CN104851788A - 一种砷化镓基晶体管的t型栅的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种砷化镓基晶体管的T型栅的制作方法，是在砷化镓(GaAs)基衬底上依次形成抗反射层及第一光阻，第一光阻经曝光显影形成宽度为0.13-0.18um的显开区域；再涂覆第二光阻，经曝光显影后与第一光阻的显开区域共同形成T型栅极的蚀刻窗口，通过沉积金属形成线宽为0.13-0.18um的T型栅。本发明的抗反射层采用DUO248制剂形成，光阻及抗反射层通过CLK-888进行湿式剥离，避免了干式剥离对砷化镓衬底的损伤，成本低，产能高，适于实际生产应用。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺，特别是涉及一种砷化镓基晶体管的T型栅的制作方法。
背景技术
砷化镓(GaAs)是第二代半导体，具有高饱和电子速率、高电子迁移率、高击穿电压等优异的电学特性，制作的半导体器件高频、高温、低温性能好，噪声小，抗辐射能力强，广泛适用于集成电路、红外线发光二极管、半导体激光器和太阳电池等领域。其中砷化镓基高电子迁移率晶体管(GaAs HEMT)结构独特，具有高功率增益、高效率、低功率等特点，在晶体管的应用中越来越引人注目。
HEMT的栅极的制作对器件的截止频率具有至关重要的影响。一般来说，栅长越小，栅电阻越低，则器件的截止频率越高。为了兼顾小栅长和低栅电阻，底部长度小而截面积大的T型栅结构得到了广泛的应用，在此结构的基础上，栅长可以制作到微纳米级别。
制作较小尺寸的T型栅可以通过光刻设备结合光阻进行曝光显影，形成T型栅以后再通过干式剥离的方式去除光阻。对于砷化镓基衬底来说，干式剥离所用的电浆会对其造成等离子损伤，导致成品的性能差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种0.13-0.18um栅长的砷化镓基晶体管的T型栅的制作方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种砷化镓基晶体管的T型栅的制作方法，包括以下步骤：
1)提供一砷化镓(GaAs)基衬底，于衬底上形成一抗反射层，其中所述抗反射层是由DUO248制剂涂覆而成，具体的，DUO248制剂是honeywell公司生产的产品；
2)于抗反射层上涂覆第一光阻，第一光阻经曝光显影形成宽度为0.13-0.18um的下蚀刻窗口；
3)于上述结构上方涂覆第二光阻，去除第二光阻对应下蚀刻窗口的部分并形成上蚀刻窗口，其中上蚀刻窗口的宽度大于下蚀刻窗口，上蚀刻窗口和下蚀刻窗口形成T型栅极的蚀刻窗口；
4)除去蚀刻窗口下方的抗反射层以露出衬底，并蚀刻该部分衬底以形成沟槽；
5)于蚀刻窗口内以沟槽为底层表面沉积金属，形成T型栅极；
6)采用湿式剖离工艺除去抗反射层、第一光阻及第二光阻，其中剥离剂是由CLK-888与过氧化氢混合制得，具体的，CLK-888制剂是JT-baker公司生产的产品。
优选的，所述DUO248制剂涂覆后于110-140℃下软烤1-5min，并于180-220℃下硬烤1-5min以形成所述抗反射层。
优选的，所述第一光阻是与248nm光相匹配之KrF正光阻，，经KrF设备进行曝光显影。
优选的，步骤2)中，蚀刻临界尺寸(CD)是0.15um。
优选的，步骤4)中，所述蚀刻窗口下方的抗反射层通过干式蚀刻去除，其蚀刻临界尺寸(CD)是0.16un。
优选的，所述第二光阻是与365nm光相匹配之I-line负光阻；所述上蚀刻窗口是所述第二光阻通过I-line设备曝光显影形成的，宽度为0.7-1.1um。
优选的，所述衬底的沟槽通过湿式蚀刻形成，蚀刻深度为0.02-0.08um，蚀刻液具体是磷酸、草酸、柠檬酸、丁二酸中的一种或其组合。
优选的，所述形成T型栅极的金属包括有Ti、Ni、Cu、Al、Pt、W、Mo、Cr、Au或上述金属的组合层，是通过磁控溅镀、离子蒸镀、电弧离子蒸镀或化学气相沉积的方式形成于所述蚀刻窗口内。
优选的，步骤6)中，所述剥离剂的温度为55-70℃，其中过氧化氢的体积分数是2.5-3.5％。
本发明的有益效果是：
1、DUO248是由硅氧烷聚合物和有机染料组成的具有高吸光效应的抗反射制剂，采用DUO248形成抗反射层，在曝光显影过程中可有效减少因光阻驻波效应而使光阻图形变差，增加解像能力，辅助KrF光刻设备以形成最小尺寸的稳定的光阻显开区域，作为T型栅的蚀刻窗口，可以制作0.13-0.18um的T型栅。
2、DUO248与光阻可以通过CLK-888与双氧水混合来进行一次性湿式剥离，避免了干法蚀刻对砷化镓衬底的等离子体损伤。
3、采用248nm KrF光刻设备形成0.13-0.18um小尺寸T型栅的蚀刻窗口，设备投入低，产能高，可以降低生产成本，适于实际生产应用。
附图说明
图1为本发明制作方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的各附图仅为示意以更容易了解本发明，其具体比例可依照设计需求进行调整。文中所描述的图形中相对元件的上下关系，在本领域技术人员应能理解是指构件的相对位置而言，因此皆可以翻转而呈现相同的构件，此皆应同属本说明书所揭露的范围。
参考图1中a-e本发明的制作方法流程图。如图1中a所示，提供一砷化镓基衬底1，于衬底上形成一抗反射层2，并于抗发射层2上涂覆第一光阻3。抗反射层2是由DUO248制剂通过旋涂、喷涂等方式形成，涂覆后于110-140℃下软烤1-5min，并于180-220℃下硬烤1-5min。作为一种优选的实施方式，具体可以是130℃下软烤3min，并于210℃下硬烤3min以进行固化。接着，于抗反射层2上涂覆第一光阻3，第一光阻3是与248nm光相匹配之KrF正光阻。
如图1中b所示，采用248nm KrF光刻设备对第一光阻3曝光显影。248nm KrF光刻设备是以F2和Kr气体电离后产生的激光为光源进行曝光，在采用标准化设置时常用于硅晶片上制作0.13um线宽的光阻保留区域，线之间距离(光阻显开区域)为0.18um，在DUO248抗反射层的辅助下，通过调节蚀刻临界尺寸(CD)及光能，可以在第一光阻3上形成宽度小于0.18um的下蚀刻窗口31(即为第一光阻3的显开区域)，下蚀刻窗口31底部为裸露的抗反射层2。DUO248形成的抗反射层，在曝光显影过程中可有效减少因光阻驻波效应而使光阻图形变差，增加解像能力，辅助KrF光刻设备形成0.13-0.18um线宽的稳定的光阻显开区域。由于第一光阻3是正光阻，所形成的下蚀刻窗口31是上宽下窄的倒梯形结构。
接着，于上述结构上方涂覆第二光阻4，第二光阻4是与365nm光相匹配之I-line负光阻，具体型号可以是AZ公司nLOF5510。通过365nm I-line光刻设备对第二光阻4进行曝光显影，去除掉对应下蚀刻窗口41的部分并形成上蚀刻窗口41(即为第二光阻4的显开区域)，上蚀刻窗口41的宽度大于下蚀刻窗口31，作为一种实施方式，其宽度具体可以为0.7-1.1um。上蚀刻窗口31和下蚀刻窗口41共同形成T型栅极的蚀刻窗口。由于第二光阻4是负光阻，所形成的上蚀刻窗口41是上窄下宽的梯形结构。
如图1中c所示，除去蚀刻窗口下方的抗反射层2以露出衬底1，并蚀刻该部分衬底1以形成沟槽11。蚀刻窗口下方的抗反射层可以通过干式蚀刻去除，蚀刻临界尺寸(CD)较第一光阻的光刻增加0.01um以使沟槽11的宽度略大于T型栅的线宽，确保T型栅完全位于沟槽之内。作为一种优选的实施方式，对应第一光阻的蚀刻临界尺寸(CD)可以是0.15um，沟槽的蚀刻临界尺寸(CD)具体可以是0.16um。沟槽11通过湿式蚀刻形成，蚀刻液具体可以是磷酸、草酸、柠檬酸、丁二酸中的一种或其组合。沟槽11的深度为0.02-0.08um。
如图1中d所示，于蚀刻窗口内以沟槽11为底层表面沉积金属，形成T型栅极5，T型栅极的金属包括有Ti、Ni、Cu、Al、Pt、W、Mo、Cr、Au或上述金属的组合层，是通过磁控溅镀、离子蒸镀、电弧离子蒸镀或化学气相沉积的方式形成于蚀刻窗口内。由于上蚀刻窗口41的宽度大于下蚀刻窗口31的宽度，形成T型的结构，其与衬底1接触的底部线宽即为0.13-0.18um。
如图1中e所示，剥离抗反射层2、第一光阻3及第二光阻4。具体的，抗反射层2、第一光阻3及第二光阻4可以采用湿式剥离同步去除，剥离剂是由CLK-888与过氧化氢混合制得，作为一种优选的实施方式，剥离剂中过氧化氢的体积分数是2.5-3.5％。剥离剂的使用温度是55-70℃。湿式剥离条件温和，对砷化镓基衬底无作用，避免了干式剥离对砷化镓基衬底1的等离子体损伤。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种砷化镓基晶体管的T型栅的制作方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种砷化镓基晶体管的T型栅的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
1)提供一砷化镓基衬底，于衬底上形成一抗反射层，其中所述抗反射层是由DUO248制剂涂覆而成；
2)于抗反射层上涂覆第一光阻，第一光阻经曝光显影形成宽度为0.13-0.18um的下蚀刻窗口；
3)于上述结构上方涂覆第二光阻，去除第二光阻对应下蚀刻窗口的部分并形成上蚀刻窗口，其中上蚀刻窗口的宽度大于下蚀刻窗口，上蚀刻窗口和下蚀刻窗口形成T型栅极的蚀刻窗口；
4)除去蚀刻窗口下方的抗反射层以露出衬底，并蚀刻该部分衬底以形成沟槽；
5)于蚀刻窗口内以沟槽为底层表面沉积金属，形成T型栅极；
6)采用湿式剖离工艺除去抗反射层、第一光阻及第二光阻，其中剥离剂是由CLK-888与过氧化氢混合制得。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述DUO248制剂涂覆后于110-140℃下软烤1-5min，并于180-220℃下硬烤1-5min以形成所述抗反射层。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：步骤2)中，所述第一光阻是与248nm光相匹配之KrF正光阻，经KrF设备进行曝光显影。
4.根据权利要求1或3所述的制作方法，其特征在于：步骤2)中，蚀刻临界尺寸是0.15um。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于：步骤4)中，所述蚀刻窗口下方的抗反射层通过干式蚀刻去除，其蚀刻临界尺寸是0.16un。
6.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于：所述第二光阻是与365nm光相匹配之I-line负光阻；所述上蚀刻窗口是所述第二光阻通过I-line设备曝光显影形成的，宽度为0.7-1.1um。
7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述衬底的沟槽通过湿式蚀刻形成，蚀刻深度为0.02-0.08um，蚀刻液具体是磷酸、草酸、柠檬酸、丁二酸中的一种或其组合。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述形成T型栅极的金属包括有Ti、Ni、Cu、Al、Pt、W、Mo、Cr、Au或上述金属的组合层，是通过磁控溅镀、离子蒸镀、电弧离子蒸镀或化学气相沉积的方式形成于所述蚀刻窗口内。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤6)中，所述剥离剂的温度为55-70℃，其中过氧化氢的体积分数是2.5-3.5％。
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