一種使用化學(xué)收縮方法實(shí)現(xiàn)亞半微米t型柵的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及微電子元器件技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種T型柵的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著微波器件工作頻率的增加，GaAsHEMT器件的截止頻率也要求隨之增加。截止 頻率是衡量晶體管高速性能的重要因子，而柵長是決定器件截止頻率最關(guān)鍵的因素。為了 獲得高速的GaAsHEMT器件，關(guān)鍵要求是縮小柵長，然而器件柵長的縮小又增大了柵電阻， 影響器件高頻性能的改善，因此必需在縮小器件柵長的同時(shí)獲得比較低的柵電阻。T型柵制 備已成為用于高頻器件中的主流技術(shù)。T型柵的窄小柵腳提供了晶體管的高頻特性，并且使 其在毫米波頻率范圍內(nèi)低噪聲操作，而寬大的柵帽則減小了柵電阻。
[0003] 在T型柵制備工藝上，常用的方法是：采用復(fù)合膠工藝W及電子束直寫曝光方式， 采用多次曝光的方法，并利用不同顯影液對(duì)膠的顯影速度的差別，形成T型柵。為了獲得更 高的截止頻率，器件的柵長通常在lOOnmW下，部分器件甚至需要小于50nm。
[0004] 常用的復(fù)合膠工藝有：PMMA/PMAA/PMMA復(fù)合膠工藝；PMMA/UVIII復(fù)合膠工藝等， 利用了PMMA電子束光刻膠的高分辨率和高對(duì)比度的性能形成細(xì)的柵腳，然后利用上層光 刻膠形成寬柵帽。
[0005] 但是，采用復(fù)合膠得到T型柵的工藝存在W下缺點(diǎn)：
[0006] 1)多層膠工藝是利用上層膠形成寬的柵帽，再通過柵帽作為窗口對(duì)下層膠進(jìn)行顯 影，存在的很大一個(gè)問題就是實(shí)驗(yàn)過程的難W重復(fù)性；窗口的大小決定了下層膠的顯影速 度，也就決定了細(xì)柵的寬度，因此細(xì)柵的尺寸無法精確控制，難W穩(wěn)定制作50nmW下柵條；
[0007] 2)制作50nmW下柵條時(shí)，柵條的機(jī)械穩(wěn)定性十分重要，采用電子束膠光刻剝離形 成的無支撐柵腳，機(jī)械穩(wěn)定性差，容易變形。
[000引 3)采用剝離工藝實(shí)現(xiàn)金屬柵帽時(shí)，需要形成倒臺(tái)型光刻膠形貌，對(duì)光刻膠曝光顯 影的時(shí)間要求精確控制，增加了工藝難度。
[0009] 另外，如果單純采用介質(zhì)輔助增強(qiáng)柵腳的穩(wěn)定性，又會(huì)引入寄生電容，影響器件的 高頻特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種使用化學(xué)收縮方法，能夠有效地降低T型 柵的尺寸、提高T型柵的制作效率、簡(jiǎn)單易行、成本較低的制備方法。
[0011] 一種使用化學(xué)收縮方法實(shí)現(xiàn)亞半微米T型柵的制備方法，該方法包括W下步驟，
[0012] S1.在GaAs襯底外延層均勻涂上第一層光刻正膠；
[0013] S2.使用步進(jìn)投影光刻機(jī)（stepper)進(jìn)行曝光，顯影，在厚度0. 35ym的正膠膜上 形成第一層膠窗口，即柵光刻的底部窗口；
[0014] S3.對(duì)第一層正膠進(jìn)行處理，使用Relacs涂布材料涂在底層膠表面，厚度 0. 35ym，使Relacs涂布材料與正膠表面形成一定厚度的穩(wěn)定的薄膜，使用顯影液對(duì)形成 的薄膜進(jìn)行顯影，保證神化嫁表面殘留的Relacs涂布材料能夠完全去除干凈，該時(shí)正膠表 面和柵條的側(cè)壁將留下一定厚度的薄膜；
[00巧]S4.涂上負(fù)lift-out圖形工藝膠，厚度為1.Oum;
[0016] S5.使用步進(jìn)投影光刻機(jī)進(jìn)行曝光；形成雙層膠T型柵完整的膠型結(jié)構(gòu)，該種結(jié) 構(gòu)能夠使金屬完全地填滿底部柵條而不至于淀積到上層膠的側(cè)壁，有助于淀積后金屬的剝 離；
[0017] S6.采用電子束蒸發(fā)臺(tái)，淀積Ti/Pt/Au柵金屬；
[0018] S7.使用剝離液剝離所有膠體，形成0.25um左右（亞半微米）T型柵。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的T型柵的制備方法在第一層涂正膠、光刻后的膠體形 狀；
[0020] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的T型柵的制備方法在第一層正膠上涂Relacs涂布材 料光刻、顯影后的膠體形狀；
[0021] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的T型柵的制備方法在Relacs涂布材料形成的薄膜上 涂第二層負(fù)膠，光刻、顯影后的膠體形狀；
[0022] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的T型柵的制備方法蒸發(fā)金屬、去膠后形成T型柵；
[0023] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的T型柵的制備方法在Relacs涂布材料光刻顯影后的 實(shí)際薄膜形狀。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 如圖1-5所示，一種使用化學(xué)收縮方法實(shí)現(xiàn)亞半微米T型柵的制備方法，該方法包 括W下步驟，
[0025] S1.在GaAs襯底外延層上，使用AZ⑧MIR-701正膠均勻涂上第一層光刻正膠，厚 度0. 35ym左右，在90°C下烘烤60秒，形成正膠膜；
[0026] S2.使用ASML5500/100D步進(jìn)投影光刻機(jī)進(jìn)行曝光，在110°C下烘烤60秒，使用濃 度為2. 38%的AZ⑥AZ300MIF顯影液進(jìn)行顯影，用去離子水沖洗30秒，則在AZ⑧MIR-701 正膠膜上形成約為0. 40ym第一層膠窗口，即柵光刻的底部窗口。
[0027] S3.對(duì)第一層膠進(jìn)行處理，采用Relacs涂布材料AZ⑥R-200涂在底層膠表面， 厚度0. 35微米，然后進(jìn)行烘賠熱處理，85°C條件下烘烤70秒，11(TC條件下烘烤70秒，使 AZ⑩MIR-701正膠顯影后殘留的酸基能夠充分的促進(jìn)Relacs進(jìn)行擴(kuò)散，使Relacs涂布材 料AZ?R-500與AZ?MIR-701正膠表面形成一定厚度的穩(wěn)定的薄膜。然后使用AZ⑩ R-2顯影液，在23°C條件下對(duì)形成的薄膜進(jìn)行70秒沖洗顯影，保證神化嫁表面的Relacs涂 布材料AZ⑥R-200能夠完全去除干凈，該時(shí)AZ⑥MIR-701正膠表面和柵條的側(cè)壁將留下 一定厚度的薄膜。
[002引最后得到一個(gè)柵長尺寸為0.25um，上口稍寬，下口稍窄，倒八字型的膠結(jié)構(gòu)。未溶 解的薄膜能夠起到隔離層的作用，使底層膠與上層膠不能互融。
[0029] 涂上層膠，選用了厚度為1.Oum的負(fù)lift-out圖形工藝膠AZ⑩5206E。經(jīng)過W 下工藝步驟：
[0030] 首先在l〇〇°C下烘烤60秒；使用ASML5500/100D步進(jìn)投影光刻機(jī)進(jìn)行曝光；反轉(zhuǎn) 后在120°C溫度烘烤90秒；使用濃度為2. 38%的AZ⑩AZ300MIF顯影液，在23°C下浸泡60 秒，使用濃度為50%的AZ⑥D(zhuǎn)eveloper顯影液，在23°C下浸泡60秒，使用濃度為25%的 AZ⑩400K顯影液，在23°C下浸泡60秒；用去離子水沖洗30秒；在120°C下烘烤120秒。
[0031] 該樣形成雙層膠T型柵的結(jié)構(gòu)基本完成，完整的膠型結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)能夠使金屬 完全地填滿底部柵條而不至于淀積到上層膠的側(cè)壁，有助于淀積后金屬的剝離。
[0032] S4.采用電子束蒸發(fā)臺(tái)BAK640,淀積Ti/Pt/Au柵金屬。
[003引S5.AZ剝離液剝離所有膠體；使用AZ⑩400TStripper常溫下浸泡60秒剝離負(fù)lift-out圖形工藝膠；使用AZ⑧Remover200高溫下浸泡30秒剝離正膠。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種使用化學(xué)收縮方法實(shí)現(xiàn)亞半微米T型柵的制備方法，其特征在于：該方法包括 以下步驟，
51. 在GaAs襯底外延層均勾涂上第一層光刻正膠；
52. 使用步進(jìn)投影光刻機(jī)進(jìn)行曝光，顯影，在厚度0. 35ym的正膠膜上形成第一層膠窗 口，即柵光刻的底部窗口；
53. 對(duì)第一層正膠進(jìn)行處理，使用Relacs涂布材料涂在底層膠表面，厚度0. 35ym，使 Relacs涂布材料與正膠表面形成一定厚度的穩(wěn)定的薄膜，使用顯影液對(duì)形成的薄膜進(jìn)行顯 影，保證砷化鎵表面殘留的Relacs涂布材料能夠完全去除干凈，這時(shí)正膠表面和柵條的側(cè) 壁將留下一定厚度的薄膜；
54. 涂上負(fù)lift-out圖形工藝膠，厚度為I.Oum;
55. 使用步進(jìn)投影光刻機(jī)進(jìn)行曝光；形成雙層膠T型柵完整的膠型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠 使金屬完全地填滿底部柵條而不至于淀積到上層膠的側(cè)壁，有助于淀積后金屬的剝離；
56. 采用電子束蒸發(fā)臺(tái)，淀積Ti/Pt/Au柵金屬；
57. 使用剝離液剝離所有膠體，形成0. 25umT型柵。
【專利摘要】一種使用化學(xué)收縮方法實(shí)現(xiàn)亞半微米T型柵的制備方法，在GaAs襯底外延層均勻涂上第一層光刻正膠；使用步進(jìn)投影光刻機(jī)進(jìn)行曝光、顯影，在厚度0.35μm的正膠膜上形成第一層膠窗口，即柵光刻的底部窗口；對(duì)第一層正膠進(jìn)行處理，使用Relacs涂布材料涂在底層膠表面使Relacs涂布材料與正膠表面形成一定厚度的穩(wěn)定的薄膜，使用顯影液對(duì)形成的薄膜進(jìn)行顯影，保證砷化鎵表面殘留的Relacs涂布材料能夠完全去除干凈，這時(shí)正膠表面和柵條的側(cè)壁將留下一定厚度的薄膜；涂上負(fù)lift-out圖形工藝膠；使用步進(jìn)投影光刻機(jī)進(jìn)行曝光；用電子束蒸發(fā)臺(tái)，淀積Ti/Pt/Au柵金屬；使用剝離液剝離所有膠體，形成T型柵。
【IPC分類】H01L21-28
【公開號(hào)】CN104701154
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510107056
【發(fā)明人】王智勇, 高鵬坤, 張綿, 王青
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月11日