[發(fā)明專利]一種晶體管的凹槽柵制備方法及大功率射頻器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610750543.4
• 申請(qǐng)日: 2016-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107799407B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃榮;于國(guó)浩;黃源清;張寶順;丁孫安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28;H01L29/423;H01L29/778
• 代理公司: 深圳市威世博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44280
• 代理人: 何青瓦

本發(fā)明公開(kāi)了一種晶體管的凹槽柵制備方法及大功率射頻器件。該制備方法包括在襯底上先后沉積犧牲層和光刻膠；利用激光直寫(xiě)光刻對(duì)所述光刻膠的光刻區(qū)域進(jìn)行相變處理；在相變后的光刻膠和所述犧牲層上進(jìn)行顯影得到光刻圖形；進(jìn)一步對(duì)相變處理后的光刻膠進(jìn)行相變處理；以所述進(jìn)一步相變處理后的光刻膠和所述犧牲層作為掩膜對(duì)襯底進(jìn)行刻蝕；去除所述襯底上的剩余光刻膠和犧牲層，在襯底上形成晶體管的凹槽柵。由于激光直寫(xiě)光刻技術(shù)具有窄線寬、刻寫(xiě)速率快的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明利用激光直寫(xiě)光刻技術(shù)制備凹槽柵，能夠保證得到的凹槽柵具有較窄的光刻線條的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積短?hào)砰L(zhǎng)晶體管的制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及晶體管制備技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種晶體管的凹槽柵制備方法及大功率射頻器件。

背景技術(shù)

寬禁帶半導(dǎo)體具有禁帶寬度大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速度高等特點(diǎn)，在高溫以及微波功率器件制造領(lǐng)域具有極大的潛力。其中，以GaN為襯底的高電子遷移率晶體管(HEMT)在微波大功率和高溫應(yīng)用方面均具有明顯的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。

在微波領(lǐng)域，晶體管的頻率特性與晶體管的柵電極長(zhǎng)度具有直接的關(guān)系；晶體管的柵長(zhǎng)越短，則晶體管的頻率特性越高。目前，常采用電子束光刻和步進(jìn)式投影光刻的方法制備短?hào)砰L(zhǎng)的晶體管。其中，電子束光刻可以實(shí)現(xiàn)百納米級(jí)別的光刻線條，但電子束光刻效率較低；以JEOL產(chǎn)的型號(hào)為JBX5500ZA設(shè)備為例，其光刻速率約為6×10⁴s/mm²，并不適合于大面積的光刻。步進(jìn)式投影光刻機(jī)的光刻效率較高，可以應(yīng)用于大面積光刻，但相比于電子束光刻，步進(jìn)式投影光刻的分辨率低。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種晶體管的凹槽柵制備方法及大功率射頻器件，能夠保證得到的凹槽柵具有較窄的光刻線條的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積短?hào)砰L(zhǎng)晶體管的制備。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種晶體管的凹槽柵制備方法，該制備方法包括：

S01、在襯底上先后沉積犧牲層和光刻膠；

S02、利用激光直寫(xiě)光刻對(duì)所述光刻膠的光刻區(qū)域進(jìn)行相變處理；

S03、在相變處理后的光刻膠和所述犧牲層上進(jìn)行顯影得到光刻圖形；

S04、進(jìn)一步對(duì)相變處理后的光刻膠進(jìn)行相變處理；

S05、以所述進(jìn)一步相變處理后的光刻膠和所述犧牲層作為掩膜對(duì)襯底進(jìn)行刻蝕；

S06、去除所述襯底上的剩余光刻膠和犧牲層，在襯底上形成晶體管的凹槽柵。

其中，所述晶體管為高電子遷移率晶體管；

所述步驟S01中沉積犧牲層和光刻膠的方法包括：原子層沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、電耦合等離子化學(xué)氣相沉積、光學(xué)薄膜沉積、磁控濺射沉積或電子束蒸發(fā)沉積；所述襯底為氮化鎵。

其中，所述步驟S03，包括：

利用顯影液浸泡處理所述在相變處理后的光刻膠和所述犧牲層上進(jìn)行顯影得到光刻圖形；

所述顯影液為能夠腐蝕光刻膠，但不能腐蝕相變處理后的光刻膠的溶液。

其中，所述步驟S04中，通過(guò)在氧氣、壓縮空氣或真空環(huán)境中對(duì)相變處理后的光刻膠進(jìn)行退火處理，以進(jìn)一步對(duì)光刻膠進(jìn)行相變處理。

其中，所述退火處理的退火時(shí)間為20～40分鐘。

其中，所述步驟S05，包括：

以所述進(jìn)一步相變處理后的光刻膠和所述犧牲層作為掩膜，利用等離子體刻蝕對(duì)襯底進(jìn)行刻蝕；

所述等離子體刻蝕包括：反應(yīng)等離子體刻蝕或電感耦合等離子體刻蝕。