CN116884835A - 在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作t型栅的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺，包括：在氮化镓晶圆上通过生长一层氮化硅介质层；在氮化硅介质层上均匀涂抹一层电子束光刻胶并烘烤；利用磁控溅射技术在电子束光刻胶表面溅射一层Au导电层；电子束扫描曝光；去除Au导电层；T型栅的栅槽图形刻蚀，制作T型栅的栅帽图形；在栅槽图形和栅帽图形蒸镀金属；去除负光刻胶。本发明为减少表面电荷积累，再在电子束光刻胶的表面溅射一层超薄导电金属层即Au导电层；第二层的栅帽制作采用传统的I‑line光刻工艺，只需一次涂胶、曝光、显影，无需缩胶。完成栅帽图形光刻后，进行一次栅金属物理气相沉积，之后进行剥离去胶，可适用于0.15微米T型栅制作。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆制备领域，尤其涉及在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺。
背景技术
近年来，以氮化镓、碳化硅为代表的宽禁带半导体成为集成电路领域发展的重点方向并获得广泛关注，其中第三代半导体的发展尤为重要。以氮化镓制作的微波射频功率器件具备大功率、高开关频率、高效率、低导通电阻以及耐高温等特性，广泛运用于雷达、卫星通信、电子对抗以及5G基站等领域。随着上下游产业在外延材料生长方面取得长足进步，国内市场也对工作频率以及可靠性更高的氮化镓功率器件产生更大需求。同时兼顾更高工作频率和可靠性的要求对于器件栅工艺方面提出更大挑战。
现阶段栅长为0.15μm的氮化镓高电子迁移率晶体管可工作于毫米波波段。对于传统的I-line光刻设备(365nm)，由于所加工器件特征尺寸小于紫外光波长，必须通过后续增加“缩胶”等步骤加以完成。“缩胶”是指将已完成光刻、烘烤、显影的晶圆额外涂上一层光刻胶，再次进行烘烤，让下层光刻胶与上层光刻胶充分反应，从而缩小光刻图形特征尺寸的工艺技术。对于较小特征尺寸的图形来说，其显著缺点是光刻图形线条的均匀性和一致性较差(线条两端与中部粗细差异明显)，部分线条或存在显影异常。若用传统I-line光刻设备加“缩胶”工艺制作0.15μm长的T型栅结构HEMT器件，其工作频率及可靠性会大幅降低。
用电子束扫描曝光机(EBL)制作氮化镓射频器件，与砷化镓不同的是，氮化镓外延所用的碳化硅高阻衬底由于导电性较差，在电子束(E-Beam)扫描过程中会产生电荷积累而形成表面电场。由于电场的存在，电子束会产生散射，从而导致光刻图形失真，后续可能会导致器件失效。但由于电子束波长远远小于紫外光，由特征尺寸与波长关系式CD＝K*λ/NA可以得知，采用电子束光刻仍然是制作小线宽图形器件的首选。虽然相较I-line光刻机而言，电子束扫描曝光机写入时间较长，但无需配套“缩胶”等步骤，具有精度高，步骤简单，可靠等优势。对于制造高频高性能的氮化镓射频器件具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的第一方面，提供在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺，包括以下步骤：
在氮化镓晶圆上通过生长一层氮化硅介质层；
在氮化硅介质层上均匀涂抹一层电子束光刻胶并烘烤；
利用磁控溅射技术在电子束光刻胶表面溅射一层Au导电层；
将具有Au导电层的氮化镓晶圆放入电子束光刻机中进行电子束扫描曝光；
将电子束扫描曝光的氮化镓晶圆进行湿法腐蚀去除Au导电层，并进行显影；
将氮化镓晶圆放入电感耦合等离子体刻蚀机台，对完成显影后的氮化镓晶圆的氮化硅介质层上进行T型栅的栅槽图形刻蚀；
去除电子束光刻胶后，在氮化镓晶圆上均匀涂抹一层负光刻胶后并烘烤后，利用I-line光刻机进行曝光、并进行显影，制作T型栅的栅帽图形；
将氮化镓晶圆放入蒸镀机进行金属蒸镀填充，即在栅槽图形和栅帽图形蒸镀金属；
去除负光刻胶。
进一步地，所述的在氮化镓晶圆上通过生长一层氮化硅介质层，包括：
在氮化镓晶圆上通过等离子增强化学气相沉积的方式生长一层厚度为100nm的氮化硅介质层；
所述在氮化硅介质层上均匀涂抹一层电子束光刻胶并烘烤，包括：
在氮化硅介质层上均匀涂抹一层0.23微米厚耐刻蚀电子束光刻胶ZEP-520A-7并烘烤。
进一步地，所述利用磁控溅射技术在电子束光刻胶表面溅射一层Au导电层，包括：
将氮化镓晶圆放置于溅射机台腔体内，通入氩气作为前置气体将空气排出，之后抽出氩气将腔室内气压降为5.0E-7Torr，靶材到晶圆表面距离为2mm，功率控制在1-10KW。
进一步地，所述将具有Au导电层的氮化镓晶圆放入电子束光刻机中，包括：
将研磨减薄至200μm厚的平整硅片用作垫片，置于氮化镓晶圆下一并放入电子束光刻机中；
基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆的厚度为500±10μm。
进一步地，所述平整硅片的制备方式包括：
将硅片粗磨至300μm再精磨至200μm；其中粗磨速率为1μm/s，精磨速率为0.1μm/s，所得平整硅片测得粗糙度为0.06微米。
进一步地，所述将具有Au导电层的氮化镓晶圆放入电子束光刻机中进行电子束扫描曝光，包括：
将控制程序文件GDF中栅长设置为60nm，曝光能量为360J；在EBPG5200电子束光刻机中完成曝光。
进一步地，所述将电子束扫描曝光的氮化镓晶圆进行湿法腐蚀去除Au导电层，并进行显影，包括：
将电子束扫描曝光的氮化镓晶圆放入碘化钾溶液浸泡后取出冲水并甩干，将电子束光刻胶表面的Au导电层及残留碘化钾溶液去除；
将晶圆放置于手动显影机，匀速转动晶圆，在其表面滴入50mL乙酸戊酯后静置一分钟，再将显影液冲洗完全并将晶圆烘干。
进一步地，所述将氮化镓晶圆放入电感耦合等离子体刻蚀机台，对完成显影后的氮化镓晶圆的氮化硅介质层上进行T型栅的栅槽图形刻蚀，包括：
将晶圆放入电感耦合等离子体刻蚀机台，通入四氟化碳气体，时间共计35s；待刻蚀腔体压力降为0.4Pa且稳定后，启动交流电源触发F等离子体产生，同时通入氧气作为附加气体；其中，交流电源功率为50W，偏置功率为10W，四氟化碳比氧气流速比为30:5，主刻蚀时间为390s；
完成刻蚀后，由于晶圆碳化硅衬底的低导电性，对衬底积累的电荷进行导通消除。
进一步地，所述去除电子束光刻胶后，在氮化镓晶圆上均匀涂抹一层负光刻胶后并烘烤后，利用I-line光刻机进行曝光、并进行显影，制作T型栅的栅帽图形，包括：
在晶圆表面均匀涂抹一层型号为5510的负性光刻胶，厚度控制为1.2微米；
曝光过程中采用能量为90J，I-line光刻机焦距为0.4的光刻条件；
完成显影后，由水平介质平面与负光刻胶显影后露出截面所形成夹角为80°至83°。
进一步地，所述将氮化镓晶圆放入蒸镀机进行金属蒸镀填充，即在栅槽图形和栅帽图形蒸镀金属，包括：
将晶圆放入蒸镀机台，利用物理气相沉积的方法沉积50nm厚度Ni作为第一层金属，50nm厚度Pt作为第二层金属，500nm厚度Au金属作为第三层金属。
本发明的有益效果是：
(1)在本发明的一示例性实施例中，采用一种性能较好的耐刻蚀的电子束光刻胶2涂于氮化镓晶圆的氮化硅介质层1上并烘烤，为减少表面电荷积累，再在电子束光刻胶2的表面溅射一层超薄导电金属层即Au导电层3。经过电子束扫描曝光后，将导电金属层3湿法腐蚀去除后再用专用显影液进行显影。接着用等离子体对氮化硅介质层1进行低损伤栅槽刻蚀，之后进行去胶，完成栅槽制作。第二层的栅帽制作采用传统的I-line光刻工艺，只需一次涂胶、曝光、显影，无需缩胶。完成栅帽图形光刻后，进行一次栅金属物理气相沉积，之后进行剥离去胶，可适用于0.15微米T型栅制作。
(2)在本发明的又一示例性实施例中，公开了利用磁控溅射技术在导电光刻2表面溅射一层Au导电层的具体实施方式，降低腔室内气压至本示例性实施例所提供数值可以保证金属原子具有足够自由程，以保证晶圆表面导电金属的致密性和均匀性。
(3)在本发明的又一示例性实施例中，为解决碳化硅基氮化镓晶圆厚度不足的问题，采用将硅晶圆通过研磨减薄至200微米作为超平薄垫片的方法，既弥补了晶圆与机台间的高度差从而解决机台聚焦问题，同时也保证了光刻图形不会因为平整度不足而导致光刻图形失真。
(4)在本发明的又一示例性实施例中，公开了将氮化镓晶圆放入电感耦合等离子体刻蚀机台，对完成显影后的氮化镓晶圆的氮化硅介质层1上进行T型栅的栅槽图形刻蚀的具体实现方式，其中：加入氧气的目的在于保证一定的F离子浓度和刻蚀速率，同时可以对显影后在氮化硅介质层表面可能存在的残胶起到去除作用。足够的主刻蚀时间包含一定的过刻以保证栅区域氮化硅被刻蚀干净，较小的偏置功率降低刻蚀过程中等离子体对晶圆氮化镓外延层所造成的损伤。同时，完成刻蚀后，由于晶圆的碳化硅衬底的低导电性，需要对衬底积累的电荷进行导通消除，以消除在取出过程中由于晶圆与托盘的静电吸附效应而产生破片的风险。
(5)在本发明的又一示例性实施例中，金属蒸镀填充采用多层金属，其中Ni金属具有较高的功函数，能与半导体形成较好的肖特基势垒。Au金属可用于与后层金属形成较好的互联。
附图说明
图1为本发明一示例性实施例中提供的在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺的流程图；
图2为本发明一示例性实施例中在氮化硅介质层上均匀涂抹一层电子束光刻胶并烘烤的效果示意图；
图3为本发明一示例性实施例中在电子束光刻胶表面溅射一层Au导电层的效果示意图；
图4为本发明一示例性实施例中在氮化硅介质层上进行T型栅的栅槽图形刻蚀的效果示意图；
图5为本发明一示例性实施例中制作T型栅的栅帽图形的效果示意图；
图6为本发明一示例性实施例中将氮化镓晶圆放入蒸镀机进行金属蒸镀填充的效果示意图；
图7为本发明一示例性实施例中去除负光刻胶的效果示意图；
图中，1-氮化硅介质层，2-电子束光刻胶，3-Au导电层，4-负光刻胶。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
参见图1，图1示出了本发明一示例性实施例中提供的在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺的流程图，包括以下步骤：
在氮化镓晶圆上通过生长一层氮化硅介质层1；
如图2所示，在氮化硅介质层1上均匀涂抹一层电子束光刻胶2并烘烤；
如图3所示，利用磁控溅射技术在电子束光刻胶2表面溅射一层Au导电层3；
将具有Au导电层3的氮化镓晶圆放入电子束光刻机中进行电子束扫描曝光；
将电子束扫描曝光的氮化镓晶圆进行湿法腐蚀去除Au导电层3，并进行显影；
将氮化镓晶圆放入电感耦合等离子体刻蚀机台，对完成显影后的氮化镓晶圆的氮化硅介质层1上进行T型栅的栅槽图形刻蚀，如图4所示；
如图5所示，去除电子束光刻胶2后，在氮化镓晶圆上均匀涂抹一层负光刻胶4后并烘烤后，利用I-line光刻机进行曝光、并进行显影，制作T型栅的栅帽图形；
如图6所示，将氮化镓晶圆放入蒸镀机进行金属蒸镀填充，即在栅槽图形和栅帽图形蒸镀金属；
如图7所示，去除负光刻胶4。
具体地，在本示例性实施例中，采用一种性能较好的耐刻蚀的电子束光刻胶2涂于氮化镓晶圆的氮化硅介质层1上并烘烤，为减少表面电荷积累，再在电子束光刻胶2的表面溅射一层超薄导电金属层即Au导电层3(曝光过程中，电子束跟光刻的区别在于，电子束在过程中积累电荷会形成电场，从而影响曝光图形，而本示例性实施例的金属导电层用于消解电场)。经过电子束扫描曝光后，将导电金属层3湿法腐蚀去除后再用专用显影液进行显影。接着用等离子体对氮化硅介质层1进行低损伤栅槽刻蚀，之后进行去胶，完成栅槽制作。第二层的栅帽制作采用传统的I-line光刻工艺，只需一次涂胶、曝光、显影，无需缩胶。完成栅帽图形光刻后，进行一次栅金属物理气相沉积，之后进行剥离去胶，可适用于0.15微米T型栅制作。
需要额外说明的是，相较于现有技术中栅金属在电子束直写工艺中涂不少于2层电子束胶、采用不少于2次直写，而本示例性实施例中的方法只采用1层涂胶和1次直写。其中，电子束直写一次时间长达4小时以上，从实际量产效率角度出发，本示例性实施例中的方法具有明显优势。且两层涂胶工艺难度更大，现有技术将栅帽与栅足通过一次涂两层电子束胶进行制作，而本示例性实施例中的方法只用电子束直写栅足，栅帽制作与传统I-line光刻工艺兼容。在提高小线条制作一致性和均匀性的前提下，大幅降低工艺复杂度和缩短制程时间。
并且，相较于现有技术直接将导电金属层(锗)直接溅射于介质层表面、之后再涂电子束胶，本示例性实施例中的方法则是先将电子束光刻胶2涂抹于氮化硅介质层1表面，之后再在电子束光刻胶2表面溅射导电金属层(Au导电层3)。首先，就金属材质选择而言，锗导电性优于一般非金属而弱于一般金属。同时，本示例性实施例中的方法将Au导电层3做在电子束光刻胶2上表面是为了：在保证减少电荷积累的同时，也利于曝光完成后Au导电层3的去除，从而使得氮化硅介质层1上不会有导电金属残留。若如现有技术直接将Au导电层3做在氮化硅介质层1表面，若去除不完全，很容易造成金属残留而导致器件短路失效。
另外，现有技术指出其去除导电金属层采用全片双氧水腐蚀或含氟等离子体，且其去除导电金属也需要2次。虽然其提及双氧水对全片腐蚀不会对源漏金属造成损伤(因为SiN覆盖，后面再开孔)，但整片晶圆还有其他层金属(如标记对准层的钨金属)会被双氧水腐蚀，并且氟等离子体也会刻蚀掉SiN介质。所以只考虑欧姆和T型栅这两层工艺现有技术可行。但对于复杂的单片微波集成电路MMIC(需16层工艺)，现有技术的方法存在较多弊端及风险。而本示例性实施例中的方法根本无需用酸或者等离子体去除Au导电层3，并且Au导电层3下方还有有光刻胶(电子束光刻胶2)覆盖和保护，可以完全避免对于其他层金属或氮化硅介质层1损伤的风险。
下述内容将对各个步骤的一种具体实现方式进行阐述：
更优地，在一示例性实施例中，所述的在氮化镓晶圆上通过生长一层氮化硅介质层1，包括：
在氮化镓晶圆上通过等离子增强化学气相沉积的方式生长一层厚度为100nm的氮化硅介质层1；
如图2所示，所述在氮化硅介质层1上均匀涂抹一层电子束光刻胶2并烘烤，包括：
在氮化硅介质层1上均匀涂抹一层0.23微米厚耐刻蚀电子束光刻胶ZEP-520A-7并烘烤。
更为具体地，涂胶机转速为3800rpm，烘烤温度为180℃烘烤时间为180s。
更优地，在一示例性实施例中，如图3所示，所述利用磁控溅射技术在电子束光刻胶2表面溅射一层Au导电层3，包括：
将氮化镓晶圆放置于溅射机台腔体内，通入氩气作为前置气体将空气排出，之后抽出氩气将腔室内气压降为5.0E-7Torr，靶材到晶圆表面距离为2mm，功率控制在1-10KW。
具体地，在本示例性实施例中，降低腔室内气压至本示例性实施例所提供数值可以保证金属原子具有足够自由程，以保证晶圆表面导电金属的致密性和均匀性。
更优地，在一示例性实施例中，所述将具有Au导电层3的氮化镓晶圆放入电子束光刻机中，包括：
将研磨减薄至200μm厚的平整硅片用作垫片，置于氮化镓晶圆下一并放入电子束光刻机中；
基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆的厚度为500±10μm。
具体地，在本示例性实施例中，由于碳化硅基氮化镓晶圆厚度为500±10μm(标准购置得到)，小于行业内晶圆标准厚度675μm，导致机台无法完成聚焦和对准。在不额外向国外机台厂商定制专用夹具情况下(成本较高)，本示例性实施例中将硅片通过研磨的方式减薄至200μm用作垫片。具体地，在一优选示例性实施例中，先将硅片粗磨至300μm再精磨至200μm，粗磨速率为1μm/s，精磨速率为0.1μm/s，所得薄垫片测得粗糙度为0.06微米。在精细控制薄垫片厚度外，也需要足够的表面粗糙度以保证晶圆在光刻机内水平放置。厚度不足会导致光刻机无法完成对于晶圆表面的聚焦，晶圆倾斜放置会导致光刻图形的变形和失真。
因此，为解决碳化硅基氮化镓晶圆厚度不足的问题，本示例性实施例采用将硅晶圆通过研磨减薄至200微米作为超平薄垫片的方法，既弥补了晶圆与机台间的高度差从而解决机台聚焦问题，同时也保证了光刻图形不会因为平整度不足而导致光刻图形失真。
更优地，在一示例性实施例中，所述将具有Au导电层3的氮化镓晶圆放入电子束光刻机中进行电子束扫描曝光，包括：
将控制程序文件GDF中栅长设置为60nm，曝光能量为360J；在EBPG5200电子束光刻机中完成曝光。
更优地，在一示例性实施例中，所述将电子束扫描曝光的氮化镓晶圆进行湿法腐蚀去除Au导电层3，并进行显影，包括：
将电子束扫描曝光的氮化镓晶圆放入碘化钾溶液浸泡后取出冲水并甩干，将电子束光刻胶2表面的Au导电层3及残留碘化钾溶液去除；
将晶圆放置于手动显影机，匀速转动晶圆，在其表面滴入50mL乙酸戊酯后静置一分钟，再将显影液冲洗完全并将晶圆烘干。
完成显影后，晶圆介质层表面未被电子束扫描曝光区域将被电子束光刻胶2覆盖，被电子束曝光区域电子束光刻胶2将在显影过程中被去除。显影后露出氮化硅区域的特征线条宽度为130-135nm。
更优地，在一示例性实施例中，如图4所示，所述将氮化镓晶圆放入电感耦合等离子体刻蚀机台，对完成显影后的氮化镓晶圆的氮化硅介质层1上进行T型栅的栅槽图形刻蚀，包括：
将晶圆放入电感耦合等离子体刻蚀机台，通入四氟化碳气体，时间共计35s；待刻蚀腔体压力降为0.4Pa且稳定后，启动交流电源触发F等离子体产生，同时通入氧气作为附加气体；其中，交流电源功率为50W，偏置功率为10W，四氟化碳比氧气流速比为30:5，主刻蚀时间为390s；
完成刻蚀后，由于晶圆碳化硅衬底的低导电性，对衬底积累的电荷进行导通消除。
具体地，在该示例性实施例中，加入氧气的目的在于保证一定的F离子浓度和刻蚀速率，同时可以对显影后在氮化硅介质层1表面可能存在的残胶起到去除作用。足够的主刻蚀时间包含一定的过刻以保证栅区域氮化硅被刻蚀干净，较小的偏置功率降低刻蚀过程中等离子体对晶圆氮化镓外延层所造成的损伤。
同时，完成刻蚀后，由于晶圆的碳化硅衬底的低导电性，需要对衬底积累的电荷进行导通消除，以消除在取出过程中由于晶圆与托盘的静电吸附效应而产生破片的风险。所刻蚀出的栅槽图形如图5所示，其中栅足特征线条宽度为145-150nm。相比于刻蚀前的特征线条宽度产生了大约15nm的外扩现象，这是由于刻蚀过程中氧气对光刻胶的外推作用。
更优地，在一示例性实施例中，如图5所示，所述去除电子束光刻胶2后，在氮化镓晶圆上均匀涂抹一层负光刻胶4后并烘烤后，利用I-line光刻机进行曝光、并进行显影，制作T型栅的栅帽图形，包括：
在晶圆表面均匀涂抹一层型号为5510的负性光刻胶4，厚度控制为1.2微米；
曝光过程中采用能量为90J，I-line光刻机焦距为0.4的光刻条件；
完成显影后，由水平介质平面与负光刻胶4显影后露出截面所形成夹角为80°至83°。
其中，特征线条宽度为843nm。
更优地，在一示例性实施例中，如图6所示，所述将氮化镓晶圆放入蒸镀机进行金属蒸镀填充，即在栅槽图形和栅帽图形蒸镀金属，包括：
将晶圆放入蒸镀机台，利用物理气相沉积的方法沉积50nm厚度Ni作为第一层金属，50nm厚度Pt作为第二层金属，500nm厚度Au金属作为第三层金属。
具体地，在本示例性实施例中，Ni金属具有较高的功函数，能与半导体形成较好的肖特基势垒。Au金属可用于与后层金属形成较好的互联。
更优地，在一示例性实施例中，去除负光刻胶4后的结构如图7所示，而在一具体示例性实施例中，去除负光刻胶4的方式包括：
将完成蒸镀后的晶圆进行一次手动撕膜后去胶。具体地，将晶圆水平放置于撕膜机台托盘上并将背面吸真空固定。用金属剥离专用膜覆盖在晶圆表面并轻压使其平整。用手将所粘贴膜轻轻与晶圆撕离开，晶圆表面金属将被膜粘粘并一同被撕离掉。之后用NMP溶液对晶圆进行冲洗，具体地，NMP冲洗压力为160Pa，反复循环15次，在每次循环间隔将晶圆放入IPA溶液进行90s浸泡。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺，其特征在于：包括以下步骤：
在氮化镓晶圆上通过生长一层氮化硅介质层；
在氮化硅介质层上均匀涂抹一层电子束光刻胶并烘烤；
利用磁控溅射技术在电子束光刻胶表面溅射一层Au导电层；
将具有Au导电层的氮化镓晶圆放入电子束光刻机中进行电子束扫描曝光；
将电子束扫描曝光的氮化镓晶圆进行湿法腐蚀去除Au导电层，并进行显影；
将氮化镓晶圆放入电感耦合等离子体刻蚀机台，对完成显影后的氮化镓晶圆的氮化硅介质层上进行T型栅的栅槽图形刻蚀；
去除电子束光刻胶后，在氮化镓晶圆上均匀涂抹一层负光刻胶后并烘烤后，利用I-line光刻机进行曝光、并进行显影，制作T型栅的栅帽图形；
将氮化镓晶圆放入蒸镀机进行金属蒸镀填充，即在栅槽图形和栅帽图形蒸镀金属；
去除负光刻胶。
2.根据权利要求1所述的在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺，其特征在于：所述的在氮化镓晶圆上通过生长一层氮化硅介质层，包括：
在氮化镓晶圆上通过等离子增强化学气相沉积的方式生长一层厚度为100nm的氮化硅介质层；
所述在氮化硅介质层上均匀涂抹一层电子束光刻胶并烘烤，包括：
在氮化硅介质层上均匀涂抹一层0.23微米厚耐刻蚀电子束光刻胶ZEP-520A-7并烘烤。
3.根据权利要求1所述的在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺，其特征在于：所述利用磁控溅射技术在电子束光刻胶表面溅射一层Au导电层，包括：
将氮化镓晶圆放置于溅射机台腔体内，通入氩气作为前置气体将空气排出，之后抽出氩气将腔室内气压降为5.0E-7Torr，靶材到晶圆表面距离为2mm，功率控制在1-10KW。
4.根据权利要求1所述的在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺，其特征在于：所述将具有Au导电层的氮化镓晶圆放入电子束光刻机中，包括：
将研磨减薄至200μm厚的平整硅片用作垫片，置于氮化镓晶圆下一并放入电子束光刻机中；
基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆的厚度为500±10μm。
5.根据权利要求4所述的在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺，其特征在于：所述平整硅片的制备方式包括：
将硅片粗磨至300μm再精磨至200μm；其中粗磨速率为1μm/s，精磨速率为0.1μm/s，所得平整硅片测得粗糙度为0.06微米。
6.根据权利要求1所述的在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺，其特征在于：所述将具有Au导电层的氮化镓晶圆放入电子束光刻机中进行电子束扫描曝光，包括：
将控制程序文件GDF中栅长设置为60nm，曝光能量为360J；在EBPG5200电子束光刻机中完成曝光。
7.根据权利要求1所述的在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺，其特征在于：所述将电子束扫描曝光的氮化镓晶圆进行湿法腐蚀去除Au导电层，并进行显影，包括：
将电子束扫描曝光的氮化镓晶圆放入碘化钾溶液浸泡后取出冲水并甩干，将电子束光刻胶表面的Au导电层及残留碘化钾溶液去除；
将晶圆放置于手动显影机，匀速转动晶圆，在其表面滴入50mL乙酸戊酯后静置一分钟，再将显影液冲洗完全并将晶圆烘干。
8.根据权利要求1所述的在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺，其特征在于：所述将氮化镓晶圆放入电感耦合等离子体刻蚀机台，对完成显影后的氮化镓晶圆的氮化硅介质层上进行T型栅的栅槽图形刻蚀，包括：
将晶圆放入电感耦合等离子体刻蚀机台，通入四氟化碳气体，时间共计35s；待刻蚀腔体压力降为0.4Pa且稳定后，启动交流电源触发F等离子体产生，同时通入氧气作为附加气体；其中，交流电源功率为50W，偏置功率为10W，四氟化碳比氧气流速比为30:5，主刻蚀时间为390s；
完成刻蚀后，由于晶圆碳化硅衬底的低导电性，对衬底积累的电荷进行导通消除。
9.根据权利要求1所述的在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺，其特征在于：所述去除电子束光刻胶后，在氮化镓晶圆上均匀涂抹一层负光刻胶后并烘烤后，利用I-line光刻机进行曝光、并进行显影，制作T型栅的栅帽图形，包括：
在晶圆表面均匀涂抹一层型号为5510的负性光刻胶，厚度控制为1.2微米；
曝光过程中采用能量为90J，I-line光刻机焦距为0.4的光刻条件；
完成显影后，由水平介质平面与负光刻胶显影后露出截面所形成夹角为80°至83°。
10.根据权利要求1所述的在基于碳化硅高阻衬底的氮化镓晶圆上制作T型栅的制作工艺，其特征在于：所述将氮化镓晶圆放入蒸镀机进行金属蒸镀填充，即在栅槽图形和栅帽图形蒸镀金属，包括：
将晶圆放入蒸镀机台，利用物理气相沉积的方法沉积50nm厚度Ni作为第一层金属，50nm厚度Pt作为第二层金属，500nm厚度Au金属作为第三层金属。
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