[發明專利]形成具有柵極的電子器件的方法

有效

• 申請號: 201811100138.3
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109545686B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 吉田智洋;市川弘之
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L21/027;H01L21/28;H01L29/778
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 張蘇娜;樊曉煥

本發明披露了一種形成電極器件中的柵極的方法。該方法包括以下步驟：在氮化物半導體層上沉積絕緣膜；在絕緣膜上形成具有開口的光刻膠，該開口對應于柵極；利用光刻膠作為蝕刻掩模，在絕緣膜中形成凹陷，該凹陷在絕緣膜中留下剩余部分；在氧等離子體中使光刻膠曝光；烘烤光刻膠以使其開口的邊緣鈍化；利用經過鈍化的光刻膠作為蝕刻掩模，蝕刻絕緣膜的剩余部分；形成柵極以使其通過絕緣膜中的開口而與半導體層直接接觸。

技術領域

本發明涉及一種形成具有柵極的電子器件的方法，具體而言，本發明涉及一種形成高電子遷移率晶體管(HEMT)的方法。

背景技術

日本專利申請待審查公開No.JP-2005-251835A披露了一種形成場效應晶體管(FET)的柵極的方法。在所披露的方法中，首先形成具有開口的第一圖案化光刻膠，然后在該開口內并在該光刻膠上沉積第一金屬。隨后，該方法在第一金屬上形成具有開口的第二圖案化光刻膠，其中第二光刻膠中的開口完全暴露了第一光刻膠中的開口。最后，使用第一金屬作為籽晶金屬，通過選擇性電鍍用第二金屬填充第二光刻膠中的開口，在依次去除第二光刻膠、從第二金屬中露出的第一金屬、以及第一圖案化光刻膠之后，該方法可形成具有T形截面的柵極。

另一日本專利待審查公開No.JP-H09-293736A披露了一種形成半導體器件的方法。在所披露的方法中，首先在半導體襯底上形成虛擬柵極，然后在虛擬柵極周圍沉積光刻膠，并對光刻膠進行硬烘。最后，除去虛擬柵極，沉積柵極金屬，并除去光刻膠，從而可獲得這樣的柵極，該柵極的截面由其根部開始適度擴展并伴隨有懸垂部分(overhung)。這種柵極可降低寄生電容，其中在柵極頂面與其上設置有柵極的半導體層之間會固有地引發寄生電容。

通常，FET的柵極通過如下方式形成：首先在覆蓋半導體層的全部表面的絕緣膜中形成開口，其中柵極將形成于該半導體層上；然后在絕緣膜上沉積柵極金屬以完全填充該開口。為了確保柵極與半導體層接觸，形成于絕緣膜中的開口優選具有這樣的截面，該截面自底部(即，半導體層的表面)起逐漸擴展。通常通過對光刻膠進行硬烘，隨后利用經過烘烤的光刻膠作為蝕刻掩模蝕刻絕緣膜，從而形成絕緣膜中的這種開口(其中該開口具有逐漸擴展的截面)。然而，光刻膠的硬烘有時會使在光刻膠中圖案化的開口變窄，這使得FET的柵極長度不穩定，這是因為柵極長度與光刻膠中的開口寬度密切相關。

發明內容

本發明的一個方面涉及一種形成具有柵極的電子器件的方法。本發明的方法包括以下步驟：(a)沉積覆蓋半導體堆疊體的絕緣膜，所述半導體堆疊體包括外延生長于襯底上的半導體層，所述絕緣膜具有初始厚度；(b)在所述絕緣膜上形成光刻膠，所述光刻膠具有由其邊緣限定的開口，所述開口對應于所述柵極；(c)通過利用所述光刻膠作為蝕刻掩模以部分蝕刻所述絕緣膜，從而在所述絕緣膜中形成凹陷，所述凹陷的下方保留有所述絕緣膜的剩余部分；(d)使所述光刻膠暴露于氧等離子體中，以使所述光刻膠中所述開口的邊緣后移；(e)烘烤所述光刻膠以使所述邊緣鈍化；(f)通過使用所述光刻膠作為蝕刻掩模以蝕刻所述絕緣膜的剩余部分，從而在所述絕緣膜中形成開口，所述半導體堆疊體的表面在所述絕緣膜中的所述開口內露出；以及(g)形成所述柵極，使其通過所述絕緣膜的所述開口與所述半導體堆疊體的表面接觸。

附圖說明

通過如下對本發明優選實施方案的詳細說明并參照附圖，可更好地理解前述及其他目的、方面和優點，其中：

圖1為通過根據本發明實施方案的方法形成的場效應晶體管(FET)的截面圖；

圖2A至2C通過相應的FET的截面圖從而示出了形成FET的方法中的各步驟；

圖3A至3C通過相應的FET的截面圖從而示出了形成FET的方法中的各步驟，這些步驟在圖2C中示出的步驟之后進行；

圖4通過FET的截面圖從而示出了形成FET的方法的步驟，該步驟在圖3C中示出的步驟之后進行；

圖5A至5C通過相應的FET的截面圖從而具體地示出了形成FET的方法中的各步驟；