CN102064122A - 用于GaN功率器件的对位标记的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于GaN功率器件的对位标记及其制备方法，属于半导体器件的加工领域。所述用于GaN功率器件的对位标记包括位于GaN基片上的一次金属对位标记和二次金属对位标记，所述一次金属对位标记的金属与所述GaN功率器件的漏源金属相同；所述二次金属对位标记的金属层为钛层、铂层和金层，或者为钛层、钼层和金层。其制作步骤为：①利用高温合金工艺前的任一工艺在GaN基片上制作出一次金属对位标记；②利用所述一次对位标记在GaN基片上制作二次金属对位标记；③对GaN基片在800℃-1000℃进行高温合金。采用本发明提高了非接触光刻栅工艺的套刻精度，从而提高GaN功率器件的直流性能、射频性能及可靠性。

Description

用于GaN功率器件的对位标记的制作方法

技术领域

本发明涉及半导体器件的加工领域，具体涉及用于宽禁带微波、毫米波GaN 功率器件非接触光刻栅工艺的对位标记的制作方法。

背景技术

GaN材料因其具有宽禁带、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等优良特性,决定了以其为基础的GaN基功率器件在微波、毫米波领域应用的优势。频率特性的不断提高使GaN基功率器件栅制作工艺主要采用非接触光刻技术，在减小金属线条尺寸的同时保持极高的线条成品率，为此对套刻精度提出更高要求，而栅对位标记制作的好坏直接影响到下一步工艺能否顺利进行和套刻精度。

现有技术中，栅对位标记的制作通常与源漏制作工艺同时进行，其工艺步骤为：①GaN基片的上表面涂布光刻胶；②采用设有对位标记的光刻掩膜版经对位、曝光、显影、坚模，制作出对位标记的光刻图形；③利用金属镀膜设备制作源漏金属对位标记；④将GaN基片在800℃-1000℃进行高温合金过程，参看图3和图4。由于实现源漏欧姆接触需要经过800－1000℃的高温金属-半导体合金过程，合金后金属对位标记表面异常粗糙，表面形貌变差，平整度降低，严重影响非接触光刻栅制作的套刻精度，而对于电子束直写栅来说，套刻精度直接到GaN功率器的直流性能、射频性能及可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于GaN功率器件的对位标记的制作方法，以保证非接触光刻栅工艺的套刻精度，提高GaN功率器件的直流性能、射频性能及可靠性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种用于GaN功率器件对位标记的制作方法，采用下述步骤进行制备：

①利用高温合金工艺前的任一工艺在GaN基片上制作出一次金属对位标记；

②利用所述一次金属对位标记在GaN基片上制作二次金属对位标记；

③将GaN基片在800℃-1000℃进行高温合金；

所述二次金属对位标记的金属层从GaN基片往上依次为钛层、铂层和金层，或者为钛层、钼层和金层。

所述一次金属对位标记的金属层从GaN基片往上为钛层、铝层、镍层和金层。

其中步骤②中所述二次金属对位标记的制作步骤：

a、利用所述一次金属对位标记，采用非接触光刻工艺在GaN基片上制作二次金属对位标记的光刻图形；

b、采用金属蒸发或金属溅射工艺在步骤a中所述光刻图形上蒸镀金属。

本发明还提供了一种用于GaN功率器件对位标记，其包括位于GaN基片上的一次金属对位标记和二次金属对位标记，所述一次金属对位标记的金属与所述GaN功率器件的漏源金属相同；所述二次金属对位标记的金属层为钛层、铂层和金层，或者为钛层、钼层和金层。

用于源漏金属制作的一次金属对位标记经过高温合金后，其表面形貌变差，平整度降低，不适于作为后续工艺的对位标记；本发明中，在合金之前，利用一次金属对位标记，制作了二次金属对位标记，所述二次金属对位标记采用耐高温的金属复合层——钛层、铂层和金层或者钛层、钼层和金层，所以在经过800℃-1000℃的高温合金后，尽管一次金属对位标记表面模糊，但是二次金属对位标记的表面平滑，形状良好，能够满足后续工艺中非接触光刻栅工艺的套刻精度。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：在进行高温合金之前，一次金属对位标记的表面形貌平整，本发明利用一次金属对位标记制作耐高温的二次金属对位标记，从而在经过高温合金后，二次金属对位标记仍能保持表面平滑、形状良好，陡直度高，保证了下一步栅工艺的顺利进行和对位精度，提高了提高了GaN功率器件的直流性能、射频性能及可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的俯视示意图；

图2是图1中A-A向剖面结构示意图；

图3是现有技术的俯视结构示意图；

图4是图3中B-B向剖面示意图。

具体实施方式

为了提高GaN功率器件的频率特性，一般采用非接触光刻栅工艺进行细栅长制作，栅长尺寸为0.25±0.05微米。非接触光刻设备分辨率高，但需对位标记进行全局对位，并保证较高的套刻精度。对于GaN工艺，一般采用金属对位标记，且由于栅直写前的高温合金工艺，要求金属对位标记耐高温，在高温工艺后仍可用于非接触直写对位。

参看图1和图2，本发明包括GaN基片1，所述GaN基片上设有漏源金属区2、一次金属对位标记3和二次金属对位标记4。所述二次金属对位标记的金属层从GaN基片往上依次为钛层、铂层和金层，或者为钛层、钼层和金层。

所述一次金属对位标记的金属层从GaN基片往上为钛层、铝层、镍层和金层。

本实施例以GaN HEMT功率器件为例说明本发明的制备方法。

①利用高温合金工艺前的任一工艺在GaN基片1上制作出一次金属对位标记3；

首先，对GaN基片1进行清洗工艺，去除表面的有机物及沾污，清洗步骤如下：依次在三氯乙烷、丙酮、异丙醇溶液中浸泡3－5min，最后用去离子水冲洗3－5min，氮气吹干。

然后，对清洗后GaN基片1进行源、漏和一次金属对位标记的制作：

在GaN基片1上涂覆光刻胶——LOR5A光刻胶，转速3000rpm，180℃烘焙2min；再涂布SPR660光刻胶，转速3000rpm，90℃烘焙90s。所用光刻设备为分辨率0.5μm的接触式曝光机，制作源漏图形的同时制作出一次金属对位标记的光刻图形，所述一次金属对位标记的光刻图形尺寸20μm×20μm。

再在上述漏源图形和一次金属对位标记的光刻图形上进行金属蒸发，制得得漏源金属区2和一次金属对位标记3，所述漏源金属区2和一次金属对标记的金属层从GaN基片往上依次为钛层、铝层、镍层和金层，所述金属层的厚度分别为200±20nm、1400±140nm、400±40nm和600±60nm。所得一次金属对位标记3在未进行高温处理之前，其形状良好，表面光滑，满足电子束直写工艺要求。

②利用所述一次对位标记在GaN基片上制作二次金属对位标记

a、利用所述一次金属对位标记，采用非接触光刻工艺在GaN基片上制作二次金属对位标记的光刻图形；

采用电子束直写设备，分辨率为25nm。首先进行直写标记涂胶，胶层为PMMA 胶：L11光刻胶，转速3000rpm，180℃烘焙2min；C4光刻胶，转速3000rpm，180℃烘焙2min。再按照常规工艺进行电子束直写曝光和显影，得到20μm×20μm的二次金属对位标记的光刻图形。

b、采用金属蒸发或金属溅射工艺在步骤a中所述光刻图形上蒸镀金属层，所述金属层依次为钛层、铂层和金层或者依次为钛层、钼层和金层，所述金属层的厚度分别为30±3nm、1600±160nm和1500±150nm。

③对GaN基片在800℃-1000℃进行高温合金

对源漏金属区2、一次金属对位标记3和二次金属对比标记4在800℃-1000℃进行高温合金处理。

结果表明，高温合金后，一次金属对位标记3表面粗糙且边缘出现较大形变，无法满足电子束直写对位要求。而所得一次金属对位标记4在合金处理后，表面光滑，无褶皱，形状良好，陡直度高，可用于下步栅直写工艺对位，且直写套刻精度可达0.01微米。

综上，增加耐高温金属对位标记后，保证了非接触光刻栅工艺的套刻精度，提高了GaN功率器件的直流性能、射频性能及可靠性。

Claims (4)

1.一种用于GaN功率器件对位标记的制作方法，其特征在于包括下述步骤：

①利用高温合金工艺前的任一工艺在GaN基片上制作出一次金属对位标记；

②利用所述一次金属对位标记在GaN基片上制作二次金属对位标记；

③将GaN基片在800℃-1000℃进行高温合金工艺；

所述二次金属对位标记的金属层从GaN基片往上依次为钛层、铂层和金层，或者为钛层、钼层和金层。

2.根据权利要求１所述的用于GaN功率器件对位标记的制作方法，其特征在于所述一次金属对位标记的金属层从GaN基片往上为钛层、铝层、镍层和金层。

3.根据权利要求2所述的用于GaN功率器件对位标记的制作方法，其特征在于步骤②中所述二次金属对位标记的制作步骤：

a、利用所述一次金属对位标记，采用非接触光刻工艺在GaN基片上制作二次金属对位标记的光刻图形；

b、采用电子束蒸发镀膜工艺在步骤a中所述的光刻图形上蒸镀金属。

4.根据权利要求2所述的用于GaN功率器件对位标记，其特征在于包括位于GaN基片上的一次金属对位标记和二次金属对位标记，所述一次金属对位标记的金属与所述GaN功率器件的漏源金属相同；所述二次金属对位标记的金属层为钛层、铂层和金层，或者为钛层、钼层和金层。

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