[發明專利]一種T型光刻圖形的根部腔壁角度調整及T型柵制作方法

在審

• 申請號: 201911416568.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111430227A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 張亦斌
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;G02B5/18
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 嚴海晨

本發明涉及一種基于電子束負膠的T型光刻圖形的根部腔壁角度調整方法及T型柵制作方法；其步驟包括：在制備器件所需的外延層表面旋涂負性電子束光刻膠，用電子束直寫所需T型柵兩側區域并顯影獲得正梯形的柵腳結構，通過控制電子束直寫計量調節柵腳圖形根部腔壁的角度。然后，利用正性電子束光刻膠直寫柵帽，或者通過傳統光刻曝光光刻柵帽，形成T型形貌，再蒸發金屬后剝離形成T型金屬電極。本發明采用電子束負膠不僅能夠獲得正梯形的柵腳結構，顯著提高柵的穩定性，同時由于該方法不需要直寫柵終端的大面積區域，有效提高直寫速度；該工藝在制作氮化鎵基、銦磷基、砷化鎵基等材料的高頻器件工藝中具有重要意義。

技術領域

本發明是一種T型光刻圖形的根部腔壁角度調整及T型柵制作方法，屬于半導體制造技術領域。

背景技術

高電子遷移率晶體管（HEMT）作為化合半導體器件和單片電路的核心被廣泛研究并被大量應用，在HEMT及其電路的制作中，為了提高器件高頻特性獲得優異的電路性能，需降低器件的寄生效應。T形柵即是砷化鎵、氮化鎵等化合物半導體材料制作亞微米柵長晶體管時，為了減少柵阻保證柵的機械強度而普遍采用的一種柵形狀，它對于器件的性能特別是高頻性能的影響是決定性的。此外，隨著柵長尺寸的不斷減小，T形柵的成品率不斷下降，因此采用合理的T形柵制作工藝，在柵長不斷減小的情況下，保證T形柵的一致性和高可靠性是非常重要和十分必要的。

傳統的T形制作柵工藝是采用電子束直寫三層膠一次成型技術。例如采用聚異丁烯酸甲酯（PMMA）/聚甲基戌二（PMGI）/UV135三層不同類型的光刻膠，通過電子束直寫并顯影獲得T形柵膠，然后蒸發金屬并剝離獲得T形柵結構。由于電子束直寫獲得的膠型是倒梯形結構，導致柵腳連續性差甚至出現斷柵或者倒柵問題，這嚴重影響T形柵成品率和可靠性，尤其是柵尺寸較小的情況成品率下降更嚴重。此外，由于器件柵的終端區域面積是柵腳面積的數十倍，采用電子束正膠工藝導致直寫效率低下。

發明內容

本發明提出的是一種T型光刻圖形的根部腔壁角度調整及T型柵制作方法，其目的在于為了消除傳統的T形柵制作工藝缺陷，有效提高小尺寸T形柵的成品率和直寫效率，采用電子束負膠方案，直寫柵兩側區域，不僅可以獲得正梯形的T型柵根部結構，有助于增加柵的可靠性，進而提高器件的良率，而且減小了直寫面積提高了直寫效率。

本發明的技術解決方案：一種T型光刻圖形的根部腔壁角度調整及T型柵制作方法，包括以下步驟：

（1）在制備器件所需的外延層的基底表面旋涂電子束負膠；

（2）用電子束直寫電子束負膠并顯影形成圖形；

（3）在圖形上涂第二層膠；

（4）采用用電子束直寫或傳統光刻對第二層膠曝光并顯影，形成T型光刻圖形；

（5）在T型光刻圖形上采用電子束蒸發，沉積相應的柵金屬并剝離，形成T型金屬柵結構。

所述步驟（1）中外延層基底為氮化鎵基外延片、銦磷基外延片、砷化鎵基外延片或金剛石外延片中的一種；所述外延片的襯底材料為硅、藍寶石、碳化硅、氮化鎵或氮化鋁。

所述步驟（1）中電子束負膠型號為SAL601、HSQ。

所述步驟（2）中所述電子束在電子束負膠上直寫的圖形為所需圖形的兩側區域；所述兩側圖形之間距離為T型光刻圖形的根部的寬度；所述兩側圖形的寬度之和不小于第二層膠直寫或者光刻的寬度。

所述步驟（2）中T型光刻圖形的根部腔壁角度θ通過調節電子束直寫的劑量或者顯影時間來調整。

所述步驟（3）中所述第二層膠為電子束正膠或傳統光刻膠，型號為UV135、PMMA、MMA、AZ5214或AZ5510。

本發明的有益效果：