CN110571145B - 一种浮空y形栅的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浮空Y形栅的制备方法，包括：选取势垒层；在所述势垒层上形成夹层结构，其中，所述夹层结构自下而上依次包括第一光刻胶层、第二光刻胶层和金属层；光刻所述夹层结构后形成第一结构；对所述第一结构进行显影后形成具有T形凹槽的T形凹槽结构；刻蚀所述T形凹槽结构后形成具有Y形凹槽的Y形结构；在所述Y形结构的表面淀积栅金属层后形成第二结构；对所述第二结构进行剥离后形成浮空Y形栅。本发明采用一次曝光一次显影，其制备过程简单，且所述金属层形成undercut结构，避免在剥离时栅金属层脱落，所述金属层还可以释放电子束光刻中剩余的电荷，对曝光的图形不影响，从而形成规整的浮空Y形栅。
Description
技术领域
本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种浮空Y形栅的制备方法。
背景技术
随着微波无线技术的发展，微波器件在军事和人们生活中的应用越来越广泛，因而提高微波器件的性能就显得越来越重要，其中高频性能更是微波器件性能的重要表现之一。
高频器件的两个重要指标是饱和电流截止频率fT和最大增益截止频率fmax，提高fT和fmax的栅极结构主要有T型栅和Y型栅等。一般浮空Y形栅采用涂覆一层光刻胶，然后通过不同的电子束曝光剂量来得到Y形栅。
一般浮空Y形栅需要先通过模拟计算软件进行大量的计算得到剂量分配，然后大量实验才能得出所需要的结构，其制作过程复杂，且在剥离时栅金属容易脱落，形成不规整的浮空Y形栅。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种浮空Y形栅的制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种浮空Y形栅的制备方法，包括：
选取势垒层；
在所述势垒层上形成夹层结构，其中，所述夹层结构自下而上依次包括第一光刻胶层、第二光刻胶层和金属层；
光刻所述夹层结构后形成第一结构；
对所述第一结构进行显影后形成具有T形凹槽的T形凹槽结构；
刻蚀所述T形凹槽结构后形成具有Y形凹槽的Y形结构；
在所述Y形结构的表面淀积栅金属层后形成第二结构；
对所述第二结构进行剥离后形成浮空Y形栅。
在本发明的一个实施例中，所述第一光刻胶层的敏感度低于所述第二光刻胶层的敏感度。
在本发明的一个实施例中，所述第一光刻胶层的烘烤温度比所述第二光刻胶层的烘烤温度高5-10℃。
在本发明的一个实施例中，在所述势垒层上形成夹层结构，包括：
在所述势垒层表面涂覆第一光刻胶层；
在所述第一光刻胶层表面涂覆第二光刻胶层；
在所述第二光刻胶层表面淀积金属层。
在本发明的一个实施例中，在所述第二光刻胶层表面淀积金属层，包括：
利用磁控溅射或蒸镀的方法在所述第二光刻胶层表面淀积金属层。
在本发明的一个实施例中，光刻所述夹层结构后形成第一结构，包括：
利用电子束光刻方法光刻所述夹层结构，设置所述浮空Y形栅的中间栅脚光刻剂量为第一剂量，利用所述第一剂量光刻所述夹层结构至所述势垒层的表面，设置所述浮空Y形栅的中间栅脚的两侧栅头光刻剂量为第二剂量，利用所述第二剂量光刻所述夹层结构至所述第一光刻胶层的表面，形成所述第一结构，其中，所述第一剂量的浓度大于所述第二剂量的浓度。
在本发明的一个实施例中，刻蚀所述T形凹槽结构后形成具有Y形凹槽的Y形结构，包括：
利用干法刻蚀方法刻蚀所述T形凹槽结构，设置刻蚀时间为30s-90s后形成具有Y形凹槽的Y形结构，其中，所述干法刻蚀的刻蚀气体无法刻蚀所述势垒层。
在本发明的一个实施例中，在所述Y形结构的表面淀积栅金属层后形成第二结构，包括：
采用电子束蒸镀方法在所述Y形结构的表面淀积栅金属层后形成第二结构，其中，所述栅金属层包括第一栅金属层部分、第二栅金属层部分和第三栅金属层部分，所述第一栅金属层部分、所述第二栅金属层部分分别位于所述金属层的表面，所述第三栅金属层部分位于所述Y形结构的Y形凹槽内。
在本发明的一个实施例中，对所述第二结构进行剥离后形成浮空Y形栅，包括：
采用剥离工艺去掉所述第一光刻胶层、所述第二光刻胶层、所述金属层、所述第一栅金属层部分及所述第二栅金属层部分，形成所述浮空Y形栅。
在本发明的一个实施例中，所述栅金属层的厚度大于所述第一光刻胶层的厚度，且小于所述第二光刻胶层的厚度。
本发明的有益效果：
本发明通过对第一光刻胶层、第二光刻胶层采用不同的剂量进行光刻，所述光刻采用一次曝光一次显影完成，其制备过程简单，且所述金属层作为阻挡层，形成undercut结构，此结构可以避免在剥离时栅金属层脱落，并且所述金属层可以释放电子束光刻中剩余的电荷，对曝光的图形不影响，从而形成规整的浮空Y形栅。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种浮空Y形栅的制备方法流程示意图；
图2a～2h是本发明实施例提供的一种浮空Y形栅的制备工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种浮空Y形栅的制备方法流程示意图，该制备方法包括如下步骤：
步骤1、选取势垒层1；
具体地，所述势垒层1为AlGaN、InAlN等。
步骤2、在所述势垒层1上形成夹层结构；
其中，所述夹层结构自下而上依次包括第一光刻胶层2、第二光刻胶层3和金属层4。
进一步地，在所述势垒层1上形成夹层结构包括：
步骤2.1、在所述势垒层1表面涂覆第一光刻胶层2；
请参见图2a，图2a～2h是本发明实施例提供的一种浮空Y形栅的制备工艺流程示意图。
具体地，在所述势垒层1表面涂覆所述第一光刻胶层2，并对所述势垒层1与所述第一光刻胶层2组成的基片进行烘烤，设置烘烤温度为180-210℃，烘烤时间为10min-20min。
优选地，烘烤温度为200℃，烘烤时间为10min。
其中，所述第一光刻胶层2的厚度大于所述浮空Y形栅的栅脚高度，所述第一光刻胶层2的厚度可以根据需要的浮空Y形栅的栅脚高度来确定，例如：需要制备的栅脚高度为100nm，则所述第一光刻胶层2的厚度需要大于100nm，即所述第一光刻胶层2的厚度可以是120nm。
优选地，所述第一光刻胶层2的厚度是120nm。
优选地，所述第一光刻胶层2采用PMMA(poly(methyl methacrylate)，聚甲基丙烯酸甲酯)。
其中，所述PMMA敏感度低，需要高剂量曝光，具体的剂量设置与采用的电子束光刻机型号和设置有关，例如：采用NB5电子束光刻机时，PMMA的最佳剂量为7.5C/m2。
步骤2.2、在所述第一光刻胶层2表面涂覆第二光刻胶层3；
请参见图2b，在所述第一光刻胶层2表面涂覆第二光刻胶层3，并对所述势垒层1、所述第一光刻胶层2、所述第二光刻胶层3组成的基片进行烘烤，烘烤温度为180-210℃，烘烤时间为10min-20min。
优选地，烘烤温度为195℃，烘烤时间为10min。
具体地，设置烘烤温度为195℃，烘烤时间为10min时可以减少所述第一光刻胶层2和所述第二光刻胶层3互溶，其中，所述第一光刻胶层2和所述第二光刻胶层3之间形成的互溶层会使曝光过程中两层光刻胶不能明确区分开，即所述浮空Y形栅的栅脚与栅头不能形成明确界限，从而无法得到形貌规整的Y形栅。
进一步地，在烘烤过程中，设置所述第一光刻胶层2的烘烤温度比所述第二光刻胶层3的烘烤温度高5-10℃，例如：设置所述第一光刻胶层2的烘烤温度为200℃，则设置所述第二光刻胶层3的烘烤温度195℃，此设置可以减少所述第一光刻胶层2和所述第二光刻胶层3互溶。
其中，所述第二光刻胶层3的厚度大于所述浮空Y形栅的栅头高度。
优选地，所述第二光刻胶层3的厚度为500nm。
优选地，所述第二光刻胶层3采用PMMA-MAA(甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸的共聚物)。
其中，所述PMMA-MAA敏感度高，需要低剂量曝光，具体的剂量设置与采用的电子束光刻机型号和设置有关，例如：采用NB5电子束光刻机时，PMMA-MAA的最佳剂量为2.3C/m2。
步骤2.3、在所述第二光刻胶层3表面淀积金属层4；
请参见图2c，在所述第二光刻胶层3表面淀积金属层4。
进一步地，利用磁控溅射或蒸镀的方法在所述第二光刻胶层3上淀积金属层4。
进一步地，所述金属层4为Al、Ti、W、Au、Pt等，其中，所述金属层4的厚度范围为1-6nm。
优选地，所述金属层4为Al，其厚度为3nm。
步骤3、光刻所述夹层结构后形成第一结构；
请参见图2d，具体地，光刻所述夹层结构后形成第一结构。
进一步地，利用电子束光刻方法光刻所述夹层结构，设置所述浮空Y形栅的中间栅脚光刻剂量为第一剂量，利用所述第一剂量光刻所述夹层结构至所述势垒层1的表面，设置所述浮空Y形栅的中间栅脚的两侧栅头光刻剂量为第二剂量，利用所述第二剂量光刻所述夹层结构至所述第一光刻胶层2的表面，形成所述第一结构，其中，所述第一剂量的浓度大于所述第二剂量的浓度。其中，所述第一剂量为适合于所述第一光刻胶层2的低敏感度的剂量，所述第二剂量为适合于所述第二光刻胶层3的高敏感度的剂量。
优选地，所述第一剂量为7.5C/m2，所述第二剂量为2.3C/m2。
进一步地，利用电子束光刻方法，设置所述浮空Y形栅的中间栅脚的两侧栅头光刻剂量为低剂量，所述浮空Y形栅的中间栅脚光刻剂量为高剂量，光刻后形成所述第一结构。
其中，所述第一结构同图2c，实质区别在于，图2d中的中间第一光刻胶层23、中间第二光刻胶层33的光刻胶性质发生变化、中间金属层43的金属薄膜发生变化。
具体地，电子束光刻时，电子枪发射的电子束流使所述中间第一光刻胶层23、所述中间第二光刻胶层33曝光后，所述中间第一光刻胶层23、所述中间第二光刻胶层33的光刻胶性质发生变化，所述电子束流还将所述中间金属层43的金属薄膜打成不连续的碎片。
具体地，将所述势垒层1与所述夹层结构组成的基片放入电子束光刻机中进行光刻，所述电子束光刻采用不同的剂量一次曝光完成，曝光时所述浮空Y形栅的中间栅脚的两侧栅头图形的光刻剂量设置为适合所述第二光刻胶层3的低剂量，光刻到所述第一光刻胶层2停止，所述浮空Y形栅的中间栅脚图形的光刻剂量设置为适合所述第一光刻胶层2的高剂量，光刻到所述势垒层1停止。
具体地，由于所述栅头与所述栅脚的光刻剂量不同，在电子束光刻过程中设计光刻版图时，将栅脚与栅头的图形分开设计。
进一步地，将所述夹层结构根据设计的光刻版图进行电子束光刻后形成第一结构，其中，所述电子束光刻使所述中间第一光刻胶层23、所述中间第二光刻胶层33的光刻胶性质发生变化后可溶于显影液，所述中间金属层43被电子束流打成不连续的碎片后也可溶于显影液。
进一步地，在电子束光刻过程中光刻版图部分分别将所述第一光刻胶层2、所述第二光刻胶层3、所述金属层4分成三部分，其中，所述第一光刻胶层2包括：左边第一光刻胶层21、中间第一光刻胶层23及右边第一光刻胶层22，所述第二光刻胶层3包括：左边第二光刻胶层31、中间第二光刻胶层33及右边第二光刻胶层32，所述金属层4包括：左边金属层41、中间金属层43及右边金属层42。
具体地，由于所述左边第二光刻胶层31、所述右边第二光刻胶层32在电子束光刻的散射电子和背散射电子的作用下向四周形成微小的扩散，所述左边金属层41和所述右边金属层42作为抗刻蚀层不受电子束光刻的散射电子和背散射电子的影响，所述中间第一光刻胶层23和所述中间第二光刻胶层33的光刻胶性质发生变化，所述电子束流还将所述中间金属层43的金属薄膜打成不连续的碎片，因此，形成如图2d的结构。
步骤4、对所述第一结构进行显影后形成具有T形凹槽的T形凹槽结构；
请参见图2e，具体地，利用显影液对所述第一结构进行显影后形成具有T形凹槽的T形凹槽结构，其中，所述T形凹槽结构的凹槽部分为按照需求设计的光刻版图。
进一步地，将所述第一结构放入显影液中进行浸泡，经过一段时间显影后，所述中间第一光刻胶层23、所述中间第二光刻胶层33经过上述电子束光刻后可溶于显影液，所述中间金属层43在上述电子束流的作用下也可溶于显影液，由于所述中间第一光刻胶层23、所述中间第二光刻胶层33及所述中间金属层43溶于显影液后，中间部分出现凹槽后形成具有T形凹槽的T形凹槽结构。
其中，左边金属层41即图2e中的第一金属层41，右边金属层42即图2e中的第二金属层42。优选地，所述显影液采用MIBK(甲基异丁基(甲)酮，甲基异丁酮，4-甲基-2-戊酮)与IPA(异丙醇)比例为1:3的溶液，其中，显影速率一般为3nm/s。
具体地，显影时间可根据光刻胶的厚度及所述显影液对应显影速率计算得到，例如：显影液为：MIBK与IPA比例为1:3的溶液，其显影速率为3nm/s，光刻胶厚度为30nm，则显影时间为10s。
具体地，在电子束光刻过程中，由于电子束光刻机的电子束流可以将所述中间金属层43致密的金属薄膜打成不连续的碎片，所述碎片在显影时会随着所述中间第一光刻胶层23、所述中间第二光刻胶层33混合在显影液中，所以整个制作工艺采用一次曝光一次显影的方法，可以极大地减小工艺复杂度。
进一步地，所述金属层4在电子束光刻中可以将电子枪发射的电子束流在对光刻胶作用后剩余的电荷释放掉，从而不对曝光的图形产生影响，进而形成规整的浮空Y形栅。
步骤5、刻蚀所述T形凹槽结构后形成具有Y形凹槽的Y形结构；
请参见图2f，具体地，利用干法刻蚀方法刻蚀所述T形凹槽结构，设置刻蚀时间为30s-90s后形成具有Y形凹槽的Y形结构，其中，所述干法刻蚀的刻蚀气体无法刻蚀所述势垒层1，图2f即所述Y形结构。
进一步地，将所述T形凹槽结构作为基片，利用干法刻蚀方法刻蚀所述基片，由于所述刻蚀气体无法刻蚀所述势垒层1，所以刻蚀到所述势垒层1表面停止，所述金属层4作为抗刻蚀层保护所述第二光刻胶层3不受影响，所述T形凹槽内的第一光刻胶层的两侧直角处会同时受到竖直方向的刻蚀气体及由于刻蚀气体无法刻蚀所述势垒层1从而形成散射方向的刻蚀气体的刻蚀，控制刻蚀时间为30s-90s后，会在所述T形凹槽内的第一光刻胶层两侧形成斜边，从而形成所述Y形结构。
具体地，在刻蚀过程中，刻蚀气体选择对所述势垒层1无法刻蚀的气体，例如：当所述势垒层1为AlGaN时，选择刻蚀气体为CF4，其中，CF4气体作为刻蚀气体无法对AlGaN势垒层材料产生刻蚀，但对光刻胶会产生刻蚀。
其中，所述Y形结构的Y形倾斜度可根据刻蚀气体的刻蚀时间来控制，例如，在所述刻蚀时间30s-90s的范围内，刻蚀时间越久，所述Y形结构的Y形倾斜度就越大。
步骤6、在所述Y形结构的表面淀积栅金属层5后形成第二结构；
请参见图2g，具体地，采用电子束蒸镀方法在所述Y形结构的表面淀积栅金属层5后形成第二结构，其中，所述栅金属层5包括第一栅金属层部分51、第二栅金属层部分52和第三栅金属层部分53，所述第一栅金属层部分51、所述第二栅金属层部分52分别位于所述第一金属层41、所述第二金属层42的表面，所述第三栅金属层部分53位于所述Y形结构的Y形凹槽内。
进一步地，在淀积所述栅金属层5时，所述第一栅金属层部分51、所述第二栅金属层部分52分别淀积于所述第一金属层41的表面、所述第二金属层42的表面，由于所述Y形结构的Y形凹槽部分有凹陷，所述第三栅金属层部分53会因为所述Y形结构的Y形凹槽下沉淀积于所述Y形结构的Y形凹槽内，形成所述第二结构。
进一步地，在淀积所述栅金属层5时，所述左边金属层41、所述右边金属层42分别对所述左边第二光刻胶层31、所述右边第二光刻胶层32形成阻挡层，此结构即为undercut结构，所述undercut结构有利于所述栅金属层5的剥离，从而得到形貌规整的Y形栅。
其中，所述栅金属层5的厚度大于所述第一光刻胶层2的厚度，且小于所述第二光刻胶层3的厚度。
进一步地，如果所述栅金属层5的厚度小于所述第一光刻胶层2的厚度，就无法形成Y形栅。
另外，所述栅金属层5的厚度小于所述第二光刻胶层3的厚度，有利于栅金属层5的成功剥离。
步骤7、对所述第二结构进行剥离后形成浮空Y形栅；
请参见图2h，具体地，采用剥离工艺去掉所述第一光刻胶层2、所述第二光刻胶层3、所述金属层4、所述第一栅金属层部分51及所述第二栅金属层部分52，形成所述浮空Y形栅。
进一步地，采用剥离工艺去掉所述第一光刻胶层2、所述第二光刻胶层3、所述第一金属层41、所述第二金属层42、所述第一栅金属层部分51及所述第二栅金属层部分52，留下淀积在所述势垒层1上的所述第三栅金属层部分53后形成所述浮空Y形栅。
进一步地，所述第三栅金属层部分53即所述浮空Y形栅。
具体地，所述剥离工艺：将所述第二结构浸泡在丙酮溶液中，时间为24小时，不使用超声；完成浸泡后捞出并放入温度为60℃的光刻剥离液水浴加热10min后捞出再在异丙醇溶液中浸泡30min，不使用超声；最后用超纯水冲洗其结构2min，再用氮气吹干。
进一步地，上述步骤中不使用超声，可以避免所述栅金属层5脱落，并且可以提高成品率。
本发明的有益效果：
本发明通过对第一光刻胶层、第二光刻胶层采用不同的剂量进行光刻，所述光刻采用一次曝光一次显影完成，其制备过程简单，且所述金属层作为阻挡层，形成undercut结构，此结构可以避免在剥离时栅金属层脱落，并且所述金属层可以释放电子束光刻中剩余的电荷，对曝光的图形不影响，从而形成规整的浮空Y形栅。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种浮空Y形栅的制备方法，其特征在于，包括：
选取势垒层(1)；
在所述势垒层(1)上形成夹层结构，其中，所述夹层结构自下而上依次包括第一光刻胶层(2)、第二光刻胶层(3)和金属层(4)；
利用磁控溅射或蒸镀的方法在所述第二光刻胶层(3)上淀积金属层(4)；所述金属层(4)的厚度范围为1-6nm；
光刻所述夹层结构后形成第一结构，包括：
利用电子束光刻方法光刻所述夹层结构，设置所述浮空Y形栅的中间栅脚光刻剂量为第一剂量，利用所述第一剂量光刻所述夹层结构至所述势垒层(1)的表面，设置所述浮空Y形栅的中间栅脚的两侧栅头光刻剂量为第二剂量，利用所述第二剂量光刻所述夹层结构至所述第一光刻胶层(2)的表面，形成所述第一结构，其中，所述第一剂量的浓度大于所述第二剂量的浓度；其中，电子束光刻时，电子枪发射的电子束流使中间第一光刻胶层、中间第二光刻胶层曝光后，中间第一光刻胶层、中间第二光刻胶层的光刻胶性质发生变化，电子束流还将中间金属层的金属薄膜打成不连续的碎片；
对所述第一结构进行显影后形成具有T形凹槽的T形凹槽结构；
刻蚀所述T形凹槽结构后形成具有Y形凹槽的Y形结构，包括：利用干法刻蚀方法刻蚀所述T形凹槽结构，设置刻蚀时间为30s-90s后形成具有Y形凹槽的Y形结构，其中，所述干法刻蚀的刻蚀气体无法刻蚀所述势垒层(1)；
在所述Y形结构的表面淀积栅金属层(5)后形成第二结构；
对所述第二结构进行剥离后形成规整的浮空Y形栅；
所述第一光刻胶层(2)的烘烤温度比所述第二光刻胶层(3)的烘烤温度高5-10℃；
在所述Y形结构的表面淀积栅金属层(5)后形成第二结构，包括：
采用电子束蒸镀方法在所述Y形结构的表面淀积栅金属层(5)后形成第二结构，其中，所述栅金属层(5)包括第一栅金属层部分(51)、第二栅金属层部分(52)和第三栅金属层部分(53)，所述第一栅金属层部分(51)、所述第二栅金属层部分(52)分别位于所述金属层(4)的表面，所述第三栅金属层部分(53)位于所述Y形结构的Y形凹槽内；
对所述第二结构进行剥离后形成浮空Y形栅，包括：
采用剥离工艺去掉所述第一光刻胶层(2)、所述第二光刻胶层(3)、所述金属层(4)、所述第一栅金属层部分(51)及所述第二栅金属层部分(52)，形成所述浮空Y形栅；
所述剥离工艺：将所述第二结构浸泡在丙酮溶液中，时间为24小时，不使用超声；完成浸泡后捞出并放入温度为60℃的光刻剥离液水浴加热10min后捞出再在异丙醇溶液中浸泡30min，不使用超声；最后用超纯水冲洗其结构2min，再用氮气吹干。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一光刻胶层(2)的敏感度低于所述第二光刻胶层(3)的敏感度。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述势垒层(1)上形成夹层结构，包括：
在所述势垒层(1)表面涂覆第一光刻胶层(2)；
在所述第一光刻胶层(2)表面涂覆第二光刻胶层(3)；
在所述第二光刻胶层(3)表面淀积金属层(4)。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述第二光刻胶层(3)表面淀积金属层(4)，包括：
利用磁控溅射或蒸镀的方法在所述第二光刻胶层(3)表面淀积金属层(4)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述栅金属层(5)的厚度大于所述第一光刻胶层(2)的厚度，且小于所述第二光刻胶层(3)的厚度。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1437715A (zh) * | 2000-04-18 | 2003-08-20 | 奥布杜卡特公司 | 衬底及与该结构的制造相关的工艺 |
| CN1888978A (zh) * | 2006-07-20 | 2007-01-03 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法 |
| CN103176354A (zh) * | 2013-03-20 | 2013-06-26 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种绝缘衬底上的电子束曝光图形化方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6403456B1 (en) * | 2000-08-22 | 2002-06-11 | Advanced Micro Devices, Inc. | T or T/Y gate formation using trim etch processing |
| JP3908213B2 (ja) * | 2003-09-30 | 2007-04-25 | 富士通株式会社 | レジストパターンの形成方法及び半導体装置の製造方法 |
| CN102243435B (zh) * | 2011-04-20 | 2012-08-22 | 合肥工业大学 | 一种通过正负光刻胶复合显影制备微纳米流体系统的方法 |
| CN103094096A (zh) * | 2011-11-07 | 2013-05-08 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 一种用于形成半导体器件金属图形的剥离工艺方法 |
| CN103135367B (zh) * | 2013-03-11 | 2015-04-01 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 电子束曝光方法 |
| CN103399461B (zh) * | 2013-08-19 | 2015-07-15 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种基于双层胶技术的掩模平坦化方法 |
| KR101604695B1 (ko) * | 2014-09-19 | 2016-03-25 | 한국생산기술연구원 | 후면노광 기술을 이용한 미세패턴 보호 및 메탈레이어 증착방법 |
| CN104538292A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-04-22 | 复旦大学 | 一种电子束曝光单层光刻胶制作y型栅的方法 |
| CN107910371B (zh) * | 2017-09-21 | 2021-02-12 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 一种改善GaN HEMT表面电子束直写电荷积累的方法 |
| CN107863291B (zh) * | 2017-11-08 | 2020-06-26 | 西安电子科技大学 | 一种制作t型栅结构的电子束光刻方法 |
| CN108807162A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-11-13 | 苏州汉骅半导体有限公司 | T型栅制备方法 |
-
2019
- 2019-07-25 CN CN201910678795.4A patent/CN110571145B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1437715A (zh) * | 2000-04-18 | 2003-08-20 | 奥布杜卡特公司 | 衬底及与该结构的制造相关的工艺 |
| CN1888978A (zh) * | 2006-07-20 | 2007-01-03 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种采用微转移图案化图形作为掩模板的光刻图案化方法 |
| CN103176354A (zh) * | 2013-03-20 | 2013-06-26 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种绝缘衬底上的电子束曝光图形化方法 |
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| Publication number | Publication date |
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