專利名稱：：一種晶體管t型納米柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及化合物半導(dǎo)體
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種高電子遷移率晶體管T型納米柵的制作方法。
背景技術(shù)：
：柵的制作是高電子遷移率晶體管(HEMT)器件制作工藝中最關(guān)鍵的工藝。由于柵長大小直接決定了HEMT器件的頻率、噪聲等特性，柵長越小，器件的電流截止頻率(A)和功率增益截止頻率(/max)越高，器件的噪聲系數(shù)也越小，人們通過不斷減小高電子遷移率晶體管(HEMT)器件的柵長來得到更好特性的器件。隨著柵長縮短，柵電阻增大，當(dāng)柵長減至0.5^m以下時，柵電阻的微波損耗使增益衰減比較嚴(yán)重。因此要在柵金屬的頂部構(gòu)筑大的金屬截面，從而形成T形柵的制作方法。目前國內(nèi)外應(yīng)用廣泛、已報道的制作HEMT器件T型柵的典型方法有以下兩種一種方法采用PMMA/PMGI/PMMA三層電子束膠結(jié)構(gòu)，通過一次電子束曝光制作柵(石華芬，張海英，劉訓(xùn)春等.一種新的高成品率InP基T型納米柵制作方法.半導(dǎo)體學(xué)報，2003，23(4):411415);另一種方法采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A三層電子束膠結(jié)構(gòu)，通過兩次電子束曝光制作柵(YoshimiYamashita,AkiraEndoh,KeisukeShinohara，ecal.Ultra-Short25-nm-GateLattice-MatchedInAlAs/InGaAsHEMTswithintheRangeof400GHzCutoffFrequency.IEEEElectronDeviceLetters,Aug2001，22(8):367369)。如圖1所示，圖1為目前采用PMMA/PMGI/PMMA三層電子束膠結(jié)構(gòu)和一次電子束曝光制作柵的示意圖。該方法采用PMMA/PMGI/PMMA三層電子束膠結(jié)構(gòu)，通過一次電子束曝光來制作柵，僅使用一次電子束曝光，不存在柵帽和柵腳的對準(zhǔn)問題。但由于PMMA電子束膠對顯影液非常敏感，使顯影時間不易控制，不易做出極小尺寸的納米柵線條。如圖2所示，圖2為目前采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A三層電子束膠結(jié)構(gòu)和兩次電子束曝光制備柵的方法示意圖。該方法采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A三層電子束膠結(jié)構(gòu)，通過兩次電子束曝光來制備柵。該方法柵帽版和柵腳版之間的套刻精度要求極高，工藝實現(xiàn)難度較大。
發(fā)明內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種高電子遷移率晶體管T型納米柵的制作方法，以克服目前高電子遷移率晶體管(HEMT)T型納米柵制作時存在的不足。(二)技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種晶體管T型納米柵的制作方法，該方法包括.-A、在清洗干凈的外延片上淀積一層氮化硅或二氧化硅介質(zhì)；B、在所述氮化硅或二氧化硅介質(zhì)上勻第一層電子束膠ZEP520A，然后前烘；C、在所述第一層電子束膠ZEP520A上勻一層易于實現(xiàn)去膠和剝離的第二層電子束膠，然后前烘；D、在所述第二層電子束膠上勻第三層電子束膠ZEP520A，然后前烘;E、進(jìn)行柵版電子束曝光；F、依次顯影第三層電子束膠ZEP520A，易于實現(xiàn)去膠和剝離的第二層電子束膠和第一層電子束膠ZEP520A;G、等離子刻蝕所述氮化硅或二氧化硅介質(zhì)；H、腐蝕柵槽，蒸發(fā)柵金屬并剝離，形成晶體管T型納米柵。所述步驟A之前進(jìn)一步包括清洗外延片，具體步驟包括先用丙酮沖洗，再用乙醇沖洗，然后用去離子水沖洗，如此反復(fù)至少6次，最后用氮氣吹干。所述易于實現(xiàn)去膠和剝離的第二層電子束膠為PMGI電子束膠，或為LOR膠。步驟A中所述氮化硅或二氧化硅介質(zhì)的厚度為100至1000埃，典型值為200埃。步驟B中所述第一層電子束膠ZEP520A在前烘前的厚度為1000至2500埃，典型值為1800埃；在前烘后的厚度為900至2300埃，典型值為1600埃；前烘條件為在180度烘箱中烘30分鐘。步驟C中所述第二層電子束膠在前烘前的厚度為3000至5500埃，典型值為4500埃；在前烘后的厚度為2500至5000埃，典型值為4000埃；前烘條件為在180度烘箱中烘6分鐘。步驟D中所述第三層電子束膠ZEP520A在前烘前的厚度為1700至4000埃，典型值為2600埃；在前烘后的厚度為1500至3500埃，典型值為2400埃；前烘條件為在180度烘箱中烘30分鐘。步驟E中所述柵版電子束曝光的條件為曝光劑量60至150pC/cm2，束流小于等于50pA。步驟G中所述等離子刻蝕氮化硅或二氧化硅介質(zhì)的刻蝕條件為刻蝕氣體采用四氟化碳CF4或六氟化硫SF6，功率10至60W，流量10至60sccrru步驟H中所述腐蝕柵槽包括對于帽層/腐蝕截止層為砷化鎵GaAs/砷化鋁AlAs的材料，采用磷酸雙氧水水體積比為3:1:50的溶液進(jìn)行腐蝕；對于帽層/腐蝕截止層為銦鎵砷InGaAs/磷化銦InP的材料，采用檸檬酸雙氧水體積比為l:l的溶液進(jìn)行腐蝕-,步驟H中所述蒸發(fā)的柵金屬由外延片表面向上依次為鈦Ti/鉑Pt/金Au，其厚度的典型值分別為250A/250A/3000A。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的這種高電子遷移率晶體管T型納米柵的制作方法，與采用PMMA/PMGI/PMMA或ZEP520A/PMGI/ZEP520A電子束膠結(jié)構(gòu)制備高電子遷移率晶體管(HEMT)T型柵的傳統(tǒng)方法相比，容易制作更小尺寸的柵線條，不存在套刻對準(zhǔn)問題，工藝簡單，可靠性強(qiáng)等特點。2、采用PMMA/PMGI/PMMA電子束結(jié)構(gòu)制作高電子遷移率晶體管(HEMT)T型納米柵的傳統(tǒng)方法，由于PMMA電子束膠對顯影液非常敏感，顯影出的線條尺寸容易變大，這種方法顯影時間不好控制，不易作出極小尺寸的納米柵線條。本發(fā)明采用的ZEP520A/PMGI/ZEP520A三層電子束膠結(jié)構(gòu)中使用了ZEP520A電子束膠，ZEP520A電子束膠對顯影液敏感度較低，顯影出的線條尺寸隨時間變化很小，顯影時間容易控制，容易制作出極小尺寸的柵線條，可靠性強(qiáng)。3、采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A電子束結(jié)構(gòu)制作高電子遷移率晶體管(HEMT)T型納米柵的傳統(tǒng)方法，需進(jìn)行柵腳版和柵帽版兩次電子束曝光，兩次曝光之間必然存在一定的套刻誤差，對于納米尺寸的T型柵制作，套刻精度要求極高，該方法工藝實現(xiàn)難度較大。本發(fā)明采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A三層電子束膠結(jié)構(gòu)，僅通過一次電子束曝光，利用蒸發(fā)柵金屬時第一層和第三層電子束膠形貌的改變(如圖5和圖6所示)，形成柵帽和柵腳，自對準(zhǔn)制成T型柵，不存在套刻對準(zhǔn)的問題，減小了工藝難度。圖1為目前采用PMMA/PMGI/PMMA三層電子束膠結(jié)構(gòu)和一次電子束曝光制作柵的示意圖2為目前采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A三層電子束膠結(jié)構(gòu)和兩次電子束曝光制作柵的示意圖3為本發(fā)明提供的制作高電子遷移率晶體管T型納米柵總體技術(shù)方案的實現(xiàn)流程圖4為依照本發(fā)明實施例制作高電子遷移率晶體管T型納米柵的方法流程圖5為本發(fā)明采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A三層電子束膠結(jié)構(gòu)和一次電子束曝光顯影后樣片剖面的掃描電子顯微鏡拍攝圖片；圖6為本發(fā)明采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A三層電子束膠結(jié)構(gòu)和一次電子束曝光顯影并蒸發(fā)柵金屬后的樣片剖面掃描電子顯微鏡拍攝圖片。具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖3所示，圖3為本發(fā)明提供的制作高電子遷移率晶體管T型納米柵總體技術(shù)方案的實現(xiàn)流程圖，該方法包括以下步驟步驟301:在清洗干凈的外延片上淀積一層氮化硅或二氧化硅介質(zhì)；步驟302:在所述氮化硅或二氧化硅介質(zhì)上勻第一層電子束膠ZEP520A，然后前烘；步驟303:在所述第一層電子束膠ZEP520A上勻一層易于實現(xiàn)去膠和剝離的第二層電子束膠，然后前烘；步驟304:在所述第二層電子束膠上勻第三層電子束膠ZEP520A，然后前烘；步驟305:進(jìn)行柵版電子束曝光；步驟306:依次顯影第三層電子束膠ZEP520A，易于實現(xiàn)去膠和剝離的第二層電子束膠和第一層電子束膠ZEP520A;步驟307:等離子刻蝕所述氮化硅或二氧化硅介質(zhì)；步驟308:腐蝕柵槽，蒸發(fā)柵金屬并剝離，形成晶體管T型納米柵。上述步驟301之前進(jìn)一步應(yīng)清洗外延片。所述清洗外延片的步驟具體包括先用丙酮沖洗，再用乙醇沖洗，然后用去離子水沖洗，如此反復(fù)至少6次，最后用氮氣吹干。上述易于實現(xiàn)去膠和剝離的第二層電子束膠可以為PMGI電子束膠，也可以為LOR膠。步驟301中所述氮化硅或二氧化硅介質(zhì)的厚度為100至1000埃，典型值為200埃。步驟302中所述第一層電子束膠ZEP520A在前烘前的厚度為1000至2500埃，典型值為1800埃；在前烘后的厚度為900至2300埃，典型值為1600埃；前烘條件為在180度烘箱中烘30分鐘。步驟303中所述第二層電子束膠在前烘前的厚度為3000至5500埃，典型值為4500埃；在前烘后的厚度為2500至5000埃，典型值為4000埃；前烘條件為在180度烘箱中烘6分鐘。步驟304中所述第三層電子束膠ZEP520A在前烘前的厚度為1700至4000埃，典型值為2600埃；在前烘后的厚度為1500至3500埃，典型值為2400埃；前烘條件為在180度烘箱中烘30分鐘。步驟305中所述柵腳版電子束曝光的條件為曝光劑量60至150(iC/cm2，束流小于等于50pA。步驟306中所述柵帽版電子束曝光的條件為曝光劑量30至70^C/cm2，束流小于等于50pA。步驟307中所述等離子刻蝕氮化硅或二氧化硅介質(zhì)的刻蝕條件為刻蝕氣體采用四氟化碳CF4或六氟化硫SF6，功率10至60W，流量10至60sccm0步驟308中所述腐蝕柵槽包括對于帽層/腐蝕截止層為砷化鎵(GaAs)/砷化鋁(AlAs)的材料，采用磷酸雙氧水水=3:1:50(體積比)的溶液進(jìn)行腐蝕；對于帽層/腐蝕截止層為銦鎵砷(InGaAs)/磷化銦(InP)的材料，采用檸檬酸雙氧水=1:1(體積比)的溶液進(jìn)行腐蝕；步驟308中所述蒸發(fā)的柵金屬由外延片表面向上依次為鈦(Ti)/鉑(Pt)/金(Au)，其厚度的典型值分別為250A/250A/3000A?；趫D3所述的制作高電子遷移率晶體管T型納米柵總體技術(shù)方案的實現(xiàn)流程圖，以下結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明制作高電子遷移率晶體管T型納米柵的方法進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例本實施例中高電子遷移率晶體管(HEMT)T型納米柵制作的方法是針對目前高電子遷移率晶體管(HEMT)T型納米柵制作時存在的一些不足，采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A三層電子束光刻膠結(jié)構(gòu)(如表1所示)和一次電子束曝光方法來制作高電子遷移率晶體管(HEMT)T型納米柵。表1為本發(fā)明高電子遷移率晶體管(HEMT)T型納米柵制作的方法中所采用的ZEP520A/PMGI/ZEP520A三層電子束光刻膠結(jié)構(gòu)示意表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表1在本實施例中，易于實現(xiàn)去膠和剝離的第二層電子束膠為PMGI電子束膠，高電子遷移率晶體管(HEMT)T型納米柵制作的方法中所采用的ZEP520A/PMGI/ZEP520A三層電子束光刻膠結(jié)構(gòu)，各層膠的作用如下1、第一層膠ZEP520A電子束膠的作用是通過曝光顯影后該層膠在蒸發(fā)柵金屬時的形變定義柵腳(形變過程見圖5，圖6);2、第二層膠PMGI電子束膠的作用是隔離第三層膠ZEP520A電子束膠和第一層膠ZEP520A電子束膠，且有助于柵金屬剝離；3、第三層膠ZEP520A電子束膠的作用是通過該層的曝光顯影后該層膠在蒸發(fā)柵金屬時的形變定義柵帽(形變過程見圖5，圖6)。如圖4所示，圖4為依照本發(fā)明實施例制作高電子遷移率晶體管T型納米柵的方法流程圖，該方法包括以下步驟步驟401:清洗外延片。先用丙酮溶液沖洗，再用乙醇沖洗，然后用去離子水沖洗，如此反復(fù)至少6次，最后用氮氣吹干。步驟402:利用等離子化學(xué)氣相淀積(PECVD)在蒸發(fā)在清洗干凈的外延片上淀積300埃的氮化硅介質(zhì)，用于增加外延片與膠的粘附性。步驟403:在所述氮化硅介質(zhì)上勻厚度為1800埃的第一層膠，即ZEP520A電子束膠，然后在180度烘箱中烘30分鐘，烘后本層膠的厚度為1600埃左右。步驟404:在所述第一層膠上勻厚度為4500埃的第三層膠PMGI電子束膠，然后在180度烘箱中烘6分鐘，烘后本層膠的厚度為4000埃左右。步驟405:在所述第三層膠上勻厚度為2600埃的第四層膠ZEP520A電子束膠，然后在180度烘箱中烘30分鐘，烘后本層膠的厚度為2400埃左右。步驟406:進(jìn)行柵版電子束曝光，曝光劑量60至150pC/cm2，束流小于等于50pA。步驟407:依次顯影第三層膠ZEP520A電子束膠，第二層膠PMGI電子束膠和第一層膠ZEP520A電子束膠。步驟408:對所述氮化硅介質(zhì)進(jìn)行等離子刻蝕，刻蝕氣體采用四氟化碳CF4，功率10至60W，流量10至60sccm，時間1至2分鐘。步驟409:腐蝕柵槽，蒸發(fā)柵金屬并剝離，形成晶體管T型納米柵。在本步驟中，對于帽層/腐蝕截止層為砷化鎵GaAs/砷化鋁AlAs的材料，可采用磷酸雙氧水水=3:1:50(體積比)的溶液進(jìn)行腐蝕；對于帽層/腐蝕截止層為銦鎵砷InGaAs/磷化銦InP的材料，可采用可采用檸檬酸雙氧水=1:1(體積比)的溶液進(jìn)行腐蝕；所述蒸發(fā)的柵金屬由外延片表面向上依次為鈦Ti/鉑Pt/金Au，其厚度的典型值分別為250A/250A/3000A。在本發(fā)明所舉的這個實施例中，易于實現(xiàn)去膠和剝離的第二層電子束膠為PMGI電子束膠。在實際應(yīng)用中，所述第二層電子束膠也可以為LOR膠。這樣的技術(shù)方案與本發(fā)明提供的技術(shù)方案在技術(shù)思路上是一致的，應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。在本發(fā)明所舉的這個實施例的步驟402中，在蒸發(fā)在清洗干凈的外延片上淀積的是氮化硅介質(zhì)。在實際應(yīng)用中，在蒸發(fā)在清洗干凈的外延片上淀積的也可以是二氧化硅介質(zhì)。這樣的技術(shù)方案與本發(fā)明提供的技術(shù)方案在技術(shù)思路上是一致的，應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種晶體管T型納米柵的制作方法，其特征在于，該方法包括A、在清洗干凈的外延片上淀積一層氮化硅或二氧化硅介質(zhì)；B、在所述氮化硅或二氧化硅介質(zhì)上勻第一層電子束膠ZEP520A，然后前烘；C、在所述第一層電子束膠ZEP520A上勻一層易于實現(xiàn)去膠和剝離的第二層電子束膠，然后前烘；D、在所述第二層電子束膠上勻第三層電子束膠ZEP520A，然后前烘；E、進(jìn)行柵版電子束曝光；F、依次顯影第三層電子束膠ZEP520A，易于實現(xiàn)去膠和剝離的第二層電子束膠和第一層電子束膠ZEP520A；G、等離子刻蝕所述氮化硅或二氧化硅介質(zhì)；H、腐蝕柵槽，蒸發(fā)柵金屬并剝離，形成晶體管T型納米柵。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管T型納米柵的制作方法，其特征在于，所述步驟A之前進(jìn)一步包括清洗外延片，具體步驟包括先用丙酮沖洗，再用乙醇沖洗，然后用去離子水沖洗，如此反復(fù)至少6次，最后用氮氣吹干。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管T型納米柵的制作方法，其特征在于，所述易于實現(xiàn)去膠和剝離的第二層電子束膠為PMGI電子束膠，或為LOR膠。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管T型納米柵的制作方法，其特征在于，步驟A中所述氮化硅或二氧化硅介質(zhì)的厚度為100至1000埃，典型值為200埃。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管T型納米柵的制作方法，其特征在于，步驟B中所述第一層電子束膠ZEP520A在前烘前的厚度為1000至2500埃，典型值為1800埃；在前烘后的厚度為900至2300埃，典型值為1600埃；前烘條件為在180度烘箱中烘30分鐘。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管T型納米柵的制作方法，其特征在于，步驟C中所述第二層電子束膠在前烘前的厚度為3000至5500埃，典型值為4500埃；在前烘后的厚度為2500至5000埃，典型值為4000埃；前烘條件為在180度烘箱中烘6分鐘。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管T型納米柵的制作方法，其特征在于，步驟D中所述第三層電子束膠ZEP520A在前烘前的厚度為1700至4000埃，典型值為2600埃；在前烘后的厚度為1500至3500埃，典型值為2400埃；前烘條件為在180度烘箱中烘30分鐘。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管T型納米柵的制作方法，其特征在于，步驟E中所述柵版電子束曝光的條件為曝光劑量60至150|_tC/cm2，束流小于等于50pA。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管T型納米柵的制作方法，其特征在于，步驟G中所述等離子刻蝕氮化硅或二氧化硅介質(zhì)的刻蝕條件為刻蝕氣體采用四氟化碳CF4或六氟化硫SF6，功率10至60W，流量10至60sccm。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管T型納米柵的制作方法，其特征在于，步驟H中所述腐蝕柵槽包括對于帽層/腐蝕截止層為砷化鎵GaAs/砷化鋁AlAs的材料，采用磷酸:雙氧水水體積比為3:1:50的溶液進(jìn)行腐蝕；對于帽層/腐蝕截止層為銦鎵砷InGaAs/磷化銦InP的材料，采用檸檬酸雙氧水體積比為l:1的溶液進(jìn)行腐蝕；步驟H中所述蒸發(fā)的柵金屬由外延片表面向上依次為鈦Ti/鉑Pt/金Au，其厚度的典型值分別為250A/250A/3000A。全文摘要本發(fā)明公開了一種晶體管T型納米柵的制作方法，該方法包括A、在清洗干凈的外延片上淀積一層氮化硅或二氧化硅介質(zhì)；B、在所述氮化硅或二氧化硅介質(zhì)上勻第一層電子束膠ZEP520A，然后前烘；C、在所述第一層電子束膠ZEP520A上勻一層易于實現(xiàn)去膠和剝離的第二層電子束膠，然后前烘；D、在所述第二層電子束膠上勻第三層電子束膠ZEP520A，然后前烘；E、進(jìn)行柵版電子束曝光；F、依次顯影第三層電子束膠ZEP520A，易于實現(xiàn)去膠和剝離的第二層電子束膠和第一層電子束膠ZEP520A；G、等離子刻蝕所述氮化硅或二氧化硅介質(zhì)；H、腐蝕柵槽，蒸發(fā)柵金屬并剝離，形成晶體管T型納米柵。利用本發(fā)明，不存在套刻對準(zhǔn)問題，工藝簡單，容易制作出小尺寸的柵線條，可靠性強(qiáng)。文檔編號H01L21/335GK101276750SQ20071006485公開日2008年10月1日申請日期2007年3月28日優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日發(fā)明者亮劉,劉訓(xùn)春,張海英申請人:中國科學(xué)院微電子研究所