[發(fā)明專利]采用一次電子束曝光制備晶體管T型納米柵的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710064853.1
• 申請日: 2007-03-28
• 公開（公告）號: CN101276749A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉亮;張海英;劉訓(xùn)春
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/335;G03F7/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 周國城

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，尤其涉及一種采用一次電子束曝光技術(shù)制備高電子遷移率晶體管T型納米柵的方法。

背景技術(shù)

柵的制備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(f_T)和功率增益截止頻率(f_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0.5μm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、已報道的制備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備柵(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)：411～415)；

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備柵(Yoshimi?Yamashita，Akira?Endoh，KeisukeShinohara，ec?al.Ultra-Short?25-nm-Gate?Lattice-Matched?InAlAs/InGaAsHEMTs?within?the?Range?of?400?GHz?Cutoff?Frequency.IEEE?Electron?DeviceLetters，Aug?2001，22(8)：367～369)。

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備柵的示意圖。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備柵，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。柵腳版和柵帽版的兩次電子束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，工藝實現(xiàn)難度較大。

此外，由于ZEP520A與外延片粘附性不好，勻膠前需要先淀積一層介質(zhì)，該介質(zhì)通常為氮化硅或二氧化硅，曝光顯影后還要將柵槽處的介質(zhì)刻蝕掉，納米尺寸的細(xì)線條刻蝕很難控制，也大大增加了工藝難度，且底層的ZEP520A電子束膠較難去除，容易影響器件的特性。

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采用一次電子束曝光技術(shù)制備高電子遷移率晶體管T型納米柵的方法，以克服目前高電子遷移率晶體管(HEMT)T型納米柵制備時存在的不足。

(二)技術(shù)方案

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種采用一次電子束曝光制備晶體管T型納米柵的方法，該方法包括以下步驟：

A、在清洗干凈的外延片上勻一層易于實現(xiàn)去膠和剝離的第一層電子束膠，然后前烘；

B、在所述第一層電子束膠上勻第二層電子束膠ZEP520A，然后前烘；

C、在所述第二層電子束膠ZEP520A上勻一層易于實現(xiàn)去膠和剝離的第三層電子束膠，然后前烘；

D、在所述第三層電子束膠上勻第四層電子束膠ZEP520A，然后前烘；

E、進行柵版電子束曝光；

F、依次顯影第四層電子束膠ZEP520A，易于實現(xiàn)去膠和剝離的第三層電子束膠，第二層電子束膠ZEP520A和易于實現(xiàn)去膠和剝離的第一層電子束膠；

G、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之前進一步包括：清洗外延片，在130度的真空烘箱內(nèi)將六甲基二硅氨烷HMDS蒸發(fā)在清洗干凈的外延片上，用于增加外延片與膠的粘附性。

所述清洗外延片的步驟包括：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)去膠和剝離的第一層電子束膠和第三層電子束膠為PMGI電子束膠，或為LOR膠。