KR102462223B1 - 헴트의 효율적 티게이트 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 공정을 단순 및 신속화하고 게이트 풋을 포함한 게이트 형상을 안정적으로 재현할 수 있는 공정을 제공하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은 서로 다른 물리화학적 성질을 갖는 이종 레지스트 2종을 이용하고, 게이트 풋 자리를 제1 레지스트 형성 후 즉시 형성한 다음, 제2 레지스트를 형성하고, 여기에 게이트 전극 몸체가 형성될 자리를 포함한 마스크 패턴을 형성하며, 이때 제1 레지스트는 반응하지 않아 먼저 형성된 게이트 풋 자리는 영향을 받지 않으며, 이후, 게이트 전극을 형성하고 2종 레지스트들을 모두 제거하여 티게이트를 완성한다.
상기 목적에 따라 본 발명은 서로 다른 물리화학적 성질을 갖는 이종 레지스트 2종을 이용하고, 게이트 풋 자리를 제1 레지스트 형성 후 즉시 형성한 다음, 제2 레지스트를 형성하고, 여기에 게이트 전극 몸체가 형성될 자리를 포함한 마스크 패턴을 형성하며, 이때 제1 레지스트는 반응하지 않아 먼저 형성된 게이트 풋 자리는 영향을 받지 않으며, 이후, 게이트 전극을 형성하고 2종 레지스트들을 모두 제거하여 티게이트를 완성한다.
Description
본 발명은 무선통신 단말기, 기지국, 전파천문학, 퀀텀 컴퓨팅에 사용되는 헴트(HEMT:HIGH ELECTRON MOBILITY TRANSISTOR) 제조에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 헴트를 위한 효율적인 티게이트 형성에 관한 것이다.
최근에는 보다 질 높은 무선통신 서비스를 위해 5G 무선통신 기술이 대두됨에 따라 보다 높은 주파수대역을 요구하고 있으며, 이러한 요구사항을 충족하기 위하여 화합물 소재를 이용하여 헴트라는 트랜지스터를 적용하고 있다.
헴트를 제조하는데 있어 아래 수식과 같이 게이트의 선폭을 줄일수록 컷오프 주파수를 높일 수 있는 하나의 방법임을 알수 있다. 그러나 게이트의 선폭을 미세화 할수록 고가의 설비가 필요하고 공정시간 증가 및 게이트 형성의 난이도 증가로 수율이 저하되어 경쟁력있는 제품을 양산하기 어려워진다.
FT : Cut-off Frequency
υsat : Saturation Velocity
Lg : Gate Length
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 하기와 같이 게이트 형성을 하는데 있어 사용되는 설비, 부자재 및 제작 방법을 기존의 방법과 상이하게 활용하여 해결하고자 한다.
즉, 본 발명의 목적은 공정을 단순 및 신속화하고 게이트 풋을 포함한 게이트 형상을 안정적으로 재현할 수 있는 공정을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 에피구조화된 기판위에 이빔전용 레지스트를 도포하고 이빔리소그래피 장비를 활용하여 그 레지스트에 원하는 선폭을 구현하기 위해 노광 및 현상하여 게이트 풋이 형성되도록 음각으로 패턴을 형성하였다. 그리고 아이라인용 네거티브 포토레지스트나 이미지 반전용 포토레지스트를 게이트 풋이 형성된 기판위에 도포하였다. 이후 아이라인 스테퍼를 활용하여 게이트풋의 선폭보다 넓은 패턴이 새겨진 레티클을 통해 노광을 하고 현상공정으로 게이트 풋위의 포토레지스트에 추가적인 패턴을 형성하였다. 마스크 패턴이 형성되어진 기판을 타이타늄, 백금, 금, 몰리브덴과 같은 금속을 증착하고 아세톤과 같은 유기용제를 이용하여 리프트오프 방식으로 아이라인용 포토레지스트 및 불필요한 금속을 제거하였다. 이후 이빔전용 레지스트를 전용 스트리퍼를 사용하여 제거한후 최종적으로 티게이트가 형성될 수 있었다.
즉, 본 발명은,
에피구조 기판을 준비하는 단계;
상기 기판 위에 제1 레지스트를 형성하는 단계;
상기 제1 레지스트에 대해 게이트 풋이 형성될 수 있도록 음각으로 패턴을 형성하는 단계;
게이트 풋이 형성될 음각 패턴에 의해 노출된 기판 위에 제2 레지스트를 도포하는 단계;
형성될 게이트 풋의 선폭보다 넓은 패턴이 새겨진 레티클을 통해 노광 하고 현상하여 상기 제2 레지스트에 추가적인 마스크 패턴을 형성하는 단계;
마스크 패턴이 형성된 기판에 금속을 증착하는 단계;
유기용제를 이용하여 리프트 오프 방식으로 상기 제2 레지스트 및 제2 레지스트 위에 형성된 금속을 포함한 불필요한 금속을 제거하는 단계; 및
상기 제1 레지스트를 전용 스트리퍼를 사용하여 제거하고 최종적으로 티게이트가 형성되는 것을 특징으로 하는 헴트 티게이트(HEMT T-Gate) 형성 방법을 제공한다.
상기에 있어서, 상기 제1 레지스트와 제2 레지스트는 이종 레지스트로서, 제1 레지스트는 이빔 전용 레지스트이고, 제2 레지스트는 아이라인용 네거티브 포토레지스트 또는 이미지 반전용 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 헴트 티게이트 형성 방법을 제공한다.
상기에 있어서, 상기 음각 패턴의 선폭은 게이트 풋의 선폭에 해당하고, 제2 레지스트에 형성된 추가적인 마스크 패턴은 게이트 풋이 형성될 자리와 게이트 풋 상단의 게이트 전극 몸체 부분이 형성될 자리에 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헴트 티게이트 형성 방법을 제공한다.
상기에 있어서, 게이트 풋의 선폭은 1μm 이하의 미세선폭 인 것을 특징으로 하는 헴트 티게이트 형성 방법을 제공한다.
상기에 있어서, 상기 마스크 패턴에서 게이트 전극 몸체 부분이 형성될 자리에 형성된 개구부는 게이트 전극 몸체 부분 보다 큰 부피로 형성되고, 아래 쪽으로 개구부 단면적이 확장되는 형태인 것을 특징으로 하는 헴트 티게이트 형성 방법을 제공한다.
상기에 있어서, 제1 레지스트에 상기 음각 패턴을 형성할 때에는 이빔 리소그래피 장비가 적용되고, 제2 레지스트에 마스크 패턴을 형성할 때에는 아이라인 스테퍼가 적용된 것을 특징으로 하는 헴트 티게이트 형성 방법을 제공한다.
상기에 있어서, 기판은 인화인듐(InP, Indium Phosphide), 갈륨비소(GaAs, Galium Arsenide), 질화갈륨(GaN, Galium Nitride) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 헴트 티게이트 형성 방법을 제공한다.
상기의 방법으로 제조된 헴트 티게이트를 제공한다.
또한, 본 발명은,
에피구조 기판에 형성된, 게이트 풋 자리 음각 패턴을 포함한 제1 레지스트; 및
상기 제1 레지스트 위에 형성된, 게이트 풋 상단의 게이트 전극 몸체 부분이 형성될 자리에 대해 여유분을 더한 크기의 개구부를 포함한 제2 레지스트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 헴트 티게이트 형성용 마스크 패턴을 제공한다.
상기에 있어서, 상기 제1 레지스트와 제2 레지스트는 서로 물리화학적 성질이 다른 이종 레지스트인 것을 특징으로 하는 헴트 티게이트 형성용 마스크 패턴을 제공한다.
본 발명에 따르면, 헴트의 게이트를 형성시 이빔 리소그래피 장비와 스테퍼 장비를 목적에 따라 다르게 활용하여 효율적인 티게이트 형성이 가능하였고 이는 아래와 같은 발명의 효과를 제공할 수 있다.
첫 번째, 기존의 방식을 사용할 경우 이빔리소그래피 장비를 2회 이상 사용하기 때문에 첫 번째 레지스트와 두 번째 레지스트를 노광하게 되어 정확한 선폭 재현이 어렵고 크랙이나 기타 부가적인 불량으로 인해 재 작업등의 추가작업이 발생하고 수율저하가 발생할 수 있다. 그러나 본 발명에서는 이빔리소그래피와 스테퍼를 사용하기 때문에 서로 다른 노광소스를 사용하여 서로 다른 레지스트에 영향을 주기 않으며 선폭을 결정하는 게이트 풋이 고신뢰도로 재현 형성될 수 있다.
두 번째, 기존의 방식을 사용할 경우 이빔리소그래피 장비를 2회 이상 사용하기 때문에 공정시간이 증가하지만 본 발명에서는 스테퍼를 사용하기 때문에 보다 빠른 속도로 공정이 진행된다.
세 번째, 기존의 방식은 상층, 하층 레지스트가 동일한 스트리퍼로 제거되기 때문에 미세화된 티게이트 풋이 세워져 있지 못하고 기울어지거나 탈락이 되는 등의 문제점이 야기되는 반면, 본 발명은 상층, 하층 레지스트를 서로 다른 스트리퍼를 사용하므로 순차적으로 제거됨에 따라 보다 안정적으로 티게이트가 구현하고자 하는 형태 그대로 유지될 수 있어 수율이 증가하는 효과가 있다.
도 1은 기존의 일반적인 티게이트 형성을 위한 마스크 패턴의 모식도 이다.
도 2는 본 발명에 따라 제작된 마스크 패턴의 모식도이다.
도 3은 기존 방식의 티게이트 형성 순서도이다.
도 4 본 발명에 따라 티게이트 형성하는 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따라 제작된 마스크 패턴의 모식도이다.
도 3은 기존 방식의 티게이트 형성 순서도이다.
도 4 본 발명에 따라 티게이트 형성하는 순서도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 기존의 일반적인 티게이트 형성을 위한 레지스트로 구성되어진 마스크 패턴의 모식도이다. 도 1의 도면과 같이 3개의 층으로 나뉘어져 레지스트를 도포하고 노광 및 현상을 통해 제작된다.
그러나 도 2의 경우와 같이 본 발명은 2개의 층으로만 도포하고 노광 및 현상을 실시하여 공정이 간결하고 제어하기 용이하다.
도 3의 기존의 일반적인 티게이트 형성방법은 매우 복잡한 단계를 거쳐야 티게이트를 형성할 수 있고 동일 성질의 레지스트를 사용함에 따라 불필요해진 레지스트 제거시 한번에 제거됨에 따라 티게이트가 스스로 버티지 못하고 주저앉거나 기울어져 제대로 형성되지 못할 가능성이 매우 높다.
하지만 본 발명의 도 4와 같이 게이트 풋을 형성할 때, 첫 번째 레지스트(제1 레지스트)를 도포하고 바로 게이트 풋을 형성 하여 도 3의 경우와 달리 재현성있는 선폭구현이 가능해진다. 그리고 이종설비, 이종 레지스트를 사용함으로서 티게이트 증착후 불필요해진 레지스트를 제거할 때 순차적으로 제거할 수 있어 티게이트를 원상태 그대로 안전하게 유지할 수 있다.
즉, 본 발명은, 서로 물리화학적 성질이 다른 이종 레지스트 2종을 사용하며, 제1 레지스트를 이용하여 게이트 풋 자리에 해당하는 음각 패턴을 형성한 다음, 게이트 몸체 부분을 포함한 게이트 전극 전체를 형성하기 위해 제2 레지스트를 적층하고 패터닝하며, 이때 제1 레지스트는 영향을 받지 않아 게이트 풋 자리에 해당하는 음각 패턴을 그대로 유지할 수 있고, 제2 레지스트 패터닝에 의해 만들어진 마스크 패턴을 이용하여 게이트 전극 전체를 완성한다.
좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
에피구조 기판을 준비하고, 상기 기판 위에 제1 레지스트를 형성하고, 상기 제1 레지스트에 대해 게이트 풋이 형성될 게이트 풋 자리(100)를 음각 패턴으로 형성한다. 제1 레지스트에 상기 음각 패턴을 형성할 때 이빔 리소그래피 장비가 적용된다. 상기 음각 패턴의 선폭(L)은 게이트 풋의 선폭에 해당한다. 게이트 풋의 선폭은 1μm 이하의 미세선폭으로 음각 패턴의 선폭과 실질적으로 거의 일치한다.
다음, 음각 패턴에 의해 노출된 기판 위와 남아있는 제1 레지스트 위에 제2 레지스트를 도포하고, 리소그라피로 마스크 패턴을 형성한다.
제2 레지스트에 형성되는 마스크 패턴은 게이트 풋의 선폭보다 넓은 패턴이 새겨진 레티클을 통해 노광 하고 현상하여 만들어진다. 제2 레지스트에 형성되는 추가적인 마스크 패턴은 게이트 풋 자리(음각 패턴)와 게이트 풋 상단의 게이트 전극 몸체 부분이 형성될 자리에 대해 여유분을 더한 크기의 개구부(200)를 포함한다. 상기 개구부는 내측벽의 형상은 아래 쪽으로 개구부 단면적이 확장되는 형태를 띤다. 상기에서, 제1 레지스트와 제2 레지스트는 이종 레지스트로 구성되며, 제1 레지스트는 이빔 전용 레지스트이고, 제2 레지스트는 아이라인용 네거티브 포토레지스트 또는 이미지 반전용 포토레지스트이다. 그에 따라 제2 레지스트를 패터닝하는 리소그라피 단계에서 제1 레지스트는 음각 패턴을 그대로 유지할 수 있다. 본 실시예는 제2 레지스트에 마스크 패턴을 형성할 때에 아이라인 스테퍼를 적용하였다.
다음, 마스크 패턴이 형성된 기판에 금속을 증착한다. 이로 인해, 게이트 풋 자리에 게이트 풋이 채워지고 게이트 몸체부도 형성되어 게이트 전극(300)이 완성된다. 금속재는, 타이타늄, 백금, 금, 몰리브덴과 같은 금속일 수 있다.
아세톤과 같은 유기용제를 이용하여 리프트 오프 방식으로 상기 제2 레지스트 및 제2 레지스트 위에 형성된 금속을 포함한 불필요한 금속을 제거한다.
다음, 제1 레지스트는 전용 스트리퍼를 사용하여 제거되고 에피구조 기판 상에 최종적으로 헴트 티게이트(HEMT T-Gate)가 완성된다.
상기에서, 기판 소재는 제한되지 않으며, 인화인듐(InP, Indium Phosphide), 갈륨비소(GaAs, Galium Arsenide), 질화갈륨(GaN, Galium Nitride) 등일 수 있다.
이와 같이 물리화학적 성질이 서로 다른 2종의 이종 레지스트를 사용하여, 공정 단계를 줄이고, 게이트 전극의 선폭과 형상을 안정적으로 형성 및 유지할 수 있는 헴트 티게이트(HEMT T-Gate) 제조가 이루어진다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 여러 가지 소재 기판에 적용이 가능하다.
또한, 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
게이트 풋 자리(100)
개구부(200)
개구부(200)
Claims (10)
- 에피구조 기판을 준비하는 단계;
상기 기판 위에 제1 레지스트를 형성하는 단계;
상기 제1 레지스트에 대해 게이트 풋이 형성될 수 있도록 음각으로 패턴을 형성하는 단계;
게이트 풋이 형성될 음각 패턴에 의해 노출된 기판 위에 제2 레지스트를 도포하는 단계;
형성될 게이트 풋의 선폭보다 넓은 패턴이 새겨진 레티클을 통해 노광 하고 현상하여 상기 제2 레지스트에 추가적인 마스크 패턴을 형성하는 단계;
마스크 패턴이 형성된 기판에 금속을 증착하는 단계;
유기용제를 이용하여 리프트 오프 방식으로 상기 제2 레지스트 및 제2 레지스트 위에 형성된 금속을 포함한 불필요한 금속을 제거하는 단계; 및
상기 제1 레지스트를 전용 스트리퍼를 사용하여 제거하고 최종적으로 티게이트가 형성되는 단계;를 포함하며,
상기 제1 레지스트와 제2 레지스트는 이종 레지스트로서, 제1 레지스트는 이빔 전용 레지스트이고, 제2 레지스트는 아이라인용 네거티브 포토레지스트 또는 이미지 반전용 포토레지스트이고,
상기 음각 패턴의 선폭은 게이트 풋의 선폭에 해당하고, 제2 레지스트에 형성된 추가적인 마스크 패턴은 게이트 풋이 형성될 자리와 게이트 풋 상단의 게이트 전극 몸체 부분이 형성될 자리에 개구부를 포함하고,
상기 마스크 패턴에서 게이트 전극 몸체 부분이 형성될 자리에 형성된 개구부는 게이트 전극 몸체 부분 보다 큰 부피로 형성되고, 아래 쪽으로 개구부 단면적이 확장되는 형태인 것을 특징으로 하는 헴트 티게이트(HEMT T-Gate) 형성 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 게이트 풋의 선폭은 1μm 이하의 미세선폭 인 것을 특징으로 하는 헴트 티게이트 형성 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 제1 레지스트에 상기 음각 패턴을 형성할 때에는 이빔 리소그래피 장비가 적용되고, 제2 레지스트에 마스크 패턴을 형성할 때에는 아이라인 스테퍼가 적용된 것을 특징으로 하는 헴트 티게이트 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 기판은 인화인듐(InP, Indium Phosphide), 갈륨비소(GaAs, Galium Arsenide), 질화갈륨(GaN, Galium Nitride) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 헴트 티게이트 형성 방법.
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Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200162517A KR102462223B1 (ko) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | 헴트의 효율적 티게이트 형성 방법 |
| KR1020220134603A KR20220147556A (ko) | 2020-11-27 | 2022-10-19 | 헴트의 효율적 티게이트 형성 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020200162517A KR102462223B1 (ko) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | 헴트의 효율적 티게이트 형성 방법 |
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| KR1020220134603A Division KR20220147556A (ko) | 2020-11-27 | 2022-10-19 | 헴트의 효율적 티게이트 형성 방법 |
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| KR20220074245A KR20220074245A (ko) | 2022-06-03 |
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Family Applications (2)
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Family Applications After (1)
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Country Status (1)
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2022
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| KR20220074245A (ko) | 2022-06-03 |
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