[發明專利]一種雙T型柵及制作方法和應用

在審

• 申請號: 201810834030.0
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109103245A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 何先良;盧青;蔡文必;王文平
• 申請（專利權）人: 廈門市三安集成電路有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L21/28;H01L29/778
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種雙T型柵及制作方法和應用，雙T型柵包括柵足、柵根和柵帽，柵足和柵根形成第一級T型柵，柵根和柵帽形成第二級T型柵，柵帽懸空，柵足穿過介質鈍化層生長在襯底上。本發明能降低柵極電阻，其制作方法不僅可以有效實現小線寬柵極，降低柵極寄生電容,也可以提高柵極制作的效率。

技術領域

本發明屬于微電子器件制造領域,尤其涉及一種雙T型柵及制作方法和應用。

背景技術

在砷化鎵/氮化鎵射頻毫米波單片集成電路上，柵長是影響微波器件性能的一個重要參數，在一定條件下，柵長與器件頻率直接相關，減小柵長能夠大幅提高器件的頻率和增益性能。T型柵是為了減小柵電阻而普遍采用的一種柵形狀，如中國專利CN201611237056.4中揭示的T型柵，從其附圖可以看出，T型柵包括柵足和柵帽，柵足生長在AlGaN/GaN外延層上，柵帽直接覆蓋在介質鈍化層上。又如中國專利CN201410005454中揭示的T型柵，從其附圖中可以看出，T型柵包括柵足和柵帽，柵足穿過介質鈍化層,柵足生長在AlGaN/GaN外延層上，柵帽懸空，不與介質鈍化層接觸。

縮小柵長是提升性能的最直接辦法，但是隨著柵長尺寸的不斷減小，柵極金屬易脫落，T型柵的成品質量不斷下降，因此，采用何種工藝方法制作T型柵是十分重要的。在T型柵制備的工藝上，常用的方法是：采用復合膠工藝以及電子束直寫曝光方式，采用多次曝光的方法，并利用不同顯影液對膠的顯影速度的差別，形成T型柵。為了獲得更高的截止頻率，器件的柵長通常在200nm以下。常用的復合膠工藝包括：PMMA/PMAA/PMMA 復合膠工藝；PMMA/UVIII復合膠工藝等，利用了PMMA電子束光刻膠的高分辨率和高對比度的性能形成細的柵腳，然后利用上層光刻膠形成寬柵帽。

電子束光刻作為目前制作納米級柵極的重要方法，因其電子束斑大小可以控制在2nm以下，可以曝光出小于50nm的圖形；但是，電子束光刻的重大缺點在于產率很低。

因此，本發明人對此做進一步研究，研發出一種雙T型柵及其制作方法和應用，本案由此產生。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種雙T型柵，降低柵極電阻。

本發明的目的之二在于提供一種雙T型柵的制作方法，可改善目前電子束光刻制作T柵工藝中低效率、柵極金屬易脫落兩個問題。

本發明的目的之三在于提供一種雙T型柵的應用，能夠大幅提高HEMT器件的頻率和增益性能。

為解決上述技術問題，本發明的技術解決方案是：

一種雙T型柵，生長在具有介質鈍化層的襯底上，包括柵足、柵根和柵帽，柵足和柵根形成第一級T型柵，柵根和柵帽形成第二級T型柵，柵帽懸空，柵足穿過介質鈍化層生長在襯底上。

進一步，柵足的線寬為70～150nm。

進一步，柵帽與介質鈍化層的距離為100～350nm。

進一步，柵帽為等腰梯形，柵根和柵足為方形。

進一步，介質鈍化層的厚度為50～100nm。

進一步，第二級T型柵為Γ形。

一種雙T型柵的制作方法，包括以下步驟：

1) 提供一襯底，于襯底上沉積一介質鈍化層；

2) 于介質鈍化層上涂布PMMA電子束光刻膠并烘烤，在PMMA電子束光刻膠上涂布I-Line負型光刻膠或DUV光刻膠并烘烤；

3) I-Line負型光刻膠或DUV光刻膠曝光與顯影，用氧氣等離子體處理，去除PMMA電子束光刻膠與I-Line負型光刻膠之間的互溶層或與DUV光刻膠之間的互溶層，形成柵帽的圖形；

4) 電子束曝光及PMMA電子束光刻膠的顯影，形成柵根的圖形；