CN1553487A - 可获得纳米t型栅的高电子迁移率晶体管的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种可获得纳米T型栅的高电子迁移率晶体管的制作工艺，其工艺步骤如下：1.在砷化镓异质结等晶片上光刻有源区图形；2.离子注入或湿法腐蚀制作台面；3.淀积绝缘层；4.光刻栅图形；5.各向异性刻蚀绝缘层；6.各向同性刻蚀绝缘层；7.涂底层光刻胶；8.减薄底层光刻胶；9.常规光刻形成宽栅窗口，套刻在栅槽上；10.去除绝缘层图形；11.腐蚀窗口中栅槽下面的N+区；12.蒸发、剥离栅金属；13.钝化并开连线窗口，完成器件制作。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术中的微细加工领域，特别涉及一种可获得纳米T型栅的高电子迁移率晶体管的制作方法。它的特点是采用线条压缩的方法使高电子迁移率晶体管的栅长缩短并获得T型栅结构，具有很强的实用价值。
背景技术
对于砷化镓金属半导体场效应晶体管(GaAs MESFET)、砷化镓赝配高电子迁移率晶体管(GaAs PHEMT)和磷化铟赝配高电子迁移率晶体管(InP PHEMT)，为了提高它们的截止频率，必须缩短栅长，在缩短栅长的同时为了降低栅电阻，通常需要采用T型栅的结构。一般采用电子束光刻或者X射线光刻的工艺来制作深亚微米栅长，众所周知，这些工艺非常复杂，如果要获得更细的栅长，其制作成本会更高，工艺会更复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种可获得纳米T型栅的高电子迁移率晶体管的制作方法，它采用线条压缩的方法进一步获得更细的栅长，并获得T型栅结构，可以进一步提高场效应晶体管(如MESFET、PHEMT)的频率和特性。
本发明一种可获得纳米T型栅的高电子迁移率晶体管的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、在砷化镓金属半导体场效应晶体管或砷化镓赝配高电子迁移率晶体管或磷化铟赝配高电子迁移率晶体管基片上光刻出有源区，并通过离子注入或湿法腐蚀的方法来得到台面，实现器件间的隔离；
步骤2、通过光刻、蒸发、剥离的常规方法形成源漏金属，并合金，形成器件的源漏；
步骤3、淀积绝缘层，供栅长压缩使用；
步骤4、光刻栅图形，形成初始的栅长图形；
步骤5、各向异性刻蚀绝缘层，转移栅图形；
步骤6、各向同性刻蚀绝缘层，压缩栅长；
步骤7、涂底层光刻胶；
步骤8、减薄底层光刻胶，供阳栅图形转移为阴栅图形使用；
步骤9、常规光刻形成宽栅窗口，套刻在栅槽上，形成栅图形顶层；
步骤10、去除绝缘层图形，露出栅图形底层；
步骤11、腐蚀窗口中栅槽下面的N+区，去除HEMT材料的帽层；
步骤12、蒸发、剥离栅金属，形成HEMT栅；
步骤13、钝化并开连线窗口，完成器件制作。
其中所述绝缘层为二氧化硅或氮化硅或二氧化硅与氮化硅的复合薄膜，该绝缘层可以使用等离子体增强化学汽相淀积方法得到。
其中绝缘层图形的获得是通过先各向异性刻蚀绝缘层再各向同性刻蚀绝缘层的方法获得。
其中底层光刻胶为PMMA或者PMMA-MAA或者ZEP 520。
其中光刻胶的减薄是通过氧等离子体慢速刻蚀获得。
其中绝缘层图形的去除是用稀释的氢氟酸和氟化胺混合液完成的。
附图说明
为了更进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图及实施例，对本发明做详细描述如下，其中：
图1-1至图1-8是本发明的流程图；
图2-1至图2-12是本发明实施例的流程图。
具体实施方式
如图1-1所示，首先在PHEMT或MESFET片101上涂光刻胶并曝光，光刻胶为2μm左右，经显影后形成有源岛区光刻胶图形102，然后以有源岛区光刻胶图形102为掩蔽，注入双质子或氧、硼离子，形成隔离区103(也可以通过湿法来得到台面，即以光刻胶图形102为掩蔽，以磷酸∶双氧水∶去离子水＝3∶1∶60的配方来腐蚀隔离区103的导电层)。
如图1-2所示，光刻出源漏图形，蒸发剥离金锗镍/金，在400℃合金1分钟，得到源漏金属104。采用等离子体化学汽相淀积(PECVD)方法或溅射法淀积绝缘层105，该层由二氧化硅或者氮化硅或者氮氧化硅组成，厚度为150～350nm。然后光刻出栅图形106，106为边缘陡直的光刻胶，光刻胶厚度为300～800nm之间。
如图1-3所示，以光刻胶106为掩蔽，等离子体各向异性刻蚀绝缘层105，所用气体为六氟化硫(15sccm)+三氟甲烷(60sccm)，再各向同性刻蚀绝缘层105，所用气体为六氟化硫(40sccm)，得到绝缘层图形107。
如图1-4所示，将片子泡在丙酮去掉光刻胶106，涂光刻胶108，光刻胶108可以是PMMA或者PMMA-MAA，胶厚400～700nm，然后用氧等离子体慢速减薄光刻胶108至与绝缘层图形107的高度相同。
如图1-5所示，涂光学光刻胶109，光刻形成宽栅窗口110，110套刻在绝缘层图形107上，光学光刻胶109厚度为1000～2000nm。
如图1-6所示，用稀释的氢氟酸溶液或者氢氟酸∶氟化胺∶去离子水＝1∶6∶20腐蚀液去掉绝缘层图形107，得到栅槽111，再用磷酸∶双氧水∶去离子水＝3∶1∶60的配方来腐蚀窗口110中栅槽111下面的N+区，腐蚀时间为1分钟左右，以测量源漏间的电流来确定腐蚀终点。然后用磷酸∶去离子水＝1∶10浸泡50秒，或者用氨水∶去离子水＝1∶10浸泡50秒，去除表面氧化层，片子吹干后立即送入蒸发台。
如图1-7所示，蒸发剥离栅金属112，栅金属一般为钛/铂/金，总厚度为600～1000nm。
采用等离子体化学汽相淀积(PECVD)方法或溅射法淀积钝化层113，该层由二氧化硅或者氮化硅或者氮氧化硅组成，厚度为150～350nm。然后光刻、刻蚀出连线图形。
实施例
如图2-1所示，首先在PHEMT或MESFET片201上涂光刻胶并曝光，光刻胶厚2μm，经显影后形成有源岛区光刻胶图形202；
如图2-2所示，以有源岛区光刻胶图形202为掩蔽，注入双质子或氧、硼离子，形成隔离区203(也可以通过湿法来得到台面，即以光刻胶图形202为掩蔽，以磷酸∶双氧水∶去离子水＝3∶1∶60的配方来腐蚀隔离区103的导电层)；
如图2-3所示，<1>光刻出源漏图形：涂S9912光刻胶，厚度为1μm，曝光后在100℃温度下氨反转2分钟，然后对片子表面泛曝光，显影后用磷酸∶去离子水＝1∶10浸泡50秒，<2>立即送入蒸发台蒸发金锗镍/金，在丙酮中剥离，然后在乙醇中超声，冲水，吹干，在400℃氮气氛中合金1分钟，得到源漏金属204；<3>采用等离子体化学汽相淀积(PECVD)方法或溅射法淀积绝缘层205，该层由二氧化硅或者氮化硅或者氮氧化硅组成，厚度为150～350nm；
如图2-4所示，光刻出栅图形206，206为边缘陡直的光刻胶，光刻胶厚度为300～800nm之间；
如图2-5所示，以光刻胶栅图形206为掩蔽，等离子体各向异性刻蚀绝缘层205，所用气体为六氟化硫(15sccm)+三氟甲烷(60sccm)；一直刻蚀到大面积的绝缘层205被去掉为止，在光刻胶栅图形206下得到绝缘层图形207；
如图2-6所示，再各向同性刻蚀绝缘层图形207，所用气体为六氟化硫(40sccm)，对绝缘层图形207进行图形压缩，直到得到预定的栅长尺寸为止；
如图2-7所示，将片子泡在丙酮去掉光刻胶206，涂光刻胶208，光刻胶208可以是PMMA或者PMMA-MAA，胶厚400～700nm；
如图2-8所示，用氧等离子体慢速减薄光刻胶208至与绝缘层图形207的高度相同，氧气的流量为20sccm；
如图2-9所示，涂光学光刻胶209，光学光刻胶为S9912光刻胶，厚度为1000～2000nm，套刻曝光后在100℃温度下氨反转2分钟，然后对片子表面泛曝光，显影后形成宽栅窗口210，210套刻在绝缘层图形207上；
如图2-10所示，用稀释的氢氟酸溶液或者氢氟酸∶氟化胺∶去离子水＝1∶6∶20腐蚀液去掉绝缘层图形207，得到栅槽211；
如图2-11所示，再用磷酸∶双氧水∶去离子水＝3∶1∶60的配方来腐蚀窗口210中栅槽211下面的N+区，腐蚀时间为1分钟左右，以测量源漏间的电流来确定腐蚀终点。然后用磷酸∶去离子水＝1∶10浸泡50秒，或者用氨水∶去离子水＝1∶10浸泡50秒，去除表面氧化层，片子吹干后立即送入蒸发台；
如图2-12所示，蒸发栅金属钛/铂/金212，厚度为600～1000nm，在丙酮中剥离，然后在乙醇中超声，冲水，吹干；
如图2-13所示，采用等离子体化学汽相淀积(PECVD)方法或溅射法淀积钝化层213，该层由二氧化硅或者氮化硅或者氮氧化硅组成，厚度为150～350nm。然后光刻、刻蚀出连线图形，完成器件制作。
Claims (6)
1、一种可获得纳米T型栅的高电子迁移率晶体管的制作方法，其特征在于，包括其步骤如下：
步骤1、在砷化镓金属半导体场效应晶体管或砷化镓赝配高电子迁移率晶体管或磷化铟赝配高电子迁移率晶体管基片上光刻出有源区，并通过离子注入或湿法腐蚀的方法来得到台面，实现器件间的隔离；
步骤2、通过光刻、蒸发、剥离的常规方法形成源漏金属，并合金，形成器件的源漏；
步骤3、淀积绝缘层，供栅长压缩使用；
步骤4、光刻栅图形，形成初始的栅长图形；
步骤5、各向异性刻蚀绝缘层，转移栅图形；
步骤6、各向同性刻蚀绝缘层，压缩栅长；
步骤7、涂底层光刻胶；
步骤8、减薄底层光刻胶，供阳栅图形转移为阴栅图形使用；
步骤9、常规光刻形成宽栅窗口，套刻在栅槽上，形成栅图形顶层；
步骤10、去除绝缘层图形，露出栅图形底层；
步骤11、腐蚀窗口中栅槽下面的N+区，去除HEMT材料的帽层；
步骤12、蒸发、剥离栅金属，形成HEMT栅；
步骤13、钝化并开连线窗口，完成器件制作。
2、根据权利要求1所述的一种可获得纳米T型栅的高电子迁移率晶体管的制作方法，其特征在于，其中所述绝缘层为二氧化硅或氮化硅或二氧化硅与氮化硅的复合薄膜，该绝缘层可以使用等离子体增强化学汽相淀积方法得到。
3、根据权利要求1所述的一种可获得纳米T型栅的高电子迁移率晶体管的制作方法，其特征在于，其中绝缘层图形的获得是通过先各向异性刻蚀绝缘层再各向同性刻蚀绝缘层的方法获得。
4、根据权利要求1所述的一种可获得纳米T型栅的高电子迁移率晶体管的制作方法，其特征在于，其中底层光刻胶为PMMA或者PMMA-MAA或者ZEP520。
5、根据权利要求1所述的一种可获得纳米T型栅的高电子迁移率晶体管的制作方法，其特征在于，其中减薄光刻胶是通过氧等离子体慢速刻蚀获得。
6、根据权利要求1所述的一种可获得纳米T型栅的高电子迁移率晶体管的制作方法，其特征在于，其中绝缘层图形的去除是用稀释的氢氟酸和氟化胺混合液完成的。
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