CN108565213B - 一种高电子迁移率晶体管t形栅的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体制作技术领域，具体涉及一种高电子迁移率晶体管T形栅的制造方法，包括以下步骤：S1、在半导体基板上涂布第一光阻层，并形成第一下层根部腔体；S2、进行烘烤热变形，形成具有圆弧边角的第一下层根部腔体；S3、对第一下层根部腔体表面进行全曝光；S4、涂布一层水溶性微缩层，进行所述微缩层扩散烘烤，形成表面具有扩散微缩层厚度的扩散微缩层；S5、水洗以去除光酸未扩散的微缩层材料，形成了第二下层根部腔体；S6、低功率离子轰击以形成表面反应聚合物隔离层；S7、形成上层头部腔体；S8、沉积栅极金属层并剥离。本发明通过热变形、全曝光、微缩层扩散及低功率离子轰击的步骤，进一步缩短了T型栅的栅长。
Description
技术领域
本发明属于半导体制作技术领域，具体涉及一种高电子迁移率晶体管T形栅的制造方法。
背景技术
在MMICs中的HEMT器件，最高工作频率fmax是增益减小到1的频率，其主要由栅极长度、跨导以及管芯寄生参数(如栅电阻Rg、电容C)决定。常用Ka波段的MMICs所需的HEMT栅极长度为0.15微米，该长度会导致截面严重缩小，从而导致栅电阻Rg快速增大，栅电阻Rg的快速增大严重限制了该晶体管的最高工作频率fmax，并且影响了栅极在高输出功率、高漏电流下的可靠性。为确保HEMT器件的高工作频率和高可靠性，通常采用栅长短、截面大、电阻低的T型栅。
目前T型栅制作时通常采用热变形的方法来制造具有圆弧边角的下层根部腔体，但是热变形无法得到足够小的栅长度，并且无法达到较高的MMIC良率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以进一步缩短栅长的高电子迁移率晶体管T形栅的制造方法。
为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种高电子迁移率晶体管T形栅的制造方法，包括以下步骤：
S1、在半导体基板上涂布第一光阻层，对第一光阻层进行烘烤、曝光、显影、清洗形成T形栅的第一下层根部腔体；
S2、进行烘烤热变形，形成具有圆弧边角的第一下层根部腔体；
S3、在不用光罩图形的情况下，使用比第一光阻层的临界曝光能量小的能量对步骤S2中的第一下层根部腔体表面进行全曝光；
S4、涂布一层水溶性微缩层，进行所述微缩层扩散烘烤，以使光酸分子在第一光阻层表面扩散进入所述微缩层的一部分，形成表面具有扩散微缩层厚度的扩散微缩层；
S5、对所述微缩层进行水洗以去除光酸未扩散的微缩层材料；留在所述第一光阻层的扩散微缩层形成了第二下层根部腔体，第二下层根部腔体的长度小于第一根部腔体的长度；
S6、对第二下层根部腔体进行烘烤，并对第二下层根部腔体表面进行低功率离子轰击以形成表面反应聚合物隔离层；
S7、在第二下层根部腔体表面涂布第二光阻层，对第二光阻层进行烘烤、曝光、显影、清洗形成上层头部腔体；
S8、沉积栅极金属层并剥离，去除所述第一光阻层、扩散微缩层和第二光阻层，完成T型栅制备。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)采用热变形、全曝光、微缩层扩散及低功率离子轰击的步骤，微小能量全曝光方式在根部光刻胶表面感光，使用微缩步骤形成更厚的光酸扩散微缩层，用于加强稳定隔离上层光刻胶从而制造出了栅极长度更小的T型栅，从而提高HEMT器件的最高工作频率和可靠性；
(2)全曝光步骤使用量产型的波长为248nm的KrF激光光刻机或波长为193nm的ArF激光光刻机，与现有技术中使用电子束直写刻印机相比，提高了T形栅的制备速度，同时降低了制备成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明的流程示意图；
图2-4为本发明各步骤形成的器件结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。
如图1所示，本实施例提供一种高电子迁移率晶体管T形栅的制造方法，包括以下步骤：
S1、在半导体基板1上涂布第一光阻层2，对第一光阻层2进行烘烤、曝光、显影、清洗形成T形栅的第一下层根部腔体3，如图2a所示，此时第一下层根部腔体3的长度为211nm；
S2、进行烘烤热变形，形成具有圆弧边角的第一下层根部腔体3，如图2b所示，此时第一下层根部腔体3的长度为175nm，第一下层根部腔体3的侧壁与底部形成56.63°的夹角；
S3、在不用光罩图形的情况下，使用比第一光阻层的临界曝光能量小的能量对步骤S2中的第一下层根部腔体3表面进行全曝光；
S4、涂布一层水溶性微缩层，进行所述微缩层扩散烘烤，以使光酸分子在第一光阻层2表面扩散进入所述微缩层的一部分，形成表面具有扩散微缩层厚度的扩散微缩层；
S5、对所述微缩层进行水洗以去除光酸未扩散的微缩层材料；留在所述第一光阻层2的扩散微缩层形成了第二下层根部腔体4，第二下层根部腔体4的长度小于第一根部腔体的长度；
S6、对第二下层根部腔体4进行烘烤，并对第二下层根部腔体4表面进行低功率离子轰击以形成表面反应聚合物隔离层；
S7、在第二下层根部腔体4表面涂布第二光阻层6，对第二光阻层6进行烘烤、曝光、显影、清洗形成上层头部腔体5，如图3所示；
S8、沉积栅极金属层并剥离，去除所述第一光阻层2、扩散微缩层和第二光阻层6，如图4所示，完成T型栅7制备。
以上实施例仅表示本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以权利要求为准。
Claims (2)
1.一种高电子迁移率晶体管T形栅的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在半导体基板上涂布第一光阻层，对第一光阻层进行烘烤、曝光、显影、清洗形成T形栅的第一下层根部腔体；
S2、进行烘烤热变形，形成具有圆弧边角的第一下层根部腔体；
S3、在不用光罩图形的情况下，使用比第一光阻层的临界曝光能量小的能量对步骤S2中的第一下层根部腔体表面进行全曝光；
S4、涂布一层水溶性微缩层，进行所述微缩层扩散烘烤，以使光酸分子在第一光阻层表面扩散进入所述微缩层的一部分，形成表面具有扩散微缩层厚度的扩散微缩层；其中，使用微缩步骤形成更厚的光酸扩散微缩层，用于加强稳定隔离上层光刻胶从而制造出了栅极长度更小的T型栅；
S5、对所述微缩层进行水洗以去除光酸未扩散的微缩层材料；留在所述第一光阻层的扩散微缩层形成了第二下层根部腔体，第二下层根部腔体的长度小于第一根部腔体的长度；
S6、对第二下层根部腔体进行烘烤，并对第二下层根部腔体表面进行低功率离子轰击以形成表面反应聚合物隔离层；
S7、在第二下层根部腔体表面涂布第二光阻层，对第二光阻层进行烘烤、曝光、显影、清洗形成上层头部腔体；
S8、沉积栅极金属层并剥离，去除所述第一光阻层、扩散微缩层和第二光阻层，完成T型栅制备。
2.根据权利要求1所述的高电子迁移率晶体管T形栅的制造方法，其特征在于，所述全曝光使用波长为248nm的KrF激光光刻机或波长为193nm的ArF激光光刻机。
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