based on the object of specifying a method for producing an HBT (or a component of comparable design) and an HBT, in particular produced by such a method, with particularly good long-term stability of the component properties.
  • the method according to the invention with the early deposition of a passivation layer leads to advantageous component properties in that the passivation layer deposited on the ledge reliably prevents damage to the ledge layer or the interface of the ledge to the base layer in the following process steps.
  • the passivation layer is structured and, with this structure, serves as a mask for a subsequent etching of the ledge.
  • This etching of the ledge can advantageously be carried out using a gentle isotropic, in particular wet-chemical, etching process. den, so that damage to the exposed base layer can be excluded. It can be seen that HBT components produced in this way reproducibly have very good long-term stability of the electrical component properties.
  • the passivation layer preferably remains permanently on the ledge, so that it is reliably protected against damage in subsequent process steps.
  • nitride in particular Si 3 N
  • a semiconductor etching stop layer for the ledge region that covers it and can be selectively etched on this ledge stop layer.
  • Nitride adheres very well to the semiconductor surface, so that there is no gap formation between the semiconductor layer and the passivation layer, which could lead to an uncontrolled and / or uneven etching of the ledge under the passivation layer.
  • the passivation layer can also, e.g. B.
  • nitride and oxide which are preferably deposited one after the other in partial layers, preferably the material adhering better to the semiconductor material, in the example nitride being deposited first, ie directly on the semiconductor surface.
  • the passivation layer is advantageously also deposited on the vertical flanks of the emitter mesa, for example in an essentially isotropic process such as a gas phase deposition CVD, so that the structure of the mesa remains uninfluenced by the crystal-gentle, in particular wet-chemical etching of the ledge layer and subsequent process steps.
  • the passivation layer can be structured using a photolithographically produced mask, which can also serve as a mask for producing metallic base contacts in a lift-off process.
  • a cover layer of the emitter mesa which also serves in particular as a first mask for structuring the emitter mesa in a preceding step, is preferably used as a second mask or as a basis for the second mask for structuring the passivation layer.
  • the use of the cover layer as a mask for structuring the passivation layer, which in turn masks the etching of the ledge, means that the semiconductor emitter mesa has a lateral indentation under the cover layer, which has essentially the lateral dimension of the ledge.
  • the use of the structured cover layer for the first and the second mask leads to a particularly symmetrical and / or uniform and precisely adjustable dimensioning of the ledge due to the self-aligned alignment using an essentially anisotropic etching process, which is particularly advantageous for long-term stable properties of the ledges produced in this way Components proves.
  • the space surrounded on several sides by the cover layer, semiconductor emitter mesa and ledge is, according to an advantageous development, permanently filled with a defined dielectric, in particular a polymer, preferably BGB (benzocyclobutene), in order to avoid the uncontrolled deposition of materials from subsequent process steps.
  • a metallic emitter contact can serve as the cover layer in a manner known per se from the prior art, in particular when it is implemented with a photolithographic second mask.
  • the cover layer is preferably not formed by the metallic emitter contact, but rather by a dielectric layer, preferably an oxide, deposited thereon, which after initial structuring is separated from the following etching steps in the remains essentially unaffected.
  • the dielectric cover layer enables the generation of a lateral indentation by under-etching with particularly high precision by selective etching of the metallic emitter contact layer and the structuring of the emitter semiconductor layers with essentially the lateral structures of the metallic contact, which is then only slightly under-etched in the semiconductor layers.
  • this minimizes electrochemical influences of the metal layers, which only offer the side flanks as contact surfaces with a wet chemical etchant.
  • the lateral structures of the emitter semiconductor layers which in this respect serve as an etching mask for the emitter semiconductor layers, which are preferably wet chemical etching, are reached, further undercutting of the lateral structure of the metallic contact in the emitter semiconductor layers can be kept very low , so that fluctuations in the lateral structure of the emitter semiconductor layers due to insufficiently controllable etching rate or in particular due to etching rate dependent on the crystal direction can be largely avoided or kept to a minimum and the lateral indentation determined by the underetching of the dielectric cover layer in the metallic contact layer and thus also the lateral extension of the ledge away from the emitter mesa can be precisely adjusted.
  • a protective layer in an intermediate step, in particular after the emitter semiconductor mesa has largely been completed, which in subsequent steps protects the already etched structure from renewed exposure to an etchant and can be removed again before the passivation layer is deposited ,
  • a protective layer can be produced without additional masking.
  • the semiconductor layers 2 to 10 on the GaAs substrate 1 form the vertical profile of an HBT, 2 the highly doped subcollector, 3 an InGaP stop layer, 4 the low-doped collector, 5 the base, 6 the InGaP emitter, 7 a very thin one GaAs stop layer, 8 an InGaP stop layer, which can also be used as a ballast resistor with increased thickness, 9 and 10 represent the GaAs / InGaAs emitter contact, which ends in 10 with a highly doped InGaAs layer (FIG. 1a).
  • the metallic contact layer 11 and the likewise metallic contact reinforcement 12 are applied (FIG. 1b).
  • Sputtered diffusion barriers such as WTiN, WSiN, TaN or WTiSiN are preferably used.
  • the double layer consisting of 11 and 12 should have a low mechanical tension, have good adhesion properties on InGaAs and can preferably be structured in a fluorine-based plasma.
  • the lacquer mask 14 (FIGS. 1c, d) produces a first mask structure 13a in this oxide layer, which then masks the etching of the metal layers 12 and 11 (FIGS. 1e, f).
  • the overhanging structure shown in FIG. 1g Due to the different lateral etching rates of the layers 11-13 depending on the etching parameters with a low la- When the oxide 13a is removed generally, the overhanging structure shown in FIG.
  • the lateral etching of the metallic layers 11 and 12 is direction-independent and easy to control, so that the degree of undercut can be set precisely.
  • the semiconductor emitter mesa in the layers 9 and 10 is preferably structured by wet chemical means (FIG. 1g).
  • the metal layers 11a, 12a remain essentially unchanged. This etching process takes place selectively to the InGaP layer 8, which is retained over the entire area.
  • the etching proceeds, in a manner known per se, preferably much faster perpendicular to the layer plane than in the layer plane.
  • a complete etching of the layers 9 and 10 in areas not covered by the metal layer 11 can be reliably achieved by specifying the time and / or optical observation of the etching progress, and at the same time it can be ensured that the semiconductor layers 9, 10 are only slight show further undercutting of the metal layer 11 and essentially follow its precisely adjustable lateral structure.
  • the photoresist mask 17 in FIG. 1 h protects the flanks of the layers 9a and 10a of the emitter mesa, which have been etched up to that point, from a lateral etching attack.
  • the InGaP layer 8 is subsequently wet-chemically, for. B. selectively etched in HCI to the GaAs layers 7 and 9a, the lateral undercut in the InGaP etching being very high and the protective layer 17 being severely underetched.
  • the lateral removal of the layer 8 automatically stops in a known manner on the GaAs layer 9a (FIG. 1 i).
  • a double layer (15, 16) consisting of SiN and SiO 2 becomes isotropic, preferably in a plasma separator - Application applied (Fig. 1j).
  • this double layer is removed with the cover layer structure 13b widened laterally by the passivation layer 15, 16 as a mask, with the overhang of 13b, there is no removal, so that the lateral structure designated 15a, 16a is formed in the double layer 15, 16 above the semiconductor layers 6, 7, the course of which depends essentially on the shape of the oxide mask 13a with the widening through the passivation layer 15, 16.
  • the GaAs layer 7 acts as a vertical etching stop.
  • the structure of 7a and 6a from 6 and 7 is then etched using the known methods for wet chemical etching of GaAs and InGaP (FIG. 11).
  • the etching is preferably carried out selectively in two steps, the GaAs layer 7 being removed in a first step and the undercut ⁇ of the mask ⁇ 5a remaining small owing to its very small thickness.
  • the etching of the InGaP layer 6 preferably takes place again using HCI, so that the GaAs layer 7a again acts as a lateral etching stop.
  • the emitter is now in the area of 8a, while the area outside is defined as a ledge.
  • the ledge with semiconductor layers 6a, 7a has a very uniform lateral extension, which is primarily determined by the initial underetching of the oxide mask 13a during the manufacture of the mesa, against the mesa due to this self-aligning manufacture to the emitter mesa.
  • FIG. 2a The process stage of FIG. 1g is taken up in FIG. 2a.
  • the photoresist layer 17 shown in FIGS. 1 h and 1i is replaced in FIG. 2 b by the self-aligned photoresist spacers 21 as a protective layer.
  • the photoresist is applied over the entire surface and exposed by flood exposure.
  • the oxide mask 13a is transparent for this exposure.
  • the metal layers 11a and 12a overhanging the semiconductor layers 9a and 10a provide protection against exposure of the photoresist on the flanks of 9a and 10a, which after development leads to the photoresist remaining on these flanks as a protective layer (FIG.
  • the resist spacers 21 protect following the etching of the InGaP layer 8, the InGaAs contact layer 10a before a lateral attack of the concentrated HCI (FIG. 2c).
  • the further process sequence corresponds to the previous embodiment.
  • the masking of a protective layer covering the semiconductor layers 9a, 10a, here the photoresist layer 21, by the metallic contact layer is generally of particular advantage for producing a protective layer on the lateral flanks of an emitter mesa.
  • BCB is, for example, spun on in liquid form, solidified at elevated temperature, planarized (18 in FIG. 2d) and removed again by etching outside the cavity, so that permanent filling 18a with BCB remains.
  • the filling of the cavity which can also be inserted in the process sequence according to FIG. 1, ensures that no lacquer or chemical residues remain in this area in later process steps, which may influence the component properties.
  • the oxide layer 13 is structured only slightly larger than the intended lateral dimension of the emitter semiconductor mesa in the form 13c and in the metallic layers 12c, 11c and the semiconductor layers 10c, 9c and 8c only underetched with slight lateral indentation, as illustrated in FIG. 3a.
  • a passivation layer 15, again preferably made of nitride, is deposited over the entire surface of this mesa structure and the layer 7 exposed in the process.
  • the structure 15c of the passivation layer serves as a mask for producing the ledge 6c, 7c in the semiconductor layers 6 and 7.
  • the ledge structure is not self-aligned with the emitter mesa (FIG. 3c).
  • a metal layer 20 is deposited over the entire surface, which forms the metallic base contacts 20c on the semiconductor layer 5 (FIG. 3d).
  • the base contacts extend up to the structure 15c of the passivation layer.
  • the metal layer deposited on the photoresist mask 20 is removed (FIG. 3e).
  • the photoresist mask 19 has a slight overhang and side flanks drawn in downwards.
  • the structure 15a in the passivation layer can also slightly recede against the vertical projection of the photoresist mask, which can be achieved by weakening the anisotropy during the etching of the passivation layer.

Abstract

The invention relates to a hetero-bipolar transistor on Ga-As basis which has an advantageous design and to a method for producing the same which allows production of inexpensive and long-term stable components.

Description

Bezeichnung der Erfindung Name of the invention
Verfahren zur Herstellung eines Hetero-Bipolar-Transistors und Hetero- Bipolar-Transistor.Process for producing a hetero-bipolar transistor and hetero-bipolar transistor.
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hetero-Bipolar- Transistors sowie einen Hetero-Bipolar-Transistor.The invention relates to a method for producing a hetero-bipolar transistor and a hetero-bipolar transistor.
Hetero-Bipolar-Tranistoren (HBT), insbesondere in Verbindungshalbleitermaterialien auf GaAs-Basis, weisen typischerweise eine Relief Struktur mit einer als Mesa bezeichneten Emitterform über einer Basisschicht auf, wobei die Kon- takte zur Ansteuerung der Basis seitlich von der Emitter-Mesa-Struktur beabstandet sind.Heterobipolar transistors (HBT), in particular in GaAs-based compound semiconductor materials, typically have a relief structure with an emitter shape referred to as a mesa over a base layer, the contacts for controlling the base laterally from the emitter-mesa structure are spaced.
Es ist bekannt, dass durch Passivierung der Halbleiteroberfläche der Basisschicht zwischen Basiskontakten und Emittermesa mit einem ladungsträger- verarmten Halbieitermaterial die Langzeitstabilität der Bauelementeigenschaften, insbesondere der Stromverstärkung wesentlich verbessert werden kann. Eine solche Passivierungsschicht wird für HBT allgemein und auch im folgenden als Ledge bezeichnet. Der Ledge besteht dabei im Regelfall aus Emitter- Halbleitermaterial, bei einem aus mehreren Halbleiterschichten aufgebauten Emitter wenigstens aus dem Material der unmittelbar auf die Basisschicht folgenden Emitterschicht und weist typischerweise eine geringe Schichtdicke auf.It is known that passivation of the semiconductor surface of the base layer between base contacts and emitter mesa with a semiconductor material depleted of charge carriers can significantly improve the long-term stability of the component properties, in particular the current gain. Such a passivation layer is referred to in general for HBT and also in the following as a ledge. As a rule, the ledge consists of emitter semiconductor material, in the case of an emitter made up of a plurality of semiconductor layers, at least the material of the emitter layer immediately following the base layer and typically has a small layer thickness.
Aus der US 5 298439 ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei welchem ein lithographisch strukturierter metallischer Emitterkontakt als Maske zur io- nenreaktiven anisotropen Ätzung der Emittermesa dient, wobei seitlich der Emittermesa eine dünne Restschicht des Emitter-Halbleitermaterials InGaP mit einer Dicke von ca. 70 nm auf der aus GaAs bestehenden Basisschicht belassen wird. In weiteren lithographischen Schritten wird in dieser Restschicht die Struktur des Ledge definiert, wobei wiederum ionenreaktive Ätzverfahren (RIE) zum Einsatz kommen.From US 5 298439, for example, a method is known in which a lithographically structured metallic emitter contact as a mask for io- serves as reactive anisotropic etching of the emitter mesa, a thin residual layer of the emitter semiconductor material InGaP with a thickness of approximately 70 nm being left on the base layer consisting of GaAs on the side of the emitter mesa. In further lithographic steps, the structure of the ledge is defined in this residual layer, again using ion-reactive etching processes (RIE).
In der US 5 668 388 ist ein besonders vorteilhafter Schichtaufbau für den Emitter eines HBT auf GaAs beschrieben, welcher die hochselektive Ätzbarkeit zwischen GaAs und InGaP in einer Schichtenfolge mit mehreren GaAs-US Pat. No. 5,668,388 describes a particularly advantageous layer structure for the emitter of an HBT on GaAs which describes the highly selective etchability between GaAs and InGaP in a layer sequence with several GaAs
Schichten und mehreren InGaP-Schichten ausnutzt. Insbesondere wird auf der GaAs-Basisschicht eine erste Emitterschicht aus InGaP mit einer Schichtdicke von ca. 30 nm abgeschieden, welche von einer nur 5 nm dicken GaAs-Schicht und danach weiteren InGaP- und GaAs-Schichten bedeckt ist. In einem ersten Schritt wird die Mesa-Struktur unter Verwendung eines zuvor strukturierten Emitter-Metallkontakts als Ätzmaske bis zu der sehr dünnen GaAs-Schicht geätzt, wobei eine leichte Unterätzung der Halbleiterschichten unter der Kontaktmetallschicht auftritt. Nachfolgend wird in einer ganzflächig aufgebrachten Photolackschicht die laterale Struktur des Ledge definiert und die dünne GaAs- Schicht und die InGaP-Emitterschicht werden in den nicht von Photolack geschützten Bereichen weggeätzt.Layers and several InGaP layers. In particular, a first emitter layer made of InGaP with a layer thickness of approximately 30 nm is deposited on the GaAs base layer, which is covered by a GaAs layer only 5 nm thick and then further InGaP and GaAs layers. In a first step, the mesa structure is etched up to the very thin GaAs layer using a previously structured emitter-metal contact as an etching mask, with slight undercutting of the semiconductor layers under the contact metal layer. The lateral structure of the ledge is then defined in a photoresist layer applied over the entire area, and the thin GaAs layer and the InGaP emitter layer are etched away in the regions not protected by photoresist.
Eine ähnliche Schichtenfolge mit abwechselnden GaAs- und InGaP-Schichten ist in IEEE Device Letters, Vol. 17, No. 12, S. 555-556 zugrunde gelegt, um unter dem metallischen Emitterkontakt mit wechselndem Einsatz selektiver Ätzmittel nasschemisch die Halbleiterschichten des Emitters lateral zurückzuät- zen, wobei unter dem maskierenden metallischen Emitterkontakt ein Ledge und eine gegenüber diesem weiter lateral zurückgeätzte Emitter-Mesa entstehen. Dabei wird insbesondere auch ausgenutzt, dass GaAs auch einen lateralen Ätzstop für eine eingeschlossene InGaP-Schicht bildet. Bei diesem Verfahren wird der Ledge ohne zusätzliche Lithographieschritte selbstjustierend zum Emitter ausgerichtet, wobei aber die Einstellung der lateralen Dimensionen durch die wiederholt angewandten nasschemischen Ätzschritte Probleme auf- wirft. Der metallische Emitterkontakt dient zugleich als Maske für eine nachfolgende Aufdampfung von Kontaktmetall für den Basiskontakt. Eine selbstjustierende Ausrichtung von Emitterkontakt und Basiskontakten eines HBT ist auch aus der EP 0 480 803 B1 bekannt, wo durch seitliche Spacer an einer Emittermesa ein definierter Abstand von Emittermesa und Basiskontakten eingestellt wird. Ein seitlicher Einzug in den Spacerschichten verhindert Kurzschlüsse zwischen Emitterkontakt und Basiskontakt.A similar layer sequence with alternating GaAs and InGaP layers is in IEEE Device Letters, Vol. 17, No. 12, pp. 555-556, in order to laterally etch back the semiconductor layers of the emitter under the metallic emitter contact with alternating use of selective etchants, whereby under the masking metallic emitter contact a ledge and an emitter mesa etched back laterally compared to it are formed. It is particularly used here that GaAs also has a lateral one Forms an etch stop for an enclosed InGaP layer. In this method, the ledge is aligned in a self-adjusting manner with respect to the emitter without additional lithography steps, but the setting of the lateral dimensions poses problems due to the repeatedly used wet-chemical etching steps. The metallic emitter contact also serves as a mask for subsequent vapor deposition of contact metal for the base contact. A self-aligning alignment of the emitter contact and the base contacts of an HBT is also known from EP 0 480 803 B1, where a defined distance between the emitter mesa and the base contacts is set by lateral spacers on an emitter mesa. A lateral indentation in the spacer layers prevents short circuits between the emitter contact and the base contact.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines HBT (oder eines vergleichbar aufgebauten Bauelements) sowie einen insbesondere nach einem solchen Verfahren hergestellten HBT mit besonders guter Langzeitstabilität der Bauelementeigenschaften anzugeben.The present invention is based on the object of specifying a method for producing an HBT (or a component of comparable design) and an HBT, in particular produced by such a method, with particularly good long-term stability of the component properties.
Erfindungsgemäße Lösungen sind in den unabhängigen Patentansprüchen beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltun- gen und Weiterbildungen der Erfindung.Solutions according to the invention are described in the independent patent claims. The dependent claims contain advantageous refinements and developments of the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit der frühzeitigen Abscheidung einer Pas- sivierungsschicht führt zu vorteilhaften Bauelementeigenschaften, indem die auf dem Ledge abgeschiedene Passivierungsschicht eine Schädigung der Led- ge-Schicht bzw. der Grenzfläche des Ledge zur Basisschicht in folgenden Prozessschritten zuverlässig verhindert. Die Passivierungsschicht wird strukturiert und dient mit dieser Struktur als Maske für eine nachfolgende Ätzung des Ledge. Diese Ätzung des Ledge kann dabei vorteilhafterweise mit einem schonenden isotropen, insbesondere nasschemischen Ätzverfahren durchgeführt wer- den, so dass eine Schädigung der dabei freigelegten Basisschicht ausgeschlossen werden kann. Es zeigt sich, dass auf diese Weise hergestellte HBT- Bauelemente reproduzierbar eine sehr gute Langzeitstabilität der elektrischen Bauelementeigenschaften aufweisen. Die Passivierungsschicht verbleibt vor- zugsweise dauerhaft auf dem Ledge, so dass dieser in nachfolgenden Prozessschritten zuverlässig gegen Schädigungen geschützt ist.The method according to the invention with the early deposition of a passivation layer leads to advantageous component properties in that the passivation layer deposited on the ledge reliably prevents damage to the ledge layer or the interface of the ledge to the base layer in the following process steps. The passivation layer is structured and, with this structure, serves as a mask for a subsequent etching of the ledge. This etching of the ledge can advantageously be carried out using a gentle isotropic, in particular wet-chemical, etching process. den, so that damage to the exposed base layer can be excluded. It can be seen that HBT components produced in this way reproducibly have very good long-term stability of the electrical component properties. The passivation layer preferably remains permanently on the ledge, so that it is reliably protected against damage in subsequent process steps.
Für die Passivierungsschicht wird vorteilhafterweise Nitrid, insbesondere Si3N auf der Ledge-Schicht bzw. bei der besonders vorteilhaften Kombination der ersten Emitterschicht mit einer diese abdeckenden und zu dieser selektiv ätzbaren Halbleiter-Ätzstopschicht für den Ledge-Bereich auf dieser Ätztstopschicht abgeschieden. Nitrid haftet sehr gut auf der Halbleiteroberfläche, so dass keine Spaltbildung zwischen Halbleiterschicht und Passivierungsschicht auftritt, welche zu einer unkontrollierten und/oder ungleichmäßigen Ät- zung des Ledge unter der Passivierungsschicht führen könnte. Die Passivierungsschicht kann auch, z. B. um ein schnelleres Schichtwachstum zu erreichen, aus unterschiedlichen, vorzugsweise in Teilschichten nacheinander abgeschiedenen Materialien, beispielsweise Nitrid und Oxid bestehen, wobei vorzugsweise das besser auf dem Halbleitermaterial haftende Material, im Bei- spielsfall Nitrid zuerst, d. h. unmittelbar auf der Halbleiteroberfläche abgeschieden wird.For the passivation layer, nitride, in particular Si 3 N, is advantageously deposited on the ledge layer or, in the particularly advantageous combination of the first emitter layer, with a semiconductor etching stop layer for the ledge region that covers it and can be selectively etched on this ledge stop layer. Nitride adheres very well to the semiconductor surface, so that there is no gap formation between the semiconductor layer and the passivation layer, which could lead to an uncontrolled and / or uneven etching of the ledge under the passivation layer. The passivation layer can also, e.g. B. in order to achieve faster layer growth, consist of different materials, for example nitride and oxide, which are preferably deposited one after the other in partial layers, preferably the material adhering better to the semiconductor material, in the example nitride being deposited first, ie directly on the semiconductor surface.
Die Passivierungsschicht wird vorteilhafterweise auch an den vertikalen Flanken der Emittermesa abgeschieden, beispielsweise in einem im wesentlichen isotropen Prozess wie einer Gasphasenabscheidung CVD, so dass die Struktur der Mesa durch die kristallschonende, insbesondere nasschemische Ätzung der Ledge-Schicht und nachfolgende Prozessschritte unbeeinflusst bleibt. Die Strukturierung der Passivierungsschicht kann in einer ersten Ausführungsform unter Einsatz einer photolithographisch erzeugten Maske erfolgen, welche zugleich auch als Maske zur Erzeugung von metallischen Basiskontakten in einem Lift-off-Prozess dienen kann. Vorzugsweise wird jedoch eine Deck- Schicht der Emittermesa, welche insbesondere auch als erste Maske für die Strukturierung der Emittermesa in einem vorausgehenden Schritt dient, als zweite Maske oder als Grundlage für die zweite Maske zur Strukturierung der Passivierungsschicht eingesetzt. Der Einsatz der Deckschicht als Maske zur Strukturierung der Passivierungsschicht, welche wiederum die Ätzung des Led- ge maskiert, bedingt, dass die Halbleiter-Emittermesa unter der Deckschicht einen lateralen Einzug aufweist, welcher im wesentlichen das laterale Maß des Ledge besitzt. Die Verwendung der strukturierten Deckschicht für die erste und die zweite Maske führt durch die selbstjustierte Ausrichtung unter Einsatz eines im wesentlichen anisotropen Ätzverfahrens zu einer besonders symmetrischen und/oder gleichmäßigen und präzis einstellbaren Dimensionierung des Ledge, was sich als besonders vorteilhaft für langzeitstabile Eigenschaften der derart hergestellten Bauelemente erweist. Der von Deckschicht, Halbleiter- Emittermesa und Ledge mehrseitig umgebene Raum wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung mit einem definierten Dielektrikum, insbesondere einem Polymer, vorzugsweise BGB (Benzocyclobuten) dauerhaft aufgefüllt, um die unkontrollierte Abscheidung von Materialien aus nachfolgenden Prozessschritten zu vermeiden.The passivation layer is advantageously also deposited on the vertical flanks of the emitter mesa, for example in an essentially isotropic process such as a gas phase deposition CVD, so that the structure of the mesa remains uninfluenced by the crystal-gentle, in particular wet-chemical etching of the ledge layer and subsequent process steps. In a first embodiment, the passivation layer can be structured using a photolithographically produced mask, which can also serve as a mask for producing metallic base contacts in a lift-off process. However, a cover layer of the emitter mesa, which also serves in particular as a first mask for structuring the emitter mesa in a preceding step, is preferably used as a second mask or as a basis for the second mask for structuring the passivation layer. The use of the cover layer as a mask for structuring the passivation layer, which in turn masks the etching of the ledge, means that the semiconductor emitter mesa has a lateral indentation under the cover layer, which has essentially the lateral dimension of the ledge. The use of the structured cover layer for the first and the second mask leads to a particularly symmetrical and / or uniform and precisely adjustable dimensioning of the ledge due to the self-aligned alignment using an essentially anisotropic etching process, which is particularly advantageous for long-term stable properties of the ledges produced in this way Components proves. The space surrounded on several sides by the cover layer, semiconductor emitter mesa and ledge is, according to an advantageous development, permanently filled with a defined dielectric, in particular a polymer, preferably BGB (benzocyclobutene), in order to avoid the uncontrolled deposition of materials from subsequent process steps.
Als Deckschicht kann in an sich aus dem Stand der Technik der Technik be- kannter Weise ein metallischer Emitterkontakt dienen, insbesondere bei der Ausführung mit photolithographischer zweiter Maske. Bevorzugt wird die Deckschicht aber nicht durch den metallischen Emitterkontakt, sondern durch eine auf diesem abgeschiedene dielektrische Schicht, vorzugsweise ein Oxid gebildet, welche nach anfänglicher Strukturierung von den folgenden Ätzschritten im wesentlichen unbeeinflusst bleibt. Die dielektrische Deckschicht ermöglicht die Erzeugung eines lateralen Einzugs durch Unterätzen mit besonders hoher Präzision durch selektives Ätzen der metallischen Emitterkontaktschicht und die Strukturierung der Emitter-Halbleiterschichten mit im wesentlichen den lateralen Strukturen des metallischen Kontakts, welcher dann in den Halbleiterschichten nur gering unterätzt wird. Hierdurch werden zum einen elektrochemische Einflüsse der Metallschichten, welche nur die Seitenflanken als Kontaktflächen zu einem nasschemischen Ätzmittel bieten, minimiert. Zum anderen kann durch die automatische Verlangsamung der Ätzrate der Emitterhalbleiterschichten bei Erreichen der lateralen Strukturen des insoweit als Ätzmaske für die Emitter- Halbleiterschichten bei deren vorzugsweise nasschemischer Ätzung dienenden Emittefkbntakts clie weitere Unterätzung der lateralen Struktur des metallischen Kontakts in den Emitter-Halbleiterschichten sehr gering gehalten werden, so dass Schwankungen der lateralen Struktur der Emitter-Halbleiterschichten auf- grund von unzureichend kontrollierbarer Ätzrate oder insbesondere aufgrund von kristallrichtungsabhängiger Ätzrate weitgehend vermieden bzw. gering gehalten werden können und der durch die Unterätzung der dielektrischen Deckschicht in der metallischen Kontaktschicht bestimmte laterale Einzug und damit auch die laterale Erstreckung der Ledge von der Emittermesa weg präzise ein- stellbar ist.A metallic emitter contact can serve as the cover layer in a manner known per se from the prior art, in particular when it is implemented with a photolithographic second mask. However, the cover layer is preferably not formed by the metallic emitter contact, but rather by a dielectric layer, preferably an oxide, deposited thereon, which after initial structuring is separated from the following etching steps in the remains essentially unaffected. The dielectric cover layer enables the generation of a lateral indentation by under-etching with particularly high precision by selective etching of the metallic emitter contact layer and the structuring of the emitter semiconductor layers with essentially the lateral structures of the metallic contact, which is then only slightly under-etched in the semiconductor layers. On the one hand, this minimizes electrochemical influences of the metal layers, which only offer the side flanks as contact surfaces with a wet chemical etchant. On the other hand, by automatically slowing down the etching rate of the emitter semiconductor layers when the lateral structures of the emitter semiconductor layers, which in this respect serve as an etching mask for the emitter semiconductor layers, which are preferably wet chemical etching, are reached, further undercutting of the lateral structure of the metallic contact in the emitter semiconductor layers can be kept very low , so that fluctuations in the lateral structure of the emitter semiconductor layers due to insufficiently controllable etching rate or in particular due to etching rate dependent on the crystal direction can be largely avoided or kept to a minimum and the lateral indentation determined by the underetching of the dielectric cover layer in the metallic contact layer and thus also the lateral extension of the ledge away from the emitter mesa can be precisely adjusted.
Je nach Schichtaufbau des Emitters kann es vorteilhaft sein, in einem Zwischenschritt, insbesondere nach weitgehender Fertigstellung der Emitter- Halbleitermesa, eine Schutzschicht abzuscheiden, welche die bereits geätzte Struktur in nachfolgenden Schritten vor erneuter Einwirkung eines Ätzmittels schützt und vor Abscheiden der Passivierungsschicht wieder entfernt werden kann. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann eine solche Schutzschicht ohne zusätzliche Maskierung erzeugt werden. Die Erfindung ist nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigtDepending on the layer structure of the emitter, it may be advantageous to deposit a protective layer in an intermediate step, in particular after the emitter semiconductor mesa has largely been completed, which in subsequent steps protects the already etched structure from renewed exposure to an etchant and can be removed again before the passivation layer is deposited , In an advantageous embodiment, such a protective layer can be produced without additional masking. The invention is illustrated in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments with reference to the figures. It shows
Fig. 1 eine erste vorteilhafte Prozessfolge,1 shows a first advantageous process sequence,
Fig. 2 eine bevorzugte Prozessfolge,2 shows a preferred process sequence,
Fig. 3 eine weitere vorteilhafte Prozessfolge.3 shows a further advantageous process sequence.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele wird von einer besonders vorteilhaften Schichtenfolge ausgegangen, welche auch bereits in der eingangs genannten US 5 668 388 angegeben ist. Dabei bilden die Halbleiterschichten 2 bis 10 auf dem GaAs-Substrat 1 das Vertikalprofil eines HBT, wobei 2 den hochdotierten Subkollektor, 3 eine InGaP Stopschicht, 4 den nied- rig dotierten Kollektor, 5 die Basis, 6 den InGaP Emitter, 7 eine sehr dünne GaAs Stopschicht, 8 eine InGaP Stopschicht, die bei erhöhter Dicke auch als Ballastwiderstand verwendet werden kann, 9 und 10 den GaAs/InGaAs- Emitterkontakt, der in 10 mit einer hochdotierten InGaAs Schicht endet (Fig. 1a), darstellen. Nach einer nasschemischen Vorbehandlung wird die metalli- sehe Kontaktschicht 11 und die ebenfalls metallische Kontaktverstärkung 12 aufgebracht (Fig. 1b). Vorzugsweise werden gesputterte Diffusionsbarrieren wie WTiN, WSiN, TaN oder WTiSiN eingesetzt. Die aus 11 und 12 bestehende Doppelschicht sollte eine geringe mechanische Verspannung aufweisen, gute Haftungseigenschaften auf InGaAs besitzen und ist vorzugsweise in einem auf Fluor basierenden Plasma strukturierbar. Nach Abscheidung der Oxidschicht 13 erfolgt mittels der Lackmaske 14 (Fig. 1c, d) die Erzeugung einer ersten Maskenstruktur 13a in dieser Oxidschicht, welche anschließend die Ätzung der Metallschichten 12 und 11 maskiert (Fig. 1e, f). Durch die je nach Ätzparametern unterschiedlichen lateralen Ätzraten der Schichten 11-13 mit geringem la- teralem Abtrag des Oxids 13a entsteht die in Fig. 1f gezeigte überhängende Struktur. Die laterale Ätzung der metallischen Schichten 11 und 12 ist richtungsunabhängig und gut kontrollierbar, so dass das Maß der Unterätzung präzis einstellbar ist. Nach Entfernung des Fotolackes wird die Halbleiter- Emittermesa in den Schichten 9 und 10 vorzugsweise nasschemisch strukturiert (Fig. 1g). Die Metallschichten 11a, 12a bleiben dabei im wesentlichen unverändert erhalten. Dieser Ätzvorgang erfolgt selektiv zu der InGaP Schicht 8, die ganzflächig erhalten bleibt. Bei der nasschemischen Ätzung der Halbleiter- Schichten 9 und 10 schreitet vorzugsweise in an sich bekannter Art die Ätzung senkrecht zur Schichtebene wesentlich schneller voran als in der Schichtebene. Hierbei kann durch Zeitvorgabe und/oder optischer Beobachtung des Ätzfort- schfitts eine vollständige Ätzung der Schichten~9~und 10 in nicht von der Me- - tallschicht 11 abgedeckten Bereichen zuverlässig erreicht und zugleich gewährleistet werden, dass die Halbleiterschichten 9, 10 nur eine geringe weitere Unterätzung der Metallschicht 11 zeigen und im wesentlichen deren präzise einstellbarer lateraler Struktur folgen.In the following description of the exemplary embodiments, a particularly advantageous layer sequence is assumed, which is also specified in US Pat. No. 5,668,388 mentioned at the beginning. The semiconductor layers 2 to 10 on the GaAs substrate 1 form the vertical profile of an HBT, 2 the highly doped subcollector, 3 an InGaP stop layer, 4 the low-doped collector, 5 the base, 6 the InGaP emitter, 7 a very thin one GaAs stop layer, 8 an InGaP stop layer, which can also be used as a ballast resistor with increased thickness, 9 and 10 represent the GaAs / InGaAs emitter contact, which ends in 10 with a highly doped InGaAs layer (FIG. 1a). After a wet chemical pretreatment, the metallic contact layer 11 and the likewise metallic contact reinforcement 12 are applied (FIG. 1b). Sputtered diffusion barriers such as WTiN, WSiN, TaN or WTiSiN are preferably used. The double layer consisting of 11 and 12 should have a low mechanical tension, have good adhesion properties on InGaAs and can preferably be structured in a fluorine-based plasma. After the oxide layer 13 has been deposited, the lacquer mask 14 (FIGS. 1c, d) produces a first mask structure 13a in this oxide layer, which then masks the etching of the metal layers 12 and 11 (FIGS. 1e, f). Due to the different lateral etching rates of the layers 11-13 depending on the etching parameters with a low la- When the oxide 13a is removed generally, the overhanging structure shown in FIG. The lateral etching of the metallic layers 11 and 12 is direction-independent and easy to control, so that the degree of undercut can be set precisely. After removal of the photoresist, the semiconductor emitter mesa in the layers 9 and 10 is preferably structured by wet chemical means (FIG. 1g). The metal layers 11a, 12a remain essentially unchanged. This etching process takes place selectively to the InGaP layer 8, which is retained over the entire area. In the case of wet-chemical etching of the semiconductor layers 9 and 10, the etching proceeds, in a manner known per se, preferably much faster perpendicular to the layer plane than in the layer plane. In this case, a complete etching of the layers 9 and 10 in areas not covered by the metal layer 11 can be reliably achieved by specifying the time and / or optical observation of the etching progress, and at the same time it can be ensured that the semiconductor layers 9, 10 are only slight show further undercutting of the metal layer 11 and essentially follow its precisely adjustable lateral structure.
Durch eine Fotolackmaske 17 in Fig. 1 h, deren laterale Dimensionen unkritisch sind, werden die bis dahin geätzten Flanken der Schichten 9a und 10a der Emittermesa vor einem lateralen Ätzangriff geschützt. Nachfolgend wird die InGaP-Schicht 8 nasschemisch, z. B. in HCI selektiv zu den GaAs-Schichten 7 und 9a geätzt, wobei die laterale Unterätzung bei der InGaP Ätzung sehr hoch ist und die Schutzschicht 17 stark unterätzt wird. Die laterale Abtragung der Schicht 8 stoppt aber in bekannter Weise automatisch an der GaAs-Schicht 9a (Fig. 1 i).Nach Entfernung des Fotolackes 17 wird eine aus SiN und SiO2 bestehende Doppelschicht (15, 16) isotrop, vorzugsweise in einer Plasmaabschei- dung aufgebracht (Fig. 1j). In einem anisotropen Ätzverfahren wird diese Doppelschicht mit der durch die Passivierungsschicht 15, 16 seitlich verbreiterten Deckschichtstruktur 13b als Maske abgetragen, wobei unter dem Überhang von 13b kein Abtrag erfolgt, so dass in der Doppelschicht 15, 16 über den Halbleiterschichten 6, 7 die mit 15a, 16a bezeichnete laterale Struktur entsteht, deren Verlauf im wesentlichen von der Form der Oxidmaske 13a mit der Verbreiterung durch die Passivierungsschicht 15, 16 abhängt. Durch Abschwächung der Anisotropie dieser Ätzung gegen Ende des Ätzvorgangs kann sich eine leichte Unterschneidung der Oxidschicht 16a in der darunter liegenden Nitridschicht 15a ergeben Die GaAs-Schicht 7 wirkt als vertikaler Ätzstop. Anschließend wird mit den bekannten Verfahren zur nasschemischen Ätzung von GaAs und InGaP die Struktur von 7a und 6a aus 6 und 7 geätzt (Fig. 11). Die Ätzung erfolgt vorzugsweise selektiv in zwei Schritten, wobei in einem ersten Schritt die GaAs- Schicht 7 entfernt wird und durch deren sehr geringe Dicke eine Unterschnei- dung~derMaske~ 5a gering bleibt. Die Ätzung-der-lnGaP-Schicht~6 erfolgt vor zugsweise wieder mittels HCI, so dass die GaAs-Schicht 7a wieder als lateraler Ätzstop wirkt. Im Bereich von 8a ist nun der Emitter, während der Bereich au- ßerhalb als Ledge definiert ist. Der Ledge mit Halbleiterschichten 6a, 7a weist durch diese zu der Emittermesa selbstjustierende Herstellung eine sehr gleichmäßige laterale Erstreckung, welche primär durch die anfängliche Unterätzung der Oxidmaske 13a bei der Herstellung der Mesa bestimmt ist, gegen die Mesa auf.The photoresist mask 17 in FIG. 1 h, the lateral dimensions of which are not critical, protects the flanks of the layers 9a and 10a of the emitter mesa, which have been etched up to that point, from a lateral etching attack. The InGaP layer 8 is subsequently wet-chemically, for. B. selectively etched in HCI to the GaAs layers 7 and 9a, the lateral undercut in the InGaP etching being very high and the protective layer 17 being severely underetched. However, the lateral removal of the layer 8 automatically stops in a known manner on the GaAs layer 9a (FIG. 1 i). After removal of the photoresist 17, a double layer (15, 16) consisting of SiN and SiO 2 becomes isotropic, preferably in a plasma separator - Application applied (Fig. 1j). In an anisotropic etching process, this double layer is removed with the cover layer structure 13b widened laterally by the passivation layer 15, 16 as a mask, with the overhang of 13b, there is no removal, so that the lateral structure designated 15a, 16a is formed in the double layer 15, 16 above the semiconductor layers 6, 7, the course of which depends essentially on the shape of the oxide mask 13a with the widening through the passivation layer 15, 16. By weakening the anisotropy of this etching towards the end of the etching process, there can be a slight undercut of the oxide layer 16a in the underlying nitride layer 15a. The GaAs layer 7 acts as a vertical etching stop. The structure of 7a and 6a from 6 and 7 is then etched using the known methods for wet chemical etching of GaAs and InGaP (FIG. 11). The etching is preferably carried out selectively in two steps, the GaAs layer 7 being removed in a first step and the undercut ~ of the mask ~ 5a remaining small owing to its very small thickness. The etching of the InGaP layer 6 preferably takes place again using HCI, so that the GaAs layer 7a again acts as a lateral etching stop. The emitter is now in the area of 8a, while the area outside is defined as a ledge. The ledge with semiconductor layers 6a, 7a has a very uniform lateral extension, which is primarily determined by the initial underetching of the oxide mask 13a during the manufacture of the mesa, against the mesa due to this self-aligning manufacture to the emitter mesa.
In Fig. 2a ist das Prozessstadium der Fig. 1g aufgegriffen. Die in Fig. 1 h und 1i gezeigte Fotolackschicht 17 ist in Fig. 2b ersetzt durch die selbstjustiert erzeugten Fotolackabstandsstücke 21 als Schutzschicht. Dazu wird der Fotolack ganzflächig aufgebracht und durch eine Flutbelichtung belichtet. Die Oxidmas- ke 13a ist für diese Belichtung durchsichtig. Durch die gegenüber den Halbleiterschichten 9a und 10a überhängenden Metallschichten 11a und 12a erfolgt ein Schutz vor der Belichtung des Fotolacks an den Flanken von 9a und 10a, was nach der Entwicklung dazu führt, dass der Fotolack an diesen Flanken als Schutzschicht verbleibt (Fig. 2b). Die Fotolackabstandsstücke 21 schützen bei der folgenden Ätzung der InGaP-Schicht 8 die InGaAs-Kontaktschicht 10a vor einem lateralen Angriff der konzentrierten HCI (Fig. 2c). Die weitere Prozessfolge entspricht dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Die Maskierung einer die Halbleiterschichten 9a, 10a bedeckenden Schutzschicht, hier der Photo- lackschicht 21 , durch die metallische Kontaktschicht ist allgemein von besonderem Vorteil zur Erzeugung einer Schutzschicht an lateralen Flanken einer Emittermesa.The process stage of FIG. 1g is taken up in FIG. 2a. The photoresist layer 17 shown in FIGS. 1 h and 1i is replaced in FIG. 2 b by the self-aligned photoresist spacers 21 as a protective layer. For this purpose, the photoresist is applied over the entire surface and exposed by flood exposure. The oxide mask 13a is transparent for this exposure. The metal layers 11a and 12a overhanging the semiconductor layers 9a and 10a provide protection against exposure of the photoresist on the flanks of 9a and 10a, which after development leads to the photoresist remaining on these flanks as a protective layer (FIG. 2b) , The resist spacers 21 protect following the etching of the InGaP layer 8, the InGaAs contact layer 10a before a lateral attack of the concentrated HCI (FIG. 2c). The further process sequence corresponds to the previous embodiment. The masking of a protective layer covering the semiconductor layers 9a, 10a, here the photoresist layer 21, by the metallic contact layer is generally of particular advantage for producing a protective layer on the lateral flanks of an emitter mesa.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, nach Abscheidung der Doppelschicht 15, 16 als Passivierungsschicht den von der Maskierungsstruktur 13a, den Mesa- Schichten 8 bis 12 und der Basisschicht bzw. den auf dieser abgeschiedenenIn addition, it can be provided, after the deposition of the double layer 15, 16 as the passivation layer, that of the masking structure 13a, the mesa layers 8 to 12 and the base layer or that deposited thereon
Schichten~mehrseitig umgebenen Hohlraum-definiert mit einem-Dielektrikum, vorzugsweise dem temperaturstabilen Polymer BCB (Benzocyclobuten) dauerhaft zu verfüllen. BCB wird beispielsweise flüssig aufgeschleudert, bei erhöhter Temperatur verfestigt, planarisiert (18 in Fig. 2d) und außerhalb des Hohlraums durch Ätzen wieder entfernt, so dass eine dauerhafte Verfüllung 18a mit BCB verbleibt. Durch die Verfüllung des Hohlraumes, welche auch in die Prozessfolge nach Fig. 1 eingefügt werden kann, ist gewährleistet, dass bei späteren Prozessschritten keine Lack- oder Chemikalienreste in diesem Bereich verbleiben, die gegebenenfalls die Bauelementeigenschaften beeinflussen können.Layers ~ cavity surrounded on several sides-defined with a dielectric, preferably the temperature-stable polymer BCB (benzocyclobutene) to be permanently filled. BCB is, for example, spun on in liquid form, solidified at elevated temperature, planarized (18 in FIG. 2d) and removed again by etching outside the cavity, so that permanent filling 18a with BCB remains. The filling of the cavity, which can also be inserted in the process sequence according to FIG. 1, ensures that no lacquer or chemical residues remain in this area in later process steps, which may influence the component properties.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird abweichend von den vorherigen Ausführungsbeispielen die Oxidschicht 13 nur wenig größer als die vorgesehene laterale Abmessung der Emitter-Halbleiter-Mesa in die Form 13c strukturiert und in den metallischen Schichten 12c, 11c sowie den Halbleiterschichten 10c, 9c und 8c nur mit geringem lateralem Einzug unterätzt, wie in Fig. 3a veranschaulicht. Auf diese Mesastruktur sowie die dabei freigelegte Schicht 7 wird eine wiederum vorzugsweise aus Nitrid bestehende Passivierungsschicht 15 ganzflächig abgeschieden. Eine photolithographisch erzeugte Photolackmaske 19, welche als zweite Maske mit lateraler Überstreckung die Emittermesa einschließt, wird mittels eines anisotropen Ätzverfahrens in die Passivierungsschicht 15 als Struktur 15c übertragen (Fig. 3b).In the exemplary embodiment according to FIG. 3, in contrast to the previous exemplary embodiments, the oxide layer 13 is structured only slightly larger than the intended lateral dimension of the emitter semiconductor mesa in the form 13c and in the metallic layers 12c, 11c and the semiconductor layers 10c, 9c and 8c only underetched with slight lateral indentation, as illustrated in FIG. 3a. A passivation layer 15, again preferably made of nitride, is deposited over the entire surface of this mesa structure and the layer 7 exposed in the process. A photolithographically produced photoresist mask 19, which includes the emitter mesa as a second mask with lateral hyperextension, is transferred into the passivation layer 15 as structure 15c by means of an anisotropic etching process (FIG. 3b).
Die Struktur 15c der Passivierungsschicht dient wie bei den anderen Ausführungsbeispielen als Maske zur Erzeugung des Ledge 6c, 7c in den Halbleiter- schichten 6 und 7. Die Ledge-Struktur ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht selbstjustiert zur Emittermesa (Fig. 3c).As in the other exemplary embodiments, the structure 15c of the passivation layer serves as a mask for producing the ledge 6c, 7c in the semiconductor layers 6 and 7. In this exemplary embodiment, the ledge structure is not self-aligned with the emitter mesa (FIG. 3c).
Auf dem Aufbau nach Fig. 3c, in welchem unverändert die Photolackmaske 19 vorliegt und die Basisschicht 5 außerhalb des Ledge freigelegt ist, wird ganzflä- chig eine Metallschicht 20 abgeschieden, welche auf der Halbleiterschicht 5 die metallischen Basiskontakte 20c bildet (Fig. 3d). Die Basiskontakte reichen bis dicht an die Struktur 15c der Passivierungsschicht. In einem Lift-off-Prozess wird die auf der Photolackmaske 20 abgeschiedene Metallschicht entfernt (Fig. 3e). Für einen sauberen Lift-off-Prozess weist die Photolackmaske 19 ei- nen leichten Überhang und nach unten eingezogene Seitenflanken auf.3c, in which the photoresist mask 19 remains unchanged and the base layer 5 is exposed outside the ledge, a metal layer 20 is deposited over the entire surface, which forms the metallic base contacts 20c on the semiconductor layer 5 (FIG. 3d). The base contacts extend up to the structure 15c of the passivation layer. In a lift-off process, the metal layer deposited on the photoresist mask 20 is removed (FIG. 3e). For a clean lift-off process, the photoresist mask 19 has a slight overhang and side flanks drawn in downwards.
Günstigerweise kann auch die Struktur 15a in der Passivierungsschicht leicht gegen die vertikale Projektion der Photolackmaske zurückweichen, was durch Abschwächung der Anisotropie bei der Ätzung der Passivierungsschicht er- reicht werden kann.Conveniently, the structure 15a in the passivation layer can also slightly recede against the vertical projection of the photoresist mask, which can be achieved by weakening the anisotropy during the etching of the passivation layer.
Die vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebe- nen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen fachmännischen Könnens in mancherlei Weise abwandelbar. Insbesondere können andere Materialien als die beispielhaft angegebenen zum Einsatz kommen. Bei anderer Materialwahl von der Funktion her nicht benötigte Schichten können entfal- len, andere Schichten können zusätzlich vorgesehen sein. The features specified above and in the claims, as well as those shown in the figures, can be advantageously implemented both individually and in various combinations. The invention is not based on the NEN embodiments limited, but can be modified in many ways within the scope of professional skill. In particular, materials other than those given by way of example can be used. In the case of a different choice of material in terms of function, layers that are not required can be omitted, other layers can also be provided.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zur Herstellung eines Hetero-Bipolar-Transistors mit einem aus mehreren Schichten aufgebauten Emitter in Mesa-Struktur und einem die Mesa-Struktur seitlich überragenden Ledge in einer auf einer Basisschicht abgeschiedenen ersten Emitterschicht aus einer Schichtenfolge ganzflächig abgeschiedener Halbleiterschichten und wenigstens einer Deckschicht, welche strukturiert als erste Maske zur Erzeugung der Emitter-Mesa-Struktur mit Unterätzung der Deckschicht unter Einsatz materialselektiver Ätzprozes- se dient, wobei die erste Emitterschicht von einer zu dieser selektiv ätzbaren ersten Stop-Schicht bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass nach Ätzung derMesa=Strukturbis-zu derersten Stop-Sehieht . ganzflächig eine assivie-- rungsschicht abgeschieden wird, dass die Passivierungsschicht unter Einsatz einer zweiten Maske strukturiert wird und dass der Ledge mit der Pas- sivierungsschicht als dritter Maske mittels eines isotropen Ätzverfahrens bis zur Basisschicht geätzt wird.1. Method for producing a hetero-bipolar transistor with an emitter made up of several layers in a mesa structure and a ledge projecting laterally beyond the mesa structure in a first emitter layer deposited on a base layer from a layer sequence of semiconductor layers deposited over the entire surface and at least one cover layer which is structured as the first mask for producing the emitter-mesa structure with under-etching of the cover layer using material-selective etching processes, the first emitter layer being covered by a first stop layer which can be selectively etched, characterized in that after etching the mesa = Structures up to the first stop see. an entire assivation layer is deposited, the passivation layer is structured using a second mask, and the ledge with the passivation layer as the third mask is etched down to the base layer using an isotropic etching process.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für die Passivierungsschicht Nitrid, insbesondere Si3N abgeschieden wird.2. The method according to claim 1, characterized in that nitride, in particular Si 3 N, is deposited for the passivation layer.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Passivierungsschicht eine erste Teilschicht aus Nitrid, insbesondere Si3N , und nachfolgend eine zweite Teilschicht aus einem davon verschiedenen Dielektrikum, insbesondere SiO2 abgeschieden wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a first partial layer made of nitride, in particular Si 3 N, and subsequently a second partial layer made of a different dielectric, in particular SiO 2, is deposited for the passivation layer.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungsschicht auch an vertikalen Flanken der Mesa-Struktur abgeschieden wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the passivation layer is also deposited on vertical flanks of the mesa structure.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht zugleich als zweite Maske zur Strukturierung der Passivierungsschicht dient.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the cover layer also serves as a second mask for structuring the passivation layer.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungsschicht mit einer photolithographisch erzeugten zweiten Maske strukturiert wird.6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the passivation layer is structured with a photolithographically generated second mask.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Deckschicht eine dielektrische Schicht, insbesondere SiO2 auf dem7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a dielectric layer, in particular SiO 2 on the
Kontaktmetall des Emitters abgeschieden wird.Contact metal of the emitter is deposited.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Strukturierung der Passivierungsschicht der von Deckschicht, Emitter-Mesa-Struktur und Basisschicht mehrseitig umgebene Raum auf8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that prior to the structuring of the passivation layer on the space surrounded on several sides by the cover layer, emitter mesa structure and base layer
Dauer mit einem Dielektrikum, insbesondere einem Polymer, vorzugsweise BCB (Benzocyclobuten) gefüllt wird.Duration is filled with a dielectric, in particular a polymer, preferably BCB (benzocyclobutene).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Zwischenschnitt mit teilweise geätzter Emitter-Mesa-Struktur die geätzten Schichten seitlich durch eine Schutzschicht umgeben werden, welche vor Abscheiden der Passivierungsschicht wieder entfernt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that in an intermediate cut with a partially etched emitter-mesa structure, the etched layers are laterally surrounded by a protective layer which is removed again before the passivation layer is deposited.
lO. Hetero-Bipolar-Transistor-Bauelement mit einer gegenüber einer Emitter- Deckschicht unterätzten Emitter-Mesa-Struktur und einem sich seitlich von der Emitter-Mesa-Struktur auf einer Basisschicht erstreckenden Ledge, dadurch gekennzeichnet, dass der Ledge durch eine im wesentlichen mit dessen Kontur endende Passivierungsschicht bedeckt ist. lO. Hetero-bipolar transistor component with an emitter-mesa structure which is under-etched in relation to an emitter cover layer and a ledge which extends laterally from the emitter-mesa structure on a base layer, characterized in that the ledge has a contour which is essentially identical to that of the base layer ending passivation layer is covered.
11.Bauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungsschicht auch die vertikalen Flanken der Emitter-Mesa-Struktur bedeckt.11. Component according to claim 10, characterized in that the passivation layer also covers the vertical flanks of the emitter-mesa structure.
12. Bauelement nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungsschicht Nitrid, insbesondere Si3N enthält.12. The component according to claim 10 or 11, characterized in that the passivation layer contains nitride, in particular Si 3 N.
13. Bauelement nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Passivierungsschicht aus wenigstens zwei Teilschichten besteht und die unmittelbar auf den Halbleiteroberflächen abgeschiedene Teilschicht Nitrid, insbesondere Si3N enthält.13. Component according to one of claims 10 to 12, characterized in that the passivation layer consists of at least two partial layers and the partial layer deposited directly on the semiconductor surfaces contains nitride, in particular Si 3 N.
14. Bauelement nach einem der Ansprüche 10 bis 13,dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial GaAs enthält und dass der Ledge eine auf der Ba- sis-Schicht abgeschiedene InGaP-Schicht umfasst.14. The component according to one of claims 10 to 13, characterized in that the base material contains GaAs and that the ledge comprises an InGaP layer deposited on the base layer.
15. Bauelement nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der von Deckschicht, Emitter-Mesa-Struktur und Ledge mehrseitig umgebene Raum zumindest überwiegend mit einem Dielektrikum, insbe- sondere einem Polymer, vorzugsweise BCB ausgefüllt ist. 15. Component according to one of claims 10 to 14, characterized in that the space surrounded on several sides by the cover layer, emitter-mesa structure and ledge is at least predominantly filled with a dielectric, in particular a polymer, preferably BCB.
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