采用兩次電子束曝光制備t型柵的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子器件的制作工藝技術領域，尤其涉及一種采用兩次電子束曝光制備T型柵的方法。
【背景技術】
[0002]高電子迀移率晶體管(HEMT)器件的性能與器件的加工工藝緊密相關，尤其柵線條的制作對器件起決定性作用。柵長越小，器件的電流截止頻率(fT)越高，器件的噪聲系數(shù)也越小，人們通過不斷減小HEMT器件的柵長來得到更好特性的器件。
[0003]隨著柵長縮短，柵電阻逐漸增大，當柵長減小至300nm以下時，柵電阻的微波損耗使增益衰減比較嚴重，不利于高增益和高功率型應用，因此通常在柵金屬的頂部制作一個尺寸大一些的金屬截面，從而形成T型柵(如圖1所示)，以達到小柵長和低寄生電阻、大功率容量同時實現(xiàn)的目的。
[0004]為實現(xiàn)T型柵的小柵長，通常采用電子束曝光工藝。電子束曝光是納米電子器件制作的一個主要工藝手段，是目前國際上公認的高分辨率圖像制作技術。使用電子束曝光制備T型柵的常規(guī)方法為:設計柵腳和柵帽圖形，并分別曝光(如圖2-3所示)，顯影后得到T型結構。
[0005]但這種方法存在以下缺點:
1.電子束曝光是對圖形逐點寫入的，因此曝光圖形的設計尺寸必須設置為電子束束斑直徑(如1nm)的整數(shù)倍。也就是說，柵腳的最小設計尺寸等于束斑直徑。但受到鄰近效應(電子束曝光機工作時，電子會與光刻膠及襯底材料發(fā)生相互作用，引起電子的散射和背散射，使電子偏離原來的入射方向，導致不該曝光的區(qū)域也被曝光)的影響，即使采用與束斑直徑相等的數(shù)據(jù)進行曝光，能量分布范圍也會成倍擴大，難以滿足高頻器件對柵長的要求。
[0006]2.采用與束斑直徑相等的數(shù)據(jù)進行曝光時，由于束斑拼接處得到的能量不足，通常會出現(xiàn)柵斷點，如圖4所示。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種采用兩次電子束曝光制備T型柵的方法，所述方法能夠有效降低T型柵的尺寸，并避免柵斷點，提高了器件的性能。
[0008]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是:一種采用兩次電子束曝光制備T型柵的方法，其特征在于包括如下步驟:
1)在器件襯底的外延層上形成底層電子束光刻膠，在底層光刻膠上形成頂層電子束光刻膠；
2)按照設計的柵帽版圖和曝光劑量對光刻膠進行第一次曝光；
3)將柵帽版圖平移至與第一次曝光位置有一定重疊的區(qū)域，按照設計的版圖和曝光劑量進行第二次曝光，使得兩次曝光的重疊區(qū)曝光至底層電子束光刻膠層的下表面，其余部分曝光至頂層電子束光刻膠層的下表面(重疊曝光的區(qū)域由于兩次曝光劑量疊加，可以曝透上下兩層光刻膠，形成柵腳)；
4)對兩次曝光后的光刻膠進行顯影，在光刻膠層得到T型光刻圖形；
5)對得到的T型光刻圖形進行金屬蒸發(fā)工藝，得到蒸發(fā)好的金屬樣品；
6)對蒸發(fā)好的金屬樣品進行剝離工藝，得到T型金屬柵結構。
[0009]進一步的技術方案在于:所述步驟I)中底層電子束光刻膠通過旋涂工藝形成，底層電子束光刻膠為C2，旋涂轉速為轉速為2000?5000轉/分鐘，旋涂后用160?190度熱板烘膠
2min ?5min0
[0010]進一步的技術方案在于:所述底層電子束光刻膠的厚度為所需要的T型金屬柵的柵腳高度。
[0011]進一步的技術方案在于:所述步驟I)中頂層電子束光刻膠通過旋涂工藝形成，頂層電子束光刻膠為LI I，旋涂轉速為轉速為2000?4000轉/分鐘，旋涂后用160?190度熱板烘膠2 min ?5min。
[0012]進一步的技術方案在于:所述頂層電子束光刻膠的厚度大于所需要的T型金屬柵的柵帽高度。
[0013]進一步的技術方案在于:所述步驟2)具體為:用電子束直寫曝光機，按照設計的柵帽版圖和設計的電子束曝光劑量對光刻膠進行第一次曝光；曝光劑量為200至600uC/cm2，束流小于等于2nA。
[0014]進一步的技術方案在于:所述步驟3)具體為:將柵帽版圖平移至與第一次曝光位置重疊I nm?10 nm，用電子束直寫曝光機，按照設計的版圖和設計的電子束曝光劑量對光刻膠進行第二次曝光;曝光劑量為200至600uC/cm2，束流小于等于2nA。
[0015]進一步的技術方案在于:所述步驟4)具體為:對曝光后的光刻膠用異丙醇與水混合液進行顯影60?200s，用去離子水進行定影20-40s，氮氣吹干，得到T型光刻圖形。
[0016]進一步的技術方案在于:所述步驟5)具體為:對得到的T型光刻圖形進行Ni/Au金屬蒸發(fā)，蒸發(fā)Ni厚度為30nm -80nm，蒸發(fā)Au的厚度為200nm?500nm，得到蒸發(fā)好金屬的樣品。
[0017]進一步的技術方案在于:所述步驟6)具體為:對蒸發(fā)好金屬的樣品進行1165加熱浸泡剝離工藝，得到T型金屬柵結構。
[0018]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:所述方法采用間接的方法設置了更小尺寸的曝光圖形，避免了直接設計曝光圖形所受到的圖形分辨率限制，兩次曝光中圖形重疊的尺寸可設置為任意值，而不必等于束斑直徑的整數(shù)倍，因此可以得到比常規(guī)方法更小的柵長。該方法由兩次曝光間接形成柵腳，故不會產生直接曝光與束斑直徑相等尺寸的圖形時由于束斑拼接導致的柵斷點現(xiàn)象，通過控制兩次曝光圖形的尺寸和劑量，可以得到理想的柵形貌，從而提高了器件的整體性能。
【附圖說明】
[0019]圖1是現(xiàn)有技術制作的T型柵結構示意圖；
圖2是現(xiàn)有技術制作T型柵過程結構的俯視示意圖；
圖3是現(xiàn)有技術制作T型柵過程結構的側視示意圖；
圖4是現(xiàn)有技術制作的出現(xiàn)斷點的T型柵的掃描電子顯微鏡圖；
圖5是發(fā)明經(jīng)過步驟I)處理后的器件的結構示意圖； 圖6是發(fā)明經(jīng)過步驟2)處理后的器件的結構示意圖；
圖7是發(fā)明經(jīng)過步驟3)處理后的器件的結構示意圖；
圖8是發(fā)明經(jīng)過步驟4)處理后的器件的結構示意圖；
圖9是發(fā)明經(jīng)過步驟5)處理后的器件的結構示意圖；
圖10是發(fā)明經(jīng)過步驟6)處理后的器件的結構示意圖；
其中:1、襯底2、底層電子束光刻膠3、頂層電子束光刻膠4、T型金屬柵41、柵腳42、柵帽5、第一次曝光區(qū)域6、第二次曝光區(qū)域7、兩次曝光的重疊區(qū)域8、柵斷點。
【具體實施方式】
[0020]下面結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動