專利名稱：在磷化銦襯底上制備t型柵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化合物半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在磷化銦襯底上制備T型柵的方法。
背景技術(shù)：
柵的制備是高電子遷移率晶體管(HEMT)器件制作工藝中最關(guān)鍵的工藝。由于柵長大小直接決定了 HEMT器件的頻率、噪聲等特性，柵長越小，器件的電流截止頻率(fT)和功率增益截止頻率(fmax)越高，器件的噪聲系數(shù)也越小，人們通過不斷減小高電子遷移率晶體管(HEMT)器件的柵長來得到更好特性的器件。隨著柵長縮短，柵電阻增大，當(dāng)柵長減至0. 5μπι以下時，柵電阻的微波損耗使增益衰減比較嚴(yán)重。因此要在柵金屬的頂部構(gòu)筑大的金屬截面，從而形成T形柵的制作方法。目前國際上制作T型柵的方法大體上分為有介質(zhì)輔助支撐和無介質(zhì)輔助支撐兩類。介質(zhì)輔助支撐的T型柵機(jī)械穩(wěn)定，T型柵不易倒塌，介質(zhì)薄膜增大了柵源間的寄生電容， 同時也削弱了高頻性能。而且介質(zhì)輔助支撐的T型柵制作過程相對復(fù)雜，對設(shè)備的依賴比較大，需要RIE設(shè)備在介質(zhì)上刻蝕小細(xì)線條，且要兩次電子束曝光，條件復(fù)雜。Akira Endoh 等人2001年利用該技術(shù)成功制作出50納米柵長的ΗΕΜΤ，獲得了 395GHz的電流增益截止頻率，540GHz的最大可獲取功率截止頻率。同時為解決T型柵柵腳過細(xì)的機(jī)械穩(wěn)定性問題，Kang-Simg Lee等人2007年放棄輔助支撐的介質(zhì)層，利用折線型T型柵腳，成功制作出 35納米的GaAs基HEMT，獲得了 440GHz的電流增益截止頻率，520GHz的最大可獲取功率截止頻率。傳統(tǒng)的無介質(zhì)輔助支撐的T型柵工藝制作工藝相對簡單，只需用到濕法腐蝕和電子束工藝。制作T型柵，常用到常規(guī)兩層MPR/PMMA結(jié)構(gòu)，常規(guī)三層PMMA/P (MMA-MAA) /PMMA 結(jié)構(gòu)，ZEP/PMGI/ZEP 結(jié)構(gòu)，PMMA/PMGI/PMMA 復(fù)合膠結(jié)構(gòu)，ZEP520/PMGI/ZEP520 結(jié)構(gòu)和四層 PMGI/ZEP520/PMGI/ZEP520結(jié)構(gòu)，分別采取一次電子束曝光、兩次電子束曝光和混合曝光的方法來獲取細(xì)柵線條。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種在磷化銦襯底上制備T型柵的方法，以克服目前高電子遷移率晶體管(HEMT)T型納米柵制備時存在的不足。根據(jù)本發(fā)明的一個方面提供一種在磷化銦襯底上制備T型柵的方法包括A、清洗外延片，在真空烘箱內(nèi)將六甲基二硅氨烷HMDS蒸發(fā)在清洗后外延片上B、在外延片上勻第一層電子束膠觀 52(^，然后前烘；C、在所述第一層電子束膠ZEP520A上勻第二層電子束膠PMGI，然后前烘；D、在所述第二層電子束膠PMGI上勻第三層電子束膠PMMA，然后前烘；E、將上述勻有三層束膠層的外延片進(jìn)行電子束曝光；F、對上述曝光處理后的外延片的各層依次進(jìn)行顯影；G、對上述顯影后的外延片腐蝕柵槽，蒸發(fā)柵金屬并剝離，形成晶體管T型納米柵。
根據(jù)本發(fā)明提供的一種在磷化銦襯底上制備T型柵的方法可制作更小尺寸的柵線條，且存在容易去膠，工藝簡單，可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明實施例提供的^P520A/PMGI/PMMA三層電子束膠結(jié)構(gòu)和一次電子束曝光和顯影后T型柵形貌圖示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的^P520A/PMGI/PMMA三層電子束膠結(jié)構(gòu)制備的T形狀柵形貌示意圖；圖3為本發(fā)明提供實施例的一種在磷化銦襯底上制備T型柵的方法流程流程圖。
具體實施例方式如圖3所示，圖3為本發(fā)明提供的一種在磷化銦襯底上制備T型柵的方法總體技術(shù)方案的實現(xiàn)流程圖，該方法包括以下步驟步驟301、清洗外延片，在120度的真空烘箱內(nèi)將六甲基二硅氨烷HMDS蒸發(fā)在清洗干凈的外延片上。其中，清洗外延片的步驟包括先用丙酮沖洗，再用乙醇沖洗，然后用去離子水沖洗，如此反復(fù)至少7次，最后用氮?dú)獯蹈伞２襟E302、在外延片上勻第一層電子束膠觀 52(^，然后前烘。第一層電子束膠 ZEP520A在前烘后的厚度典型值為700埃，前烘條件為在180度烘箱中烘6分鐘。步驟303、在所述第一層電子束膠ZEP520A上勻第二層電子束膠PMGI，然后前烘； 第二層電子束膠PMGI在前烘后的厚度典型值為5500埃；前烘條件為在180度烘箱中烘30 分鐘。步驟304、在所述第二層電子束膠PMGI上勻第三層電子束膠PMMA，然后前烘；第三層電子束膠PMMA在前烘后的厚度典型值為2500埃；前烘條件為在180度烘箱中烘6分鐘。步驟305、將勻有三層束膠層的外延片進(jìn)行電子束曝光。柵腳版電子束曝光的條件為曝光劑量ΙΟΟΟμ C/cm2，電子束加速電壓100kV。步驟306、依次顯影上述曝光處理后的外延片上的三層束膠層(如圖1所示)，即第三層電子束膠PMMA，第二層電子束膠PMGI，第一層電子束膠^P520A。將第三層PMMA在四甲基乙戊酮MIBK與異丙醇IPA混合的顯影液中顯影20分鐘， 在異丙醇IPA中定影30秒，在60度烘箱中后烘6分鐘；四甲基乙戊酮MIBK與異丙醇IPA 的體積比為3 1。將第二層PMGI在10 %的四甲基氫氧化氨TAHM與H2O混合的顯影液中顯影1分鐘，在H2O中定影30秒，在60度烘箱中后烘6分鐘；四甲基氫氧化氨TAHM與H2O的體積比為 1 4。將第一層ZEP520A在乙酸丁脂觀D-N50顯影液中顯影5秒鐘，在四甲基乙戊酮 MIBK中定影15秒，在60度烘箱中后烘6分鐘。步驟307、對上述顯影后外延片進(jìn)行腐蝕柵槽，蒸發(fā)柵金屬并剝離，形成晶體管T 型納米柵(如圖2所示)。制備后的T型柵輪廓圖見圖2所示，T型柵的柵頭寬約500納米，由第三層PMMA顯影平均展寬決定，τ型柵的柵腳寬約100納米，由第一層ZEP520A顯影展寬決定。
對于帽層/腐蝕截止層為銦鎵砷InGaAs/磷化銦InP的材料，可采用檸檬酸雙氧水=1 1(體積比)的混合溶液進(jìn)行15秒腐蝕。蒸發(fā)的柵金屬由外延片表面向上依次為鈦(Ti)/鉬(Pt)/金(Au)，其厚度的典型值分別為250 A/250 A/3000 A。本發(fā)明實施例提供的一種在磷化銦襯底上制備T型柵的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明實施例與采用PMMA/PMGI/PMMA或ZEP520A/PMGI/ZEP520A電子束膠結(jié)構(gòu)制備高電子遷移率晶體管(HEMT)T型柵的傳統(tǒng)方法相比，具有容易制作更小尺寸的柵線條，容易去膠，工藝簡單，可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。2、現(xiàn)有采用PMMA/PMGI/PMMA電子束結(jié)構(gòu)制備高電子遷移率晶體管(HEMT)T型納米柵的傳統(tǒng)方法，由于PMMA電子束膠對顯影液非常敏感，顯影出的線條尺寸容易變大，這種方法顯影時間不好控制，不易作出極小尺寸的納米柵線條。而本發(fā)明采用的^P520A/ PMGI/PMMA三層電子束膠結(jié)構(gòu)中使用了 ^P520A電子束膠，ZEP520A電子束膠對顯影液敏感度較低，顯影出的線條尺寸隨時間變化很小，顯影時間容易控制，容易制作出極小尺寸的柵線條，可靠性強(qiáng)。3、現(xiàn)有采用^P520A/PMGIAEP520A電子束膠結(jié)構(gòu)制備高電子遷移率晶體管 (HEMT)T型納米柵的傳統(tǒng)方法，此外，這種傳統(tǒng)方法在柵帽版曝光完成后，需將外延片取出電子束光刻機(jī)進(jìn)行顯影，之后再重新放入電子束光刻機(jī)進(jìn)行柵腳的曝光，這樣多次移動外延片將會人為的增加?xùn)琶焙蜄拍_的對準(zhǔn)誤差。由于底層觀 52(^電子束膠與外延片粘附性不好，需要在外延片上先淀積一層介質(zhì)(通常為氮化硅或二氧化硅)，在顯影后再將柵槽處的介質(zhì)刻蝕掉，但納米尺寸的細(xì)線條刻蝕很難控制，工藝難度較大；且由于底層的ZEP520A 電子束膠較難去除，容易影響器件的特性。本發(fā)明采用^P520A/PMGI/PMMA四層電子束膠結(jié)構(gòu)，不需要生長和刻蝕介質(zhì)，大大減小了工藝難度，且由于^P520A的專業(yè)去膠液ZDMAC 的出現(xiàn)，ZEP520A膠去膠很容易，不存在去膠問題。此外，本發(fā)明只需一次電子束曝光，不存在對準(zhǔn)問題，工藝簡單可靠。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在磷化銦襯底上制備T型柵的方法，其特征在于，包括以下步驟A、清洗外延片，在真空烘箱內(nèi)將六甲基二硅氨烷HMDS蒸發(fā)在清洗后外延片上；B、在外延片上勻第一層電子束膠觀卩52(^，然后前烘；C、在所述第一層電子束膠ZEP520A上勻第二層電子束膠PMGI，然后前烘；D、在所述第二層電子束膠PMGI上勻第三層電子束膠PMMA，然后前烘；E、將上述勻有三層束膠層的外延片進(jìn)行電子束曝光；F、對上述曝光處理后的外延片的各層依次進(jìn)行顯影；G、對上述顯影后的外延片腐蝕柵槽，蒸發(fā)柵金屬并剝離，形成晶體管T型納米柵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A所述清洗外延片的步驟包括 先用丙酮沖洗，再用乙醇沖洗，然后用去離子水沖洗，如此反復(fù)至少7次，最后用氮?dú)獯蹈伞?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟A清洗后的外延片在120度的真空烘箱處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟B中所述第一層電子束膠^P520A在前烘后的厚度為700埃；前烘條件為在 180度烘箱中烘6分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟C中所述第二層電子束膠PMGI在前烘后的典型厚度為5500埃；前烘條件為在180度烘箱中烘30分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟D中所述第三層電子束膠PMMA在前烘后的厚度典型值為2500埃；前烘條件為在180度烘箱中烘6分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述步驟E中所述柵腳版電子束曝光的條件為曝光劑量1000 yC/cm2，電子束加速電壓100kV。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對上述曝光處理后的外延片的各層依次進(jìn)行顯影包括所述第三層PMMA在四甲基乙戊酮MIBK與異丙醇IPA的體積比為3 :1的顯影液中顯影 20分鐘，在異丙醇IPA中定影30秒，在60度烘箱中后烘6分鐘；所述第二層PMGI在10%的四甲基氫氧化氨TAHM與H2O的體積比為1 :4的顯影液中顯影1分鐘，在H2O中定影30秒，在60度烘箱中后烘6分鐘；所述第一層ZEP520A在乙酸丁脂ZED-N50顯影液中顯影5秒鐘，在四甲基乙戊酮MIBK 中定影15秒，在60度烘箱中后烘6分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟G中所述腐蝕柵槽包括對于帽層/腐蝕截止層為銦鎵砷InGaAs/磷化銦InP 的材料，采用檸檬酸與雙氧水體積比為1 :1的溶液進(jìn)行腐蝕。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟G中所述蒸發(fā)的柵金屬由外延片表面向上依次為鈦Ti/鉬Pt/金Au，其厚度的典型值分別為250 A / 250 A / 3000 A0
全文摘要
公開了一種在磷化銦襯底上制備T型柵的方法包括A、清洗外延片，在真空烘箱內(nèi)將六甲基二硅氨烷HMDS蒸發(fā)在清洗后外延片上；B、在外延片上勻第一層電子束膠ZEP520A，前烘；C、在所述第一層電子束膠ZEP520A上勻第二層電子束膠PMGI，前烘；D、在所述第二層電子束膠PMGI上勻第三層電子束膠PMMA，前烘；E、將上述勻有三層束膠層的外延片進(jìn)行電子束曝光；F、對上述曝光處理后的外延片的各層依次進(jìn)行顯影；G、對上述顯影后的外延片腐蝕柵槽，蒸發(fā)柵金屬并剝離，形成晶體管T型納米柵。根據(jù)本發(fā)明提供的在磷化銦襯底上制備T型柵的方法可制作更小尺寸的柵線條，且存在容易去膠，工藝簡單，可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H01L21/28GK102569047SQ20101057837
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者張海英, 楊浩, 郭天義, 黃杰 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所