CN100495216C - 一种电子束对准标记的制作方法及其应用 - Google Patents

一种电子束对准标记的制作方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子束对准标记的制作方法，采用Ti/Pt金属结构作为对准标记的金属结构，对衬底材料采用光刻方法进行光刻，在衬底材料最顶层的铝镓氮外延层形成电子束对准标记。本发明同时公开了一种利用电子束对准标记制作有效栅线条方法，A、对衬底材料采用光刻方法进行光刻，形成电子束对准标记，并蒸发标记金属Ti/Pt；B、对衬底材料采用光刻方法进行光刻，形成源漏图形，并蒸发源漏金属；C、退火合金，形成良好的欧姆接触；D、有源区离子注入隔离；E、电子束光刻，完成栅线条曝光；F、蒸发栅金属，形成有效栅线条。利用本发明，有效解决了高温退火后对准标记金属形貌发生变化而导致电子束曝光机无法准确辨认对准标记的问题。

Description

一种电子束对准标记的制作方法及其应用
技术领域
本发明涉及宽禁带半导体材料器件制作技术领域，尤其涉及一种电子束对准标记的制作方法及利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法。
背景技术
在半导体场效应晶体管结构当中，栅长是决定器件频率最关键的因素。而对于应用在X波段GaN HEMT器件来说，为了得到至少4倍于工作频率甚至更高的截止频率，栅长的要求已经到达亚微米水平，普通的光学光刻技术已经远远不能满足我们的要求。
因此，在制作栅的工艺过程中，采用了具有高的分辨率和套刻精度的直写电子束曝光方法，能制作0.1到0.25微米甚至几十纳米的微细线条。
常规的用电子束直写技术形成栅线条的GaN HEMT器件工艺中，通常的工艺步骤如下：
步骤1：电子束直写光刻或者普通光学光刻，形成电子束对准标记，蒸发标记金属，金属组分一般为Ti/Au＝200/
Figure C200610127868D0003101638QIETU
。
步骤2：电子束直写或者直接普通光学光刻源漏图形，并蒸发源漏金属；如图1所示，图1为常规对准标记金属(Ti/Au＝200/
Figure C200610127868D0003101638QIETU
)结构退火前形貌示意图。
步骤3：退火，使源漏金属与衬底材料形成良好的欧姆接触；如图2所示，图2为常规对准标记金属(Ti/Au＝200/
Figure C200610127868D0003101638QIETU
)结构退火后形貌示意图。
步骤4：有源区隔离。
步骤5：电子束直写制作栅线条。
步骤6：蒸发栅金属。
但是，这种方法中存在一个很严重的问题：由于GaN HEMT器件工艺中欧姆接触采用的Ti/A1/Ti/Au多层金属结构，要在700℃到800℃甚至900℃条件下进行退火，才能形成理想的欧姆接触。在这种温度退火后，原本采用的Ti/Au对准标记金属的表面形貌将变得粗糙不平。在随后的电子束直写栅过程中，对其进行标记信号检测时，在表面不平的地方会产生一个增益，如果增益足够大就会导致系统无法进行正确定位甚至不能开始曝光。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种电子束对准标记的制作方法，以解决高温退火后对准标记金属形貌发生变化而导致电子束曝光机无法准确辨认对准标记的问题。
本发明的另一个目的在于提供一种利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法，以解决高温退火后对准标记金属形貌发生变化而导致电子束曝光机无法准确辨认对准标记的问题。
(二)技术方案
为达到上述一个目的，本发明提供了一种电子束对准标记的制作方法，该方法包括：
采用Ti/Pt金属结构作为对准标记的金属结构，对衬底材料采用光刻方法进行光刻，在衬底材料最顶层的铝镓氮外延层形成电子束对准标记，然后蒸发标记金属结构Ti/Pt。
为达到上述另一个目的，本发明提供了一种利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法，该方法具体包括：
A、对衬底材料采用光刻方法进行光刻，形成电子束对准标记，并蒸发标记金属Ti/Pt，其中标记金属Ti/Pt的金属组分为Ti/Pt＝60/
Figure C200610127868D0003101638QIETU
；
B、对衬底材料采用光刻方法进行光刻，形成源漏图形，并蒸发源漏金属；
C、退火合金，将源漏金属与衬底材料形成欧姆接触；其中，退火温度为750至830℃；
D、有源区离子注入隔离；
E、精确辨认对准标记，电子束光刻栅版，完成栅线条曝光；
F、蒸发栅金属，形成有效栅线条。
步骤A中所述采用的光刻方法为电子束直写光刻，或为普通光学光刻方法。
步骤B中所述采用的光刻方法为普通光学光刻方法。
所述步骤E包括：精确辨认对准标记，以电子束对准标记为基准，电子束直写制作细栅线条，与源漏金属实现精确套刻，完成栅线条曝光。
该方法进一步包括：G、金属布线，形成有效器件，对金属布线后的器件进行测试分析。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、利用本发明，通过改变电子束对准标记的金属结构和组分的方法，在不改变退火的温度时间和源漏金属结构组分的情况下，即使经过800多摄氏度的高温退火，电子束对准标记形貌也能保持良好，表面仍然平滑，可以顺利地被电子束曝光系统辨认，有效地解决了高温退火后对准标记金属形貌发生变化而导致电子束曝光机无法准确辨认对准标记的问题。
2、本发明提供的这种应用于宽禁带半导体材料的电子束对准标记的制作方法，充分发挥了电子束光刻高分辨率以及精确定位的优点，同时由于套刻精度的提高，原本为了保证套刻精度而采用的电子束曝光制作源漏一步完全可以用普通的光学光刻完成，大大减小了工艺时间，提高了工作效率。
3、本发明提供的这种应用于宽禁带半导体材料的电子束对准标记的制作方法，良好的表面情况减小了误差，使得电子束系统的定位精度相当高；同时，欧姆接触也达到了最理想的效果。
附图说明
图1为常规对准标记金属(Ti/Au＝200/
Figure C200610127868D0003101638QIETU
)结构退火前形貌示意图；
图2为常规对准标记金属(Ti/Au＝200/
Figure C200610127868D0003101638QIETU
)结构退火后形貌示意图；
图3为本发明提供的利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法流程图；
图4为依照本发明实施例利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法流程图；
图5为依照本发明实施例制作的新型对准标记金属(Ti/Pt＝60/
Figure C200610127868D0003101638QIETU
)结构退火前形貌示意图；
图6为依照本发明实施例制作的新型对准标记金属(Ti/Pt＝60/
Figure C200610127868D0003101638QIETU
)结构退火后形貌示意图；
图7为依照本发明实施例在在布线完毕后管芯的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
以下首先介绍本发明提供的电子束对准标记的制作方法，然后再介绍利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法。
本发明提供的电子束对准标记的制作方法具体包括：采用Ti/Pt金属结构作为对准标记的金属结构，对衬底材料采用光刻方法进行光刻，在衬底材料最顶层的铝镓氮外延层形成电子束对准标记。
本发明提供的电子束对准标记的制作方法在形成电子束对准标记后还可以进一步包括：蒸发标记金属结构Ti/Pt。
基于上述本发明提供的电子束对准标记的制作方法，图3示出了本发明提供的利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法流程图，电子束曝光机能够依据制作的电子束对准标记精确曝光，获得高性能的HEMT器件；该方法具体包括以下步骤：
步骤301：对衬底材料采用光刻方法进行光刻，形成电子束对准标记，并蒸发标记金属Ti/Pt；
步骤302：对衬底材料采用光刻方法进行光刻，形成源漏图形，并蒸发源漏金属；
步骤303：退火合金，将源漏金属与衬底材料形成欧姆接触；
步骤304：有源区离子注入隔离；
步骤305：精确辨认对准标记，电子束光刻栅版，完成栅线条曝光；
步骤306：蒸发栅金属，形成有效栅线条。
基于图3所述的利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法流程图，以下结合具体的实施例对本发明利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法进一步详细说明。
实施例
如图4所示，图4为依照本发明实施例利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤401：对衬底材料进行处理后，采用电子束直写光刻或普通光学光刻方法对衬底材料进行光刻，形成电子束对准标记，并蒸发标记金属Ti/Pt；所述标记金属Ti/Pt的金属组分为：Ti/Pt＝60/
Figure C200610127868D0003101638QIETU
。
步骤402：对衬底材料采用普通光学光刻方法进行光刻，形成源漏图形，并蒸发源漏金属；
如图5所示，图5为依照本发明实施例制作的新型对准标记金属(Ti/Pt＝60/
Figure C200610127868D0003101638QIETU
)结构退火前形貌示意图。
步骤403：在750至830℃退火合金，将源漏金属与衬底材料形成良好的欧姆接触；
如图6所示，图6为依照本发明实施例制作的新型对准标记金属(Ti/Pt＝60/
Figure C200610127868D0003101638QIETU
)结构退火后形貌示意图。
步骤404：有源区离子注入隔离。
步骤405：精确辨认对准标记，以电子束对准标记为基准，电子束直写制作细栅线条，与源漏金属实现精确套刻，完成栅线条曝光。
步骤406：蒸发栅金属，形成有效栅线条。
在形成有效栅线条之后，该方法还可以进一步进行金属布线，形成有效器件，并对金属布线后的器件进行测试分析。
在对金属布线后的器件进行测试分析时，通过显微镜观察可以看出，电子束光刻和普通光学光刻的套准精度很高，对器件进行直流和小信号测试，输出电流密度约为1A/mm，跨导约为250mS/mm，截止频率大于30GHz。
如图7所示，图7为依照本发明实施例在管芯在布线完毕后的示意图。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种电子束对准标记的制作方法，其特征在于，该方法包括：
采用Ti/Pt金属结构作为对准标记的金属结构，对衬底材料采用光刻方法进行光刻，在衬底材料最顶层的铝镓氮外延层形成电子束对准标记，然后蒸发标记金属结构Ti/Pt。
2、一种利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法，其特征在于，该方法具体包括：
A、对衬底材料采用光刻方法进行光刻，形成电子束对准标记，并蒸发标记金属Ti/Pt，其中标记金属Ti/Pt的金属组分为；
B、对衬底材料采用光刻方法进行光刻，形成源漏图形，并蒸发源漏金属；
C、退火合金，将源漏金属与衬底材料形成欧姆接触；其中，退火温度为750至830℃；
D、有源区离子注入隔离；
E、精确辨认对准标记，电子束光刻栅版，完成栅线条曝光；
F、蒸发栅金属，形成有效栅线条。
3、根据权利要求2所述的利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法，其特征在于，步骤A中所述采用的光刻方法为电子束直写光刻，或为普通光学光刻方法。
4、根据权利要求2所述的利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法，其特征在于，步骤B中所述采用的光刻方法为普通光学光刻方法。
5、根据权利要求2所述的利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法，其特征在于，所述步骤E包括：
精确辨认对准标记，以电子束对准标记为基准，电子束直写制作细栅线条，与源漏金属实现精确套刻，完成栅线条曝光。
6、根据权利要求2所述的利用电子束对准标记制作有效栅线条的方法，其特征在于，该方法进一步包括：
G、金属布线，形成有效器件，对金属布线后的器件进行测试分析。
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