專利名稱：制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN二極管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化合物半導(dǎo)體材料及器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種制 作單片集成砷化鎵(GaAs)基應(yīng)變高電子遷移率晶體管(MHEMT) 和PIN二極管的方法。
背景技術(shù)：
應(yīng)變高電子遷移率晶體管(MHEMT)具有高頻、高速、高功率增 益和低噪聲系數(shù)的特點，因而在毫米波頻段有著廣泛的應(yīng)用，大量應(yīng) 用于軍事、太空和民用通訊領(lǐng)域，如毫米波雷達、電子戰(zhàn)、智能裝備、 衛(wèi)星通訊和輻射天文學(xué)等。
PIN二極管是一種特殊的電荷存儲二極管。正向偏壓下，導(dǎo)通阻抗 很小，近似短路；反向偏壓下，阻抗很高，近似開路，而且具有隨偏 壓可連續(xù)改變阻抗的特性。
在MHEMT電路中，電位轉(zhuǎn)換可以由二極管完成。但是，如果采用 肖特基勢壘二極管實現(xiàn)MHEMT電路的電位轉(zhuǎn)換，則在高電流密度下， 肖特基勢壘二極管將產(chǎn)生較大的導(dǎo)通阻抗，不利于MHEMT電路電位轉(zhuǎn) 換的實現(xiàn)。如果采用PIN二極管實現(xiàn)MHEMT電路的電位轉(zhuǎn)換，則在高 電流密度下，由于PIN二極管的正向?qū)ㄗ杩馆^小，就可以解決這個問 題。
所以，如果能夠?qū)aAs基MHEMT和PIN二極管集成在同一塊襯底 上，形成單片集成GaAs基MHEMT和PIN二極管材料結(jié)構(gòu)，則將是一個 非常值得研究的技術(shù)課題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種制作單片集成GaAs
5基MHEMT和PIN 二極管的方法，以將GaAs基MHEMT和PIN 二極 管集成在同一塊襯底上，實現(xiàn)單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管。
(二)技術(shù)方案
為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種制作單片集成GaAs基 MHEMT和PIN 二極管的方法，該方法包括光刻PIN上電極、蒸發(fā)上 電極金屬、剝離上電極金屬、PIN臺面腐蝕隔離、同時光刻PIN下電 極和MHEMT源漏，蒸發(fā)PIN下電極和MHEMT源漏金屬、剝離PIN 下電極和MHEMT源漏金屬、歐姆接觸合金、MHEMT臺面腐蝕隔離、 MHEMT柵光刻、柵槽腐蝕、蒸發(fā)柵金屬、剝離柵金屬、生長鈍化介 質(zhì)、刻孔、 一次布線光刻、蒸發(fā)布線金屬、剝離布線金屬。
上述方案中，所述光刻PIN上電極的步驟包括涂HMDS、勻膠 AZ5214、前烘、1#陽版光刻，曝光，反轉(zhuǎn)，泛曝光，顯影。
上述方案中，所述蒸發(fā)上電極金屬的步驟包括打底膠、漂洗， 蒸發(fā)Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au，其中，Ni為4納米，Ge為4納米，Au為66 納米，Ge為8纟內(nèi)米，Ni為3纟內(nèi)米，Au為220納米。
上述方案中，所述剝離上電極金屬的步驟包括利用丙酮溶液剝 離，去除上電極區(qū)域之外的金屬。
上述方案中，所述PIN臺面腐蝕隔離的步驟包括涂HMDS、勻 膠9912、前烘、2ft陽版光刻，曝光，顯影、堅膜、打底膠、臺面隔離 濕法腐蝕、測試隔離效果、去膠清洗。其中濕法腐蝕工藝，先用檸檬 酸一 H202溶液腐蝕P + InQ.53Gao.47As 、 i — Ino.53Gao.47As 、 N + Ina53Ga。.47As，再用HC1—H20溶液腐蝕N+ InP，而PIN上電極處由 于有光刻膠覆蓋，所以不被腐蝕。
上述方案中，所述同時光刻PIN下電極和MHEMT源漏的步驟包 括涂HMDS、勻膠AZ52i4、前烘、3#陽版光刻，曝光，反轉(zhuǎn)，泛 曝光，顯影。
上述方案中，所述蒸發(fā)PIN下電極和MHEMT源漏金屬的步驟包 括打底膠、漂洗，蒸發(fā)Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au，其中，Ni為4納米，Ge為4纟內(nèi)米，Au為66纟內(nèi)米，Ge為8纟內(nèi)米，Ni為3纟內(nèi)米，Au為220納米。
上述方案中，所述剝離PIN下電極和MHEMT源漏金屬的步驟包 括利用丙酮溶液剝離，去除下電極和MHEMT源漏區(qū)域之外的金屬。
上述方案中，所述歐姆接觸合金的步驟包括在28(TC合金1分鐘， 使PIN上、下電極和MHEMT源漏電極形成歐姆接觸。
上述方案中，所述MHEMT臺面腐蝕隔離的步驟包括涂HMDS、 勻膠9912、前烘、4#陽版光刻，曝光，顯影、堅膜、打底膠、臺面隔 離濕法腐蝕直至漏電流降為納安量級、測試隔離效果、去膠清洗。其 中濕法腐蝕工藝，利用H3P04 — H202 — H20溶液腐蝕蓋帽層N + Ino.53GaQ.47As、勢壘層i- In。.52AlQ.48As、平面摻雜層、空間隔離層i-Ino.52Al。.4sAs、溝道i- InQ.53Ga().47As和部分緩沖層i-Ina52Al().48As。
上述方案中，所述MHEMT柵光刻的步驟包括涂HMDS、勻膠 AZ5206、前烘、5#柵版光刻，曝光，反轉(zhuǎn)，泛曝光，顯影、清洗、 吹干。
上述方案中，所述柵槽腐蝕的步驟包括堅膜、打底膠、濕法腐 蝕柵槽。濕法腐蝕工藝?yán)脵幟仕嵋?1202溶液腐蝕蓋帽層N + Ina53Ga0.47As。
上述方案中，所述蒸發(fā)柵金屬的步驟包括漂洗、蒸發(fā)柵金屬 Ti/Pt/Au，其中，Ti為50納米，Pt為80納米，Au為220納米。
上述方案中，所述剝離柵金屬的步驟包括利用丙酮溶液剝離， 去除柵區(qū)域之外的金屬。
上述方案中，所述生長鈍化介質(zhì)的步驟包括PECVD生長SiN介 質(zhì)200納米。
上述方案中，所述刻孔的步驟包括涂HMDS、勻膠9912、前烘、 6井陰版光刻、顯影、堅膜、RIE刻蝕、去膠。
上述方案中，所述一次布線光刻的步驟包括涂HMDS、勻膠 AZ5214、前烘、7弁陽版光刻、反轉(zhuǎn)、泛曝光、顯影。
上述方案中，所述蒸發(fā)布線金屬的步驟包括打底膠、漂洗、蒸 發(fā)布線金屬Ti/Au，其中，Ti為50納米，Au為1000納米。上述方案中，所述剝離布線金屬的步驟包括利用丙酮溶液剝離， 去除布線區(qū)域之外的金屬。
(三)有益效果
從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的這種制作單片集成GaAs 基MHEMT和PIN 二極管的方法，由于利用外延材料的選擇腐蝕性， 在同一塊襯底材料上制備出GaAs基MHEMT和PIN 二極管，所以能 夠達到單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的目的。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明
圖1是本發(fā)明提供的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極 管的方法流程圖2是依照本發(fā)明實施例的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN
二極管的工藝流程圖3是本發(fā)明制作的單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的 材料結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具 體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的制作單片集成GaAs基MHEMT 和PIN 二極管的方法流程圖，該方法依次包括以下工藝步驟光刻PIN 上電極、蒸發(fā)上電極金屬、剝離上電極金屬、PIN臺面腐蝕隔離、同 時光刻PIN下電極和MHEMT源漏，蒸發(fā)PIN下電極和MHEMT源漏 金屬、剝離PIN下電極和MHEMT源漏金屬、歐姆接觸合金、MHEMT 臺面腐蝕隔離、MHEMT柵光刻、柵槽腐蝕、蒸發(fā)柵金屬、剝離柵金 屬、生長鈍化介質(zhì)、亥'j孔、 一次布線光刻、蒸發(fā)布線金屬、剝離布線 金屬。基于圖1所示的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的 方法流程圖，圖2示出了依照本發(fā)明實施例的制作單片集成GaAs基 MHEMT和PIN二極管的工藝流程圖，具體包括以下工藝步驟
1、 第一步工藝為光刻PIN上電極，確定上電極區(qū)域； 在本步驟中，涂HMDS、勻膠AZ5214、前烘、1#陽版光刻，曝
光，反轉(zhuǎn)，泛曝光，顯影。
2、 第二步工藝為蒸發(fā)上電極金屬；
在本步驟中，所述蒸發(fā)上電極金屬的步驟包括打底膠、漂洗，
蒸發(fā)Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au，其中，Ni為4納米，Ge為4納米，Au為66 納米，Ge為8纟內(nèi)米，Ni為3納米，Au為220納米。
3、 第三步工藝為上電極金屬剝離；
在本步驟中，所述剝離上電極金屬的步驟包括利用丙酮溶液剝 離，去除上電極區(qū)域之外的金屬。
4、 第四步工藝為PIN臺面腐蝕隔離。涂HMDS、勻膠9912、前 烘、2#陽版光刻，曝光，顯影、堅膜、打底膠、臺面隔離濕法腐蝕、 測試隔離效果、去膠清洗。其中濕法腐蝕工藝，先用檸檬酸一11202溶 液腐蝕P+ In。.53Ga。.47As、 i — In。.53Gaa47As、 N+ In。.53Ga。.47As，再用 HC1—H20溶液腐蝕N十InP，而PIN上電極處由于有光刻膠覆蓋，所 以不被腐蝕。
5、 第五步工藝為同時光刻PIN下電極和MHEMT源漏； 在本步驟中，涂HMDS、勻膠AZ5214、前烘、3#陽版光刻，曝
光，反轉(zhuǎn)，泛曝光，顯影。
6、 第六步工藝為蒸發(fā)PIN下電極和MHEMT源漏金屬； 在本步驟中，打底膠、漂洗，蒸發(fā)Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au，其中，Ni
為4納米，Ge為4納米，Au為66納米，Ge為8納米，Ni為3納米， Au為220納米。
7、 第七步工藝為金屬剝離；
在本步驟中，利用丙酮溶液剝離，去除下電極和MHEMT源漏區(qū)
域之外的金屬。
8、 第八步工藝為歐姆接觸金屬合金，形成歐姆接觸；
9在本步驟中，在280。C合金1分鐘，使PIN上、下電極和MHEMT
源漏電極形成歐姆接觸。
9、 第九步工藝為MHEMT臺面腐蝕隔離。涂HMDS、勻膠9912、 前烘、4#陽版光刻，曝光，顯影、堅膜、打底膠、臺面隔離濕法腐蝕 直至漏電流降為納安量級、測試隔離效果、去膠清洗。其中濕法腐蝕 工藝，利用H3P04—H202—H20溶液腐蝕蓋帽層N十Ina53GaQ.47As、勢 壘層i-Ino.52Alo.48As、平面摻雜層、空間隔離層i-Ino.52Alo.48As、溝道i-Ina53Ga。.47As和部分緩沖層i-In。.52Ala48As。
10、 第十步工藝為MHEMT柵光刻，定義MHEMT柵的區(qū)域； 在本步驟中，涂HMDS、勻膠AZ5206、前烘、5#柵版光刻，曝
光，反轉(zhuǎn)，泛曝光，顯影、清洗、吹干。
11、 第十一步工藝為柵槽腐蝕；
在本歩驟中，堅膜、打底膠、濕法腐蝕柵槽。濕法腐蝕工藝?yán)?檸檬酸一H2CV溶液腐蝕蓋帽層N+ InQ.53Ga。.47AS。
12、 第十二歩工藝為蒸發(fā)柵金屬；
在本步驟中，漂洗、蒸發(fā)柵金屬Ti/Pt/Au，其中，Ti為50納米， Pt為80納米，Au為220納米。
13、 第十三步工藝為金屬剝離；
在本步驟中，利用丙酮溶液剝離，去除柵區(qū)域之外的金屬。
14、 第十四步工藝為PECVD生長鈍化介質(zhì)SiN; 在本步驟中，PECVD生長SiN介質(zhì)200納米。
15、 第十五步工藝為RIE刻孔；
在本步驟中，涂HMDS、勻膠9912、前烘、6#陰版光刻、顯影、 堅膜、RIE刻蝕、去膠。
16、 第十六步工藝為一次布線光刻，定義連線的區(qū)域； 在本步驟中，涂HMDS、勻膠AZ5214、前烘、7#陽版光刻、反
轉(zhuǎn)、泛曝光、顯影。
17、 第十七步工藝為蒸發(fā)布線金屬；
在本步驟中，打底膠、漂洗、蒸發(fā)布線金屬Ti/Au，其中，Ti為 50納米，Au為1000納米。18、第十八步工藝為金屬剝離；
在本步驟中，利用丙酮溶液剝離，去除布線區(qū)域之外的金屬。
本發(fā)明提供的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方 法，考慮到外延生長和器件性能兩方面的實際要求，各層厚度、摻雜 劑量可在一定范圍內(nèi)，根據(jù)具體材料和器件指標(biāo)進行調(diào)整。在滿足外 延生長可實現(xiàn)的前提下，實現(xiàn)單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極 管。圖3示出了本發(fā)明制作的單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極 管的材料結(jié)構(gòu)示意圖。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果 進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體 實施例而己，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)， 所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種制作單片集成砷化鎵GaAs基應(yīng)變高電子遷移率晶體管MHEMT和PIN二極管的方法，其特征在于，該方法依次包括以下工藝步驟光刻PIN上電極、蒸發(fā)上電極金屬、剝離上電極金屬、PIN臺面腐蝕隔離、同時光刻PIN下電極和MHEMT源漏，蒸發(fā)PIN下電極和MHEMT源漏金屬、剝離PIN下電極和MHEMT源漏金屬、歐姆接觸合金、MHEMT臺面腐蝕隔離、MHEMT柵光刻、柵槽腐蝕、蒸發(fā)柵金屬、剝離柵金屬、生長鈍化介質(zhì)、刻孔、一次布線光刻、蒸發(fā)布線金屬、剝離布線金屬。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述光刻PIN上電極的步驟包括涂HMDS、勻膠AZ5214、前烘、1#陽版光刻，曝光，反轉(zhuǎn)，泛 曝光，顯影。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述蒸發(fā)上電極金屬的步驟包括打底膠、漂洗，蒸發(fā)M/Ge/Au/Ge/Ni/Au，其中，Ni為4納米， Ge為4纟內(nèi)米，Au為66纟內(nèi)米，Ge為8纟內(nèi)米，Ni為3纟內(nèi)米，Au為220納米。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述剝離上電極金屬的步驟包括利用丙酮溶液剝離，去除上電極區(qū)域之外的金屬。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述PIN臺面腐蝕隔離的步驟包括涂HMDS、勻膠9912、前烘、2#陽版光刻，曝光，顯影、堅膜、 打底膠、臺面隔離濕法腐蝕、測試隔離效果、去膠清洗；其中濕法腐 蝕工藝，先用檸檬酸—H202溶液腐蝕P+ Ino.53Gao.47As、 i一 In0.53Gaa47As、 N+ In。.53Ga().47As，再用HC1—H20溶液腐蝕N+ InP二 而PIN上電極處由于有光刻膠覆蓋，所以不被腐蝕。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述同時光刻PIN下電極和MHEMT源 漏的步驟包括涂HMDS、勻膠AZ5214、前烘、3井陽版光刻，曝光，反轉(zhuǎn)，泛 曝光，顯影。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述蒸發(fā)PIN下電極和MHEMT源漏金 屬的步驟包括打底膠、漂洗，蒸發(fā)Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au，其中，M為4納米， Ge為4纟內(nèi)米，Au為66納米，Ge為8纟內(nèi)米，Ni為3納米，Au為220納米。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述剝離PIN下電極和MHEMT源漏金 屬的步驟包括利用丙酮溶液剝離，去除下電極和MHEMT源漏區(qū)域之外的金屬。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述歐姆接觸合金的步驟包括在28(TC合金1分鐘，使PIN上、下電極和MHEMT源漏電極形 成歐姆接觸。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，所述MHEMT臺面腐蝕隔離的步驟包括涂HMDS、勻膠9912、前烘、4#陽版光刻，曝光，顯影、堅膜、 打底膠、臺面隔離濕法腐蝕直至漏電流降為納安量級、測試隔離效果、 去膠清洗；其中濕法腐蝕工藝，利用H3P04—H202—H20溶液腐蝕蓋 帽層N十In0.53Ga0.47As、勢壘層i- In0.52Al048As、平面摻雜層、空間隔 離層i- InQ.52Al。.4SAs、溝道i- In。.53Ga。.47As和部分緩沖層i-InQ.52Al。.48As。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述MHEMT柵光刻的步驟包括涂HMDS、勻膠AZ5206、前烘、5井柵版光刻，曝光，反轉(zhuǎn)，泛 曝光，顯影、清洗、吹干。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述柵槽腐蝕的步驟包括堅膜、打底膠、濕法腐蝕柵槽；其中，濕法腐蝕工藝?yán)脵幟仕?—H202溶液腐蝕蓋帽層N+ In。.53Ga。.47As。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述蒸發(fā)柵金屬的步驟包括漂洗、蒸發(fā)柵金屬Ti/Pt/Au，其中，Ti為50納米，Pt為80納米， Au為220納米。
14、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述剝離柵金屬的步驟包括-利用丙酮溶液剝離，去除柵區(qū)域之外的金屬。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述生長鈍化介質(zhì)的步驟包括PECVD生長SiN介質(zhì)200納米。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述刻孔的步驟包括涂HMDS、勻膠9912、前烘、6弁陰版光刻、顯影、堅膜、R正刻 蝕、去膠。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述一次布線光刻的步驟包括涂HMDS、勻膠AZ5214、前烘、7弁陽版光刻、反轉(zhuǎn)、泛曝光、 顯影。
18、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述蒸發(fā)布線金屬的步驟包括打底膠、漂洗、蒸發(fā)布線金屬Ti/Au，其中，Ti為50納米，Au為 1000納米。
19、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN 二極管的方法，其特征在于，所述剝離布線金屬的步驟包括利用丙酮溶液剝離，去除布線區(qū)域之外的金屬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作單片集成GaAs基MHEMT和PIN二極管的方法，該方法依次包括以下工藝步驟光刻PIN上電極、蒸發(fā)上電極金屬、剝離上電極金屬、PIN臺面腐蝕隔離、同時光刻PIN下電極和MHEMT源漏，蒸發(fā)PIN下電極和MHEMT源漏金屬、剝離PIN下電極和MHEMT源漏金屬、歐姆接觸合金、MHEMT臺面腐蝕隔離、MHEMT柵光刻、柵槽腐蝕、蒸發(fā)柵金屬、剝離柵金屬、生長鈍化介質(zhì)、刻孔、一次布線光刻、蒸發(fā)布線金屬、剝離布線金屬。本發(fā)明將GaAs基MHEMT和PIN二極管集成在同一塊襯底上，實現(xiàn)了單片集成GaAs基MHEMT和PIN二極管。
文檔編號H01L21/82GK101447450SQ200710178320
公開日2009年6月3日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者葉甜春, 張海英, 徐靜波 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所