一种磷化铟高速双异质结双极结构晶体管的制作方法技术

本发明专利技术提供了一种磷化铟高速双异质结双极结构晶体管的制作方法，包括如下步骤：1)外延片制备:以磷化铟作为生长衬底，在磷化铟的表面生长缓冲层A、剥离层、发射极层、基极层、集极层；2)准备一硬度高于磷化铟的永久性衬底；将备制好永久性衬底和外延片相互贴合形成试片；3)在永久性衬底的表面通过蚀刻穿孔工艺蚀刻永久性衬底、金属面、集极层、基极层、发射极层；4)通过开孔对剥离层进行湿法腐蚀，使得磷化铟生长衬底与试片分离；5)在永久性衬底上完成DHBT芯片结构的制作。上述的制作方法，运用穿孔工艺搭配湿法腐蚀将磷化铟衬底快速地与永久性衬底分离开来,解决当前在大面积晶圆尺寸上分离的困难与瓶颈。

【技术实现步骤摘要】
一种磷化铟高速双异质结双极结构晶体管的制作方法
本专利技术涉及晶体管领域，尤其涉及晶体管的制作方法。
技术介绍
磷化铟(InP)是一种重要的化合物半导体材料,具有高电子漂移速度、耐辐射性、比砷化镓(GaAs)材料导热好的优点。适用于制造高频、高速、大功率微波器件和集成电路。由于InP在熔点温度1335±7K时,磷的离解压为27.5atm,因此InP多晶的合成相对比较困难,单晶生长也困难得多,整个过程始终要在高温高压下进行,所以InP单晶就难获得,而且在高温高压下生长单晶,其所受到的热应力也大,所以晶片加工就很难,再加上InP的堆垛层错能较低,容易产生孪晶,致使高质量的InP单晶的制备更加困难。所以目前相同面积的InP抛光片要比GaAs的贵3～5倍。目前所看到的晶圆回收方式是运用晶圆转移技术将InP贴合在永久性衬底上,并长时间浸泡于腐蚀溶液中直到结构中的牺牲层被完全腐蚀迫使InP衬底分离,但此方法一旦运用在大面积的晶圆片(≥4”)上所消耗的时间与成本较不符合经济效应。
技术实现思路
本专利技术所要解决的主要技术问题是提供一种磷化铟高速双异质结双极结构晶体管的制作方法，运用穿孔工艺搭配湿法腐蚀将磷化铟衬底快速地与永久性衬底分离开来,解决当前在大面积晶圆尺寸上分离的困难与瓶颈。为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种磷化铟高速双异质结双极结构晶体管的制作方法，包括如下步骤：1)外延片制备:以磷化铟作为生长衬底，在磷化铟的表面生长缓冲层A、剥离层、发射极层、基极层、集极层；2)准备一硬度高于磷化铟的永久性衬底；将备制好永久性衬底和外延片相互贴合形成试片；3)在永久性衬底的表面通过蚀刻穿孔工艺蚀刻永久性衬底、金属面、集极层、基极层、发射极层；4)通过开孔对剥离层进行湿法腐蚀，使得磷化铟生长衬底与试片分离；5)在永久性衬底上完成DHBT芯片结构的制作。在一较佳实施例中：所述永久性衬底的材料包括但不限于硅、碳化硅、钻石、类钻石、石墨、氮化铝、镍金属、铜金属中的一种。在一较佳实施例中：所述剥离层和发射极层之间还生长有缓冲层B。本专利技术还提供了一种磷化铟高速双异质结双极结构晶体管的制作方法，包括如下步骤：1)外延片制备:以磷化铟作为生长衬底，在磷化铟的表面生长缓冲层A、剥离层、DHBT外延结构层；2)在磷化铟生长衬底上完成DHBT芯片结构的制作；3)准备一硬度高于磷化铟的永久性衬底；将备制好永久性衬底和外延片相互贴合形成试片；4)在永久性衬底的表面通过蚀刻穿孔工艺蚀刻永久性衬底、DHBT芯片；5)通过开孔对剥离层进行湿法腐蚀，使得磷化铟生长衬底与试片分离。在一较佳实施例中：所述剥离层和DHBT外延结构层之间还生长有缓冲层B。相较于现有技术，本专利技术的技术方案具备以下有益效果：本专利技术通过贴合一种比InP硬度更强更高的永久性衬底来取代InP晶圆衬底本体，进而提高InP晶圆芯片制造良率以及降低晶圆制作过程中人员操作不甚导致晶圆破片之可能性。在经由晶圆剥离制程技术回收InP晶圆衬底本体再利用于外延生长制程中。附图说明图1为本专利技术优选实施例1外延片的分层结构图；图2-6为本专利技术优选实施例1的制作方法流程示意图；图7为本专利技术优选实施例1中开孔形状的横截面示意图；图8-17为本专利技术优选实施例2的制作方法流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步阐述说明。实施例1一种磷化铟高速双异质结双极结构晶体管的制作方法，包括如下步骤：1)外延片制备:以磷化铟作为生长衬底，在磷化铟的表面生长缓冲层A、剥离层、缓冲层B、发射极层、基极层、集极层；2)准备一硬度高于磷化铟的永久性衬底；将备制好永久性衬底和外延片以金属面相互贴合形成试片；3)在永久性衬底的表面通过蚀刻穿孔工艺蚀刻永久性衬底、金属面、集极层、基极层、发射极层和缓冲层B；4)通过开孔对剥离层进行湿法腐蚀，使得磷化铟生长衬底与试片分离；5)在永久性衬底上完成DHBT芯片结构的制作。本实施例中开孔的形状可以为圆形、十字形、六边形、矩形中的一种，如图7所示。也可以是矩阵形、菱形、三角形、四角形、五角形、锯齿状、梯形、椭圆形、环形中的一种。具体来说，参考图1-6，分为如下的步骤：1)外延片生长:依据图1的生长结构，以磷化铟作为生长衬底，依序生长Bufferlayer，厚度为1500A->Removelayer厚度为1500A->i-buffer，厚度为1500A->n+-Etchstop，厚度为100A->n+-SubEmitter厚度为1500A->n-Emitter厚度为300A->Emittersetback厚度为100A->P+-Base厚度为500A->Collectorsetback厚度为1500A->Collectorgrade厚度为300A->n-Collector厚度为1500A->n+-Etchstop厚度为100A->n+-Collector厚度为1500A->n+-CollectorCap厚度为300A；2)外延片下线:激光刻号与检查作业后进行清洗试片，依照正规试片清洗流程将试片表面上的颗粒、重金属、有机物等去除乾净并旋干；3)晶圆贴合作业:准备一永久性衬底，永久性衬底的材质硬于磷化铟，可以选用的材料包括但不限于硅、碳化硅、钻石、类钻石、石墨、氮化铝、镍金属、铜金属。为了将永久性衬底和磷化铟衬底贴合，可以选用金属贴合技术：永久性衬底表面上沉积一层金属，此金属可以是铟、金、铝、铂金等；另一方面，外延片正面同样沉积一层金属，此金属可以是铟、金、铝、铂金等；将备制好的两片晶圆片以金属面相互贴合并使用晶圆贴合机加压加温达到金属熔合点完成晶圆贴合作业。或者使用热固化环氧树脂贴合技术:在永久性衬底表面上涂布一层环氧树脂材料，后续将两片晶圆片相互贴合并使用晶圆贴合机加压加温达到环氧树脂材料固化点完成晶圆贴合作业。还可以使用融熔接合贴合技术:将永久性衬底和外延片的表面相互贴合并使用晶圆贴合机加压加温达到材料相互共融完成晶圆贴合作业；4)晶圆研磨作业:使用晶圆研磨机中的砂轮盘将贴合后的晶圆片的永久性衬底面进行研磨，研磨至剩余之厚度能满足制程过程无破片风险以及无影响穿孔制程良率；5)背部穿孔图形:可以采用的方式主要有光刻掩膜:穿孔光刻作业:在试片上涂布一感光层，以曝光烘烤显影流程定义该穿孔掩膜图形；氮化硅/氧化硅掩膜:(1)清洗试片，清洗完後放入电浆环境的腔体中，利用高温化学气相沉积的方式(CVD)在试片表面沉积一层氮化硅/氧化硅薄膜，厚度约500nm；(2)穿孔光刻作业:在试片上涂布一感光层，以曝光烘烤显影流程定义该穿孔掩膜图形；(3)氮化硅/氧化硅蚀刻作业:利用干法蚀刻机通氟基气体将无光阻区域的氮化硅/氧化硅薄膜蚀刻乾净；金属掩膜:(1)种子层沉积:于晶圆背部溅镀或蒸镀一种子层，如NiV、TiW/Au等；(2)穿孔光刻作业:在试片背面上涂布一感光层，以曝光烘烤显影流程定义该穿孔掩膜图形。(3)电镀厚金属于种子层上，完成后并将其光阻去除形成一金属掩膜层。背部穿孔蚀刻作业:利用干法蚀刻机依据衬底材料特性通其腐蚀气体将穿孔区域蚀刻至剥离层。后将其该掩膜去除。6)氮化硅保护层制备:清洗试片，清洗完後放入电浆环境的腔体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷化铟高速双异质结双极结构晶体管的制作方法，其特征在于包括如下步骤：1)外延片制备:以磷化铟作为生长衬底，在磷化铟的表面生长缓冲层A、剥离层、发射极层、基极层、集极层；2)准备一硬度高于磷化铟的永久性衬底；将备制好永久性衬底和外延片相互贴合形成试片；3)在永久性衬底的表面通过蚀刻穿孔工艺蚀刻永久性衬底、集极层、基极层、发射极层；4)通过开孔对剥离层进行湿法腐蚀，使得磷化铟生长衬底与试片分离；5)在永久性衬底上完成DHBT芯片结构的制作。

【技术特征摘要】
1.一种磷化铟高速双异质结双极结构晶体管的制作方法，其特征在于包括如下步骤：1)外延片制备:以磷化铟作为生长衬底，在磷化铟的表面生长缓冲层A、剥离层、发射极层、基极层、集极层；2)准备一硬度高于磷化铟的永久性衬底；将备制好永久性衬底和外延片相互贴合形成试片；3)在永久性衬底的表面通过蚀刻穿孔工艺蚀刻永久性衬底、集极层、基极层、发射极层；4)通过开孔对剥离层进行湿法腐蚀，使得磷化铟生长衬底与试片分离；5)在永久性衬底上完成DHBT芯片结构的制作。2.根据权利要求1所述的一种磷化铟高速双异质结双极结构晶体管的制作方法，其特征在于：所述永久性衬底的材料包括但不限于硅、碳化硅、钻石、类钻石、石墨、氮化铝、镍金属、铜金属中的一种。3.根据权利要求1所述的一种磷化铟高速双异质结双极结构晶体管的制作方法，其特征在于：所述剥离层和发射极层之间还生长有缓冲层B。4.根据权利要求1所述的一种磷化铟高速双异质结双极结构晶体管的制作方法，其特征在于：所述蚀刻穿孔工艺形成的开孔，其形状为圆形、十字...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄秉翰，蔡文必，孙希国，王江，魏鸿基，梁玉玉，
申请(专利权)人：厦门市三安集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35