CN103311144A - 基于钨金属的电子束对准标记的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于钨金属的电子束对准标记的制作方法，电子束对准标记金属采用具有高熔点、高稳定性的钨金属，实现了采用不同的金属将对准标记与源漏金属同时制作在晶圆上，解决高温退火后对准标记金属形貌产生形变这一问题，得到表面平坦、边缘平整的对准标记，有效保证源漏与电子束直写0.2μm细栅、细栅与“Γ”型栅帽的套刻精度。
Description
技术领域
本发明涉及高电子迁移率场效应晶体管(HEMT)制备技术领域，尤其涉及一种基于钨金属的电子束对准标记的制作方法，是应用在改善电子束标记质量，提高电子束套刻精度的电子束标记制作方法，是在完成AlGaN/GaN高电子迁移率场效应晶体管(HEMT)细栅制备过程中形成的新方法。
背景技术
在AlGaN/GaN HEMT制造工艺中，依靠对准标记来保持层与层之间的对应关系以及层与层之间的套刻精度，尤其是源漏与电子束直写0.2μm细栅、细栅与“Γ”型栅帽的套刻精度是工艺过程中最基本的要求。通常将电子束曝光所需的对准标记图形与源漏图形制作在同一掩模版上，以保证最小的套刻误差，这样对准标记金属将与源漏金属相同，由于欧姆接触的制作需要经过870℃快速退火，导致采用源漏金属Ti/Al/Ni/Au制作的对准标记在高温退火后表面粗糙，边缘不够平整，增加电子束扫描信号噪声，影响套刻的对准精度，严重时甚至导致无法辨认对准标记而不能进行电子束直写。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种基于钨金属的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产生形变这一问题，得到表面平坦、边缘平整的对准标记，有效保证源漏与电子束直写0.2μm细栅、细栅与“Γ”型栅帽的套刻精度。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种基于钨金属的电子束对准标记的制作方法，包括：
步骤1：在衬底上涂覆第一正光刻胶，然后以第一掩模版为掩模在该第一正光刻胶上光刻出窗口，接着溅射钨金属并进行金属剥离，剥离该窗口之外的第一正光刻胶及该第一正光刻胶上的钨金属，在衬底上形成钨金属窗口；
步骤2：在形成钨金属窗口的衬底上涂覆第二正光刻胶，然后以第二掩模版为掩模在该第二正光刻胶上光刻出第一对准标记图形以及器件源漏图形；
步骤3：在形成第一对准标记图形以及器件源漏图形的衬底上蒸发金属Ti/Al/Ni/Au，在钨金属窗口之上叠加Ti/Al/Ni/Au金属形成第一对准标记，在器件源漏图形处形成源漏金属，然后进行金属剥离，去除剩余的第二正光刻胶及其上蒸发的Ti/Al/Ni/Au金属；
步骤4：在形成第一对准标记和源漏金属的衬底上涂覆第三正光刻胶，然后以第三掩模版为掩模在该第三正光刻胶上光刻出窗口，该窗口图形尺寸大于钨金属窗口；
步骤5：以第一对准标记为掩模对第一对准标记下的钨金属进行干法刻蚀，去掉第一对准标记图形之外的钨金属，形成由Ti/Al/Ni/Au金属和钨金属二者叠加构成的第二对准标记；
步骤6：对形成第二对准标记的衬底进行湿法腐蚀，去除第二对准标记上部的Ti/Al/Ni/Au金属，得到由金属钨形成的对准标记；
步骤7：去除第三正光刻胶，最终形成钨金属对准标记以及Ti/Al/Ni/Au金属源漏。
(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、本发明提供的这种基于钨金属的电子束对准标记的制作方法，利用钨金属具有高熔点、高稳定性等特点，采用其作为对准标记金属，同时优化工艺流程，实现了采用不同的金属将对准标记与源漏金属同时制作在晶圆上，解决了高温退火后对准标记金属形貌产生形变这一问题，最终得到表面平坦、边缘平整的对准标记，有效保证了电子束套刻的对准精度。
2、本发明提供的这种基于钨金属的电子束对准标记的制作方法，实现了采用不同的金属将对准标记与源漏金属同时制作在晶圆上，解决了高温退火后对准标记金属形貌产生形变这一问题，最终得到表面平坦、边缘平整的对准标记，有效地保证了源漏与电子束直写0.2μm细栅、细栅与“Γ”型栅帽的套刻精度。
3、本发明提供的这种基于钨金属的电子束对准标记的制作方法，电子束对准标记采用钨金属，实现了采用不同的金属将对准标记与源漏金属同时制作在晶圆上。
附图说明
图1是依照本发明实施例的基于钨金属的电子束对准标记制作工艺流程图；
图2是采用依照本发明实施例制作的金属钨对准标记的显微镜图像；
图3是采用依照本发明实施例制作的金属钨对准标记的SEM图像；
图4是采用依照本发明实施例所制作出的细栅与“Γ”型栅帽的SEM图像。
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。
为了保证源漏与电子束直写0.2μm细栅、细栅与“Γ”型栅帽的套刻精度，电子束直写所需要的对准标记图形与源漏金属图形二者应放置在同一层掩膜版上。而源漏金属Ti/Al/Ni/Au在870℃快速退火形成欧姆接触后其边缘形貌易发生形变，因此电子束直写的对准标记金属采用钨金属，利用其具有高熔点、高稳定性等特点，使得对准标记在欧姆接触870℃快速退火这一工艺过程后仍然不产生形变。因此本发明技术方案的关键在于既要保证对准标记图形与源漏金属图形放置在同一层掩膜版上，又要保证两种图形采用两种不同的金属实现。
本发明所提出的基于钨金属的电子束对准标记的制作方法，如图1所示。图1是依照本发明实施例的基于钨金属的电子束对准标记制作工艺流程图，该方法包括以下步骤：
步骤1：在GaN衬底上利用匀胶机涂覆第一正光刻胶，然后以第一掩模版为掩模对该第一正光刻胶进行光刻曝光，如图1(a)所示，在该第一正光刻胶上需要制作对准标记的位置光刻出窗口，用于钨金属薄膜生长；
步骤2：在光刻出窗口的GaN衬底上溅射钨金属，厚度约如图1(b)所示，然后进行金属剥离，剥离该窗口之外的第一正光刻胶及该第一正光刻胶上的钨金属，剩余该窗口处的钨金属，在GaN衬底上形成用于制备电子束对准标记的钨金属窗口；
步骤3：利用匀胶机在形成钨金属窗口的GaN衬底上涂覆第二正光刻胶，然后以第二掩模版为掩模对该第二正光刻胶进行光刻曝光，如图1(c)所示，在该第二正光刻胶上光刻出第一对准标记图形以及器件源漏图形，该第一准标记图形位于钨金属窗口之上，且该第一准标记图形的面积小于钨金属窗口的面积；
步骤4：在形成第一对准标记图形以及器件源漏图形的GaN衬底上蒸发金属Ti/Al/Ni/Au，在钨金属窗口之上叠加Ti/Al/Ni/Au金属形成第一对准标记，在器件源漏图形处形成源漏金属，如图1(d)所示，然后进行金属剥离，去除剩余的第二正光刻胶及其上蒸发的Ti/Al/Ni/Au金属；
步骤5：利用匀胶机在形成第一对准标记和源漏金属的GaN衬底上涂覆第三正光刻胶，然后以第三掩模版为掩模对该第三正光刻胶进行光刻曝光，如图1(e)所示，在该第一对准标记处的第三正光刻胶上形成窗口，该窗口图形尺寸大于步骤2中形成的钨金属窗口，此时源漏金属被光刻胶保护；
步骤6：将经过步骤5处理后的GaN衬底放置在反应离子刻蚀机中，以Ti/Al/Ni/Au金属的第一对准标记为掩模对第一对准标记下的钨金属进行RIE干法刻蚀，如图1(f)所示，使用SF6气体刻蚀去掉第一对准标记图形之外的钨金属，形成由Ti/Al/Ni/Au金属和钨金属二者叠加构成的第二对准标记；
步骤7：对形成第二对准标记的GaN衬底进行湿法腐蚀，如图1(g)所示，去除第二对准标记上部的Ti/Al/Ni/Au金属，得到由金属钨形成的对准标记，如图1(h)所示；
步骤8：将形成对准标记的GaN衬底浸泡在丙酮中，去除第三正光刻胶，最终形成钨金属对准标记以及Ti/Al/Ni/Au金属源漏，如图1(i)所示。
采用上述工艺制作的基于金属钨的电子束对准标记，在高温退火后几乎无形变，其表面平坦光滑，边缘平整，显微镜图像如图2所示，SEM图像如图3所示。基于该电子束对准标记，所制作出的细栅以及栅帽如图4所示，可以看出有效地保证了套刻的对准精度。
利用本发明提供的制作电子束对准标记的制作方法，电子束对准标记金属采用具有高熔点、高稳定性的钨金属，实现了采用不同的金属将对准标记与源漏金属同时制作在晶圆上，解决高温退火后对准标记金属形貌产生形变这一问题，得到表面平坦、边缘平整的对准标记，有效保证源漏与电子束直写0.2μm细栅、细栅与“Γ”型栅帽的套刻精度。另外，电子束对准标记采用钨金属，实现了采用不同的金属将对准标记与源漏金属同时制作在晶圆上。
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 (7)
1.一种基于钨金属的电子束对准标记的制作方法，其特征在于，包括：
步骤1：在衬底上涂覆第一正光刻胶，然后以第一掩模版为掩模在该第一正光刻胶上光刻出窗口，接着溅射钨金属并进行金属剥离，剥离该窗口之外的第一正光刻胶及该第一正光刻胶上的钨金属，在衬底上形成钨金属窗口；
步骤2：在形成钨金属窗口的衬底上涂覆第二正光刻胶，然后以第二掩模版为掩模在该第二正光刻胶上光刻出第一对准标记图形以及器件源漏图形；
步骤3：在形成第一对准标记图形以及器件源漏图形的衬底上蒸发金属Ti/Al/Ni/Au，在钨金属窗口之上叠加Ti/Al/Ni/Au金属形成第一对准标记，在器件源漏图形处形成源漏金属，然后进行金属剥离，去除剩余的第二正光刻胶及其上蒸发的Ti/Al/Ni/Au金属；
步骤4：在形成第一对准标记和源漏金属的衬底上涂覆第三正光刻胶，然后以第三掩模版为掩模在该第三正光刻胶上光刻出窗口，该窗口图形尺寸大于钨金属窗口；
步骤5：以第一对准标记为掩模对第一对准标记下的钨金属进行干法刻蚀，去掉第一对准标记图形之外的钨金属，形成由Ti/Al/Ni/Au金属和钨金属二者叠加构成的第二对准标记；
步骤6：对形成第二对准标记的衬底进行湿法腐蚀，去除第二对准标记上部的Ti/Al/Ni/Au金属，得到由金属钨形成的对准标记；
步骤7：去除第三正光刻胶，最终形成钨金属对准标记以及Ti/Al/Ni/Au金属源漏。
2.根据权利要求1所述的基于钨金属的电子束对准标记的制作方法，其特征在于，所述衬底为GaN衬底、GaAs衬底以及Si衬底。
3.根据权利要求1所述的基于钨金属的电子束对准标记的制作方法，其特征在于，步骤1中所述溅射钨金属是在光刻出窗口的衬底上溅射钨金属，厚度约
4.根据权利要求1所述的基于钨金属的电子束对准标记的制作方法，其特征在于，步骤2中所述第一准标记图形形成于钨金属窗口所处位置，且该第一准标记图形的面积小于钨金属窗口的面积。
5.根据权利要求1所述的基于钨金属的电子束对准标记的制作方法，其特征在于，步骤4中所述以第三掩模版为掩模在该第三正光刻胶上光刻出窗口，此时源漏金属被光刻胶保护。
6.根据权利要求1所述的基于钨金属的电子束对准标记的制作方法，其特征在于，步骤5中所述以第一对准标记为掩模对第一对准标记下的钨金属进行干法刻蚀，去掉第一对准标记图形之外的钨金属，是将经过步骤4处理后的衬底放置于反应离子刻蚀机中，以Ti/Al/Ni/Au金属形成的第一对准标记为掩模对第一对准标记下方的钨金属进行等离子干法刻蚀，使用SF6气体刻蚀去掉第一对准标记图形之外的钨金属。
7.根据权利要求1所述的基于钨金属的电子束对准标记的制作方法，其特征在于，步骤7中所述去除第三正光刻胶，是将形成对准标记的衬底浸泡在丙酮中，去除第三正光刻胶。
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