[發明專利]一種T形柵極金屬下部柵極溝道開口的自對準方法及器件

在審

• 申請號: 202011500532.3
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112614777A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 李亦衡;黃克強;劉曉鵬;沈峰;王強;朱廷剛
• 申請（專利權）人: 江蘇能華微電子科技發展有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L29/423;G03F7/42;G03F7/20
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 王樺

本發明涉及一種T形柵極金屬下部柵極溝道開口的自對準方法，包括成型導體/半導體層、沉積電介質層，在電介質層上形成第一光刻膠層、第二光刻膠層，第一光刻膠層的光敏性高于第二光刻膠層，蝕刻形成柵極溝道開口，調整第二光刻膠層的厚度、開口形狀，沉積金屬導體，剝離第一光刻膠層、第二光刻膠層以及位于第二光刻膠層上的金屬導體。一種器件，其包括由T形柵極金屬下部柵極溝道開口的自對準方法形成的柵極結構。本發明方法形成的柵極導體在電介質上懸垂/延伸，實現了最終柵極導體相對于電介質開口的自對準，降低了柵極電阻（Rg）的同時也降低了寄生電容（Cgs/Cgd）。

技術領域

本發明涉及功率器件領域，特別是涉及一種T形柵極金屬下部柵極溝道開口的自對準方法及器件。

背景技術

在RF功率放大器設備中，重要的是優化柵極結構，以通過降低的柵極電阻（Rg）和柵極至源極/漏極的寄生電容（Cgs / Cgd）來最大化功率增益（fmax）和電流增益（ft）。典型的原理示意如圖1所示：具有T形金屬柵極的典型常規RF器件結構，用于降低柵極電阻（Rg），但增加寄生電容（Cgs / Cgd）。

為了降低柵極電阻（Rg），通常使用金屬柵極。使用兩步工藝將傳統的“I形”金屬柵極替換為“T形”金屬柵極，從而在第一個干法刻蝕步驟和隨后的第二個金屬干法刻蝕步驟中形成柵極溝道開口。

如圖2-1至2-5所示，使用傳統的兩步T-柵極工藝，同時成型具有柵極開口和柵極金屬的常規“T-柵極”結構：

步驟1：形成導體/半導體層，例如硅晶片，在導體/半導體層上沉積電介質層，例如SiO₂或SiN，

步驟2：使用正性光刻膠，通過標準光刻在光刻膠上形成圖案，并蝕刻掉該部分的電介質，

步驟3：剝離剩余的光刻膠，通過電子束或濺射沉積金屬導體，

步驟4：使用正性光刻膠，通過標準光刻在光刻膠上形成圖案，并蝕刻掉該部分的金屬導體，

步驟5：剝離剩余的光刻膠，最終柵極導體相對于電介質開口未對準（A≠B）。

即兩步T-柵極工藝會導致柵極溝道開口和其上覆金屬柵極之間存在對準的問題。

如圖3-1至3-4所示，使用傳統的一步I-柵極Liftoff工藝，通過干法蝕刻打開柵極，通過Liftoff工藝成型柵極金屬的自對準“I-柵極”結構：

步驟1：形成導體/半導體層，例如硅晶片，在導體/半導體層上沉積電介質層，例如SiO₂或SiN，

步驟2：使用負性光刻膠，通過標準光刻在光刻膠上形成圖案，負性光刻膠形成一個內凹角（θ 90°），并蝕刻掉該部分的電介質，

步驟3：通過電子束或濺射沉積金屬導體，

步驟4：剝離剩余的光刻膠和金屬導體（Liftoff工藝），最終柵極導體在電介質上沒有懸垂/延伸，相對于電介質開口自對準。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種T形柵極金屬下部柵極溝道開口的自對準方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種T形柵極金屬下部柵極溝道開口的自對準方法，包括以下步驟：

步驟1：

（1）、成型導體/半導體層，

（2）、沉積電介質層，

步驟2：

（1）、使用雙層光刻膠：在電介質層上形成第一光刻膠層，在第一光刻膠層上形成第二光刻膠層，其中：第一光刻膠層的光敏性高于第二光刻膠層，

（2）、通過光刻在第一光刻膠層、第二光刻膠層上形成圖案，并蝕刻掉該部分的電介質，并且第一光刻膠層蝕刻的開口寬度大于第二光刻膠層蝕刻的開口寬度，第二光刻膠層的開口向兩側傾斜，

步驟3：調整第二光刻膠層的厚度、開口形狀，使第二光刻膠層的開口向中間傾斜，形成逐漸變小的斜率（θ90°），