專利名稱：可獲得納米柵的高電子遷移率晶體管制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及的是一種具有納米或深亞微米柵長(zhǎng)的高電子遷移率晶體管(HEMT)制作方法。它的特點(diǎn)是無(wú)須采用效率低、成本高的電子束曝光方法，即可獲得具有深亞微米至數(shù)十納米柵長(zhǎng)的高電子遷移率晶體管，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
眾所周知，目前，要制作具有0.25微米(μm)以下柵長(zhǎng)的砷化鎵金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(GaAs MESFET)、砷化鎵贗配高電子遷移率晶體管(GaAs PHEMT)和磷化銦贗配高電子遷移率晶體管(InPPHEMT)，一般采用電子束曝光或X射線曝光來(lái)形成窄柵(0.2微米至數(shù)十納米)。然而，采用這些方法，設(shè)備昂貴，成本非常高，致使在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用受到限制。
本發(fā)明的目的是提供一種可獲得納米柵的高電子遷移率晶體管制作方法，其可高效、低成本地制備出具有深亞微米至數(shù)十納米柵長(zhǎng)的場(chǎng)效應(yīng)器件(例如MESFET、HEMT、PHEMT等)，提高器件的頻率特性和生產(chǎn)效率，以滿足通信產(chǎn)業(yè)對(duì)高頻器件和電路的迫切需求。
本發(fā)明一種可獲得納米柵的高電子遷移率晶體管制作方法，其細(xì)柵槽的形成是由淀積絕緣層，制作光刻膠犧牲層，利用蒸發(fā)或?yàn)R射薄膜并隨后反腐蝕減薄該膜，再用等離子體刻蝕犧牲層邊沿根部狹縫下面的材料等工序而形成；然后套刻寬柵并腐蝕柵槽中的N+帽層，蒸發(fā)柵金屬并剝離而制成砷化鎵或磷化銦或高電子遷移率晶體管器件或場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件；其步驟如下步驟1、首先在砷化鎵或磷化銦晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管、或高電子遷移率晶體管片上光刻有源島區(qū)，然后，在隔離區(qū)注入質(zhì)子或氧、硼離子實(shí)現(xiàn)器件間的隔離，或通過(guò)腐蝕去除島外的隔離區(qū)的導(dǎo)電層的方法實(shí)現(xiàn)器件隔離；步驟2、以常規(guī)方法形成源漏金屬，并合金；步驟3、淀積絕緣層；步驟4、光刻出柵犧牲層；步驟5、濺射或蒸發(fā)形成膜；步驟6、減薄腐蝕膜；步驟7、等離子體刻蝕絕緣層絕緣材料形成柵槽；步驟8、去除柵犧牲層和膜，并光刻腐蝕出源漏孔，然后涂膠，常規(guī)光刻形成寬柵窗口，套刻在柵槽上；步驟9、腐蝕窗口中柵槽下面的N+區(qū)；步驟10、蒸發(fā)柵金屬，并剝離，完成器件制作。
其中所述絕緣層為二氧化硅薄膜或二氧化硅加聚乙酰亞胺復(fù)合薄膜。
其中所述柵犧牲層為光刻膠圖形。
其中所述濺射或蒸發(fā)的膜為鋁、鎳或硅。
其中膜的減薄是用稀釋的磷酸腐蝕或等離子體刻蝕完成的。
其中柵槽是以膜為掩膜，采用氧等離子體刻蝕聚乙酰亞胺，并以等離子體和三氟甲烷等離子體刻蝕二氧化硅而獲得。
該方法制備的器件比常規(guī)光學(xué)曝光獲得的器件頻率高，其制備方法比電子束曝光、X射線曝光的效率高、成本低，適于大生產(chǎn)。
為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作一詳細(xì)描述，其中

圖1-1至圖1-6為本發(fā)明的流程圖；圖2-1至圖2-10為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
1、如圖1-1所示，首先在GaAs或InPHEMT或MESFE、或PHEMT片101上涂正性光刻膠，其厚度大于2μm；經(jīng)曝光、顯影，形成有源島區(qū)光刻膠圖形102，然后，以有源島區(qū)光刻膠圖形102為掩模，在隔離區(qū)103注入質(zhì)子或氧、硼離子實(shí)現(xiàn)器件間的隔離。雙質(zhì)子注入能量為20～30KeV，劑量為3×1013。(或通過(guò)腐蝕去除島外的隔離區(qū)103的導(dǎo)電層的方法實(shí)現(xiàn)器件隔離。其腐蝕液為磷酸+雙氧水+水＝3∶1∶60，室溫下腐蝕1～2分鐘)。
2、如圖1-2所示，以常規(guī)方法形成源漏金屬104，并合金。即首先涂正膠，光刻，然后蒸發(fā)金鍺鎳/金，剝離后，在380～400℃溫度下合金50秒。
3、采用等離子體化學(xué)氣相淀積(PECVD)方法或?yàn)R射法淀積絕緣層105，該層由二氧化硅或氮化硅或二氧化硅加聚乙酰亞胺或氮化硅加聚乙酰亞胺組成，總厚度為1000～3000。
4、光刻出形成柵極的犧牲層106。此為邊緣較陡直的正膠，膠厚可以調(diào)整，欲生成的柵線條越細(xì)，膠厚度就越薄，一般在0.1～0.5μm之間。
5、濺射或蒸發(fā)形成107。它是500～2000的鋁(Al)或鎳(Ni)、或硅(Si)。
6、如圖1-3所示，減薄腐蝕107。腐蝕液為磷酸(H3PO4)∶水(H2O)＝1∶2，腐蝕2～5分鐘，減薄到原厚度的1/3～1/2；或采用等離子體減薄薄膜。
7、如圖1-4所示，用六氟化硫(SF6)等離子體刻蝕105絕緣材料二氧化硅/氮化硅或先用氧等離子體刻蝕聚乙酰亞胺，再用SF6等離子體刻蝕二氧化硅/氮化硅形成柵槽108。
8、如圖1-5所示，用H3PO4∶H2O＝1∶2的腐蝕液，濕法腐蝕去除106和107；并用SF6等離子體刻蝕干法刻蝕或用濕法腐蝕出源漏區(qū)的接觸孔109；然后涂正膠，用常規(guī)反轉(zhuǎn)光刻形成寬柵窗口110，套刻在108柵槽上，膠厚為5000～10000。
9、腐蝕窗口110中柵槽108下面的N+區(qū)，使用的腐蝕液為磷酸+雙氧水+水＝3∶1∶60；腐蝕約40秒，以測(cè)量源漏之間的電流來(lái)確定腐蝕的終點(diǎn)。然后用H3PO4∶H2O＝1∶10浸泡1分鐘，去除表面氧化層，用氮?dú)?N2)吹干后，立即送入蒸發(fā)臺(tái)中。
10、如圖1-6所示，蒸發(fā)柵金屬111，一般柵金屬為鈦/鉑/金，厚度為3000?！?000，剝離后完成器件制作。其它鈍化等工序與常規(guī)同。
實(shí)施例1、如圖2-1所示，首先在GaAs或InPHEMT或MESFE、或PHEMT片101上涂正性光刻膠，其厚度大于2μm；經(jīng)曝光、顯影，形成有源島區(qū)光刻膠圖形102；2、如圖2-2所示，以有源島區(qū)光刻膠圖形102為掩模，在隔離區(qū)103注入質(zhì)子或氧、硼離子實(shí)現(xiàn)器件間的隔離。雙質(zhì)子注入能量為20～30KeV，劑量為3×1013。(或通過(guò)腐蝕去除島外的隔離區(qū)103的導(dǎo)電層的方法實(shí)現(xiàn)器件隔離。其腐蝕液為磷酸+雙氧水+水＝3∶1∶60，室溫下腐蝕1～2分鐘)；
3、如圖2-3所示，<1>光刻源-漏區(qū)涂A-Z5214光刻膠，厚度為1μm，曝光后在115～120℃的熱板上烘烤90秒，進(jìn)行圖形反轉(zhuǎn)，然后對(duì)片子表面泛曝光，顯影后用氨水進(jìn)行表面處理；<2>蒸發(fā)金/鍺/鎳(金)，剝離后，在380～400度下合金50秒；<3>淀積一層SiO2或SiO2+聚乙酰亞胺，厚度為1000～3000；4、如圖2-4所示，光刻?hào)乓劳?，光刻出邊緣較陡直，厚度為2000～5000的正膠；5、如圖2-5，濺射或蒸發(fā)Al(或Ni)500～2000；6、如圖2-6，用濕法腐蝕減薄腐蝕107。腐蝕液為磷酸∶水＝1∶10，腐蝕1～5分鐘，減薄到原厚度的1/3～1/2，因?yàn)闁乓劳心z側(cè)壁上的Al或Ni比較薄，所以可以將比較薄的去除柵依托膠側(cè)壁上的Al或Ni去除；7、如圖2-7，用六氟化硫(SF6)等離子體刻蝕105絕緣材料二氧化硅/氮化硅或先用氧等離子體刻蝕聚乙酰亞胺，再用SF6等離子體刻蝕二氧化硅/氮化硅形成柵槽108；8、如圖2-8，用磷酸∶水＝1∶10的腐蝕液，濕法腐蝕去除106和107；并用SF6等離子體刻蝕干法刻蝕或用濕法腐蝕出源漏區(qū)的接觸孔109；然后涂正膠，用常規(guī)反轉(zhuǎn)光刻形成寬柵窗口110，套刻在108柵槽上，在光刻膠上形成比細(xì)柵槽寬的柵窗口圖形，膠厚為5000～10000；9、如圖2-9，腐蝕窗口110中柵槽108下面的N+區(qū)，使用的腐蝕液為磷酸+雙氧水+水＝3∶1∶60；腐蝕約40秒；10、如圖2-10，用氧等離子體去底膠后蒸發(fā)柵金屬111，柵金屬為鈦/鉑/金，厚度為3000～6000，剝離后完成器件制作，形成T型柵金屬圖形。
權(quán)利要求
1.一種可獲得納米柵的高電子遷移率晶體管制作方法，其細(xì)柵槽的形成是由淀積絕緣層，制作光刻膠犧牲層，利用蒸發(fā)或?yàn)R射薄膜并隨后反腐蝕減薄該膜，再用等離子體刻蝕犧牲層邊沿根部狹縫下面的材料等工序而形成；然后套刻寬柵并腐蝕柵槽中的N+帽層，蒸發(fā)柵金屬并剝離而制成砷化鎵或磷化銦或高電子遷移率晶體管器件或場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件；其特征在于，其步驟如下步驟1、首先在砷化鎵或磷化銦晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管、或高電子遷移率晶體管片上光刻有源島區(qū)，然后，在隔離區(qū)注入質(zhì)子或氧、硼離子實(shí)現(xiàn)器件間的隔離，或通過(guò)腐蝕去除島外的隔離區(qū)的導(dǎo)電層的方法實(shí)現(xiàn)器件隔離；步驟2、以常規(guī)方法形成源漏金屬，并合金；步驟3、淀積絕緣層；步驟4、光刻出柵犧牲層；步驟5、濺射或蒸發(fā)形成膜；步驟6、減薄腐蝕膜；步驟7、等離子體刻蝕絕緣層絕緣材料形成柵槽；步驟8、去除柵犧牲層和膜，并光刻腐蝕出源漏孔，然后涂膠，常規(guī)光刻形成寬柵窗口，套刻在柵槽上；步驟9、腐蝕窗口中柵槽下面的N+區(qū)；步驟10、蒸發(fā)柵金屬，并剝離，完成器件制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獲得納米柵的高電子遷移率晶體管制作方法，其特征在于，其中所述絕緣層為二氧化硅薄膜或二氧化硅加聚乙酰亞胺復(fù)合薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獲得納米柵的高電子遷移率晶體管制作方法，其特征在于，其中所述柵犧牲層為光刻膠圖形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獲得納米柵的高電子遷移率晶體管制作方法，其特征在于，其中所述濺射或蒸發(fā)的膜為鋁、鎳或硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獲得納米柵的高電子遷移率晶體管制作方法，其特征在于，其中膜的減薄是用稀釋的磷酸腐蝕或等離子體刻蝕完成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可獲得納米柵的高電子遷移率晶體管制作方法，其特征在于，其中柵槽是以膜為掩膜，采用氧等離子體刻蝕聚乙酰亞胺，并以等離子體和三氟甲烷等離子體刻蝕二氧化硅而獲得。
全文摘要
一種可獲得納米柵的高電子遷移率晶體管制作方法,首先1.在砷化鎵等晶片上光刻有源島區(qū),2.然后注入質(zhì)子或氧、硼離子;以常規(guī)方法形成源漏金屬并合金;3.淀積絕緣層;4.光刻出柵犧牲層;5.濺射或蒸發(fā)形成薄膜;6.減薄腐蝕;7.等離子體刻蝕絕緣材料形成柵槽;8.光刻腐蝕出源漏孔,然后涂膠,常規(guī)光刻形成寬柵窗口,套刻在柵槽上;9.腐蝕窗口中柵槽下面的N
文檔編號(hào)H01L21/02GK1374687SQ0110945
公開(kāi)日2002年10月16日 申請(qǐng)日期2001年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月13日
發(fā)明者劉訓(xùn)春, 張龍海, 王潤(rùn)梅, 李無(wú)瑕, 羅明雄, 吳德馨 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子中心