專利名稱：可獲得納米t型柵的高電子遷移率晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)中的微細(xì)加工領(lǐng)域，特別涉及一種可獲得納米T型柵的高電子遷移率晶體管的制作方法。它的特點(diǎn)是采用線條壓縮的方法使高電子遷移率晶體管的柵長(zhǎng)縮短并獲得T型柵結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
背景技術(shù)：
對(duì)于砷化鎵金屬半導(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(InP PHEMT)，為了提高它們的截止頻率，必須縮短?hào)砰L(zhǎng)，在縮短?hào)砰L(zhǎng)的同時(shí)為了降低柵電阻，通常需要采用T型柵的結(jié)構(gòu)。一般采用電子束光刻或者X射線光刻的工藝來(lái)制作深亞微米柵長(zhǎng)，眾所周知，這些工藝非常復(fù)雜，如果要獲得更細(xì)的柵長(zhǎng)，其制作成本會(huì)更高，工藝會(huì)更復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可獲得納米T型柵的高電子遷移率晶體管的制作方法，它采用線條壓縮的方法進(jìn)一步獲得更細(xì)的柵長(zhǎng)，并獲得T型柵結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步提高場(chǎng)效應(yīng)晶體管(如MESFET、PHEMT)的頻率和特性。
本發(fā)明一種可獲得納米T型柵的高電子遷移率晶體管的制作方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1、在砷化鎵金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管或砷化鎵贗配高電子遷移率晶體管或磷化銦贗配高電子遷移率晶體管基片上光刻出有源區(qū)，并通過(guò)離子注入或濕法腐蝕的方法來(lái)得到臺(tái)面，實(shí)現(xiàn)器件間的隔離；步驟2、通過(guò)光刻、蒸發(fā)、剝離的常規(guī)方法形成源漏金屬，并合金，形成器件的源漏；步驟3、淀積絕緣層，供柵長(zhǎng)壓縮使用；步驟4、光刻?hào)艌D形，形成初始的柵長(zhǎng)圖形；步驟5、各向異性刻蝕絕緣層，轉(zhuǎn)移柵圖形；步驟6、各向同性刻蝕絕緣層，壓縮柵長(zhǎng)；步驟7、涂底層光刻膠；步驟8、減薄底層光刻膠，供陽(yáng)柵圖形轉(zhuǎn)移為陰柵圖形使用；步驟9、常規(guī)光刻形成寬柵窗口，套刻在柵槽上，形成柵圖形頂層；步驟10、去除絕緣層圖形，露出柵圖形底層；步驟11、腐蝕窗口中柵槽下面的N+區(qū)，去除HEMT材料的帽層；步驟12、蒸發(fā)、剝離柵金屬，形成HEMT柵；步驟13、鈍化并開(kāi)連線窗口，完成器件制作。
其中所述絕緣層為二氧化硅或氮化硅或二氧化硅與氮化硅的復(fù)合薄膜，該絕緣層可以使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積方法得到。
其中絕緣層圖形的獲得是通過(guò)先各向異性刻蝕絕緣層再各向同性刻蝕絕緣層的方法獲得。
其中底層光刻膠為PMMA或者PMMA-MAA或者ZEP 520。
其中光刻膠的減薄是通過(guò)氧等離子體慢速刻蝕獲得。
其中絕緣層圖形的去除是用稀釋的氫氟酸和氟化胺混合液完成的。


為了更進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述如下，其中圖1-1至圖1-8是本發(fā)明的流程圖；圖2-1至圖2-12是本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1-1所示，首先在PHEMT或MESFET片101上涂光刻膠并曝光，光刻膠為2μm左右，經(jīng)顯影后形成有源島區(qū)光刻膠圖形102，然后以有源島區(qū)光刻膠圖形102為掩蔽，注入雙質(zhì)子或氧、硼離子，形成隔離區(qū)103(也可以通過(guò)濕法來(lái)得到臺(tái)面，即以光刻膠圖形102為掩蔽，以磷酸∶雙氧水∶去離子水＝3∶1∶60的配方來(lái)腐蝕隔離區(qū)103的導(dǎo)電層)。
如圖1-2所示，光刻出源漏圖形，蒸發(fā)剝離金鍺鎳/金，在400℃合金1分鐘，得到源漏金屬104。采用等離子體化學(xué)汽相淀積(PECVD)方法或?yàn)R射法淀積絕緣層105，該層由二氧化硅或者氮化硅或者氮氧化硅組成，厚度為150～350nm。然后光刻出柵圖形106，106為邊緣陡直的光刻膠，光刻膠厚度為300～800nm之間。
如圖1-3所示，以光刻膠106為掩蔽，等離子體各向異性刻蝕絕緣層105，所用氣體為六氟化硫(15sccm)+三氟甲烷(60sccm)，再各向同性刻蝕絕緣層105，所用氣體為六氟化硫(40sccm)，得到絕緣層圖形107。
如圖1-4所示，將片子泡在丙酮去掉光刻膠106，涂光刻膠108，光刻膠108可以是PMMA或者PMMA-MAA，膠厚400～700nm，然后用氧等離子體慢速減薄光刻膠108至與絕緣層圖形107的高度相同。
如圖1-5所示，涂光學(xué)光刻膠109，光刻形成寬柵窗口110，110套刻在絕緣層圖形107上，光學(xué)光刻膠109厚度為1000～2000nm。
如圖1-6所示，用稀釋的氫氟酸溶液或者氫氟酸∶氟化胺∶去離子水＝1∶6∶20腐蝕液去掉絕緣層圖形107，得到柵槽111，再用磷酸∶雙氧水∶去離子水＝3∶1∶60的配方來(lái)腐蝕窗口110中柵槽111下面的N+區(qū)，腐蝕時(shí)間為1分鐘左右，以測(cè)量源漏間的電流來(lái)確定腐蝕終點(diǎn)。然后用磷酸∶去離子水＝1∶10浸泡50秒，或者用氨水∶去離子水＝1∶10浸泡50秒，去除表面氧化層，片子吹干后立即送入蒸發(fā)臺(tái)。
如圖1-7所示，蒸發(fā)剝離柵金屬112，柵金屬一般為鈦/鉑/金，總厚度為600～1000nm。
采用等離子體化學(xué)汽相淀積(PECVD)方法或?yàn)R射法淀積鈍化層113，該層由二氧化硅或者氮化硅或者氮氧化硅組成，厚度為150～350nm。然后光刻、刻蝕出連線圖形。
實(shí)施例如圖2-1所示，首先在PHEMT或MESFET片201上涂光刻膠并曝光，光刻膠厚2μm，經(jīng)顯影后形成有源島區(qū)光刻膠圖形202；如圖2-2所示，以有源島區(qū)光刻膠圖形202為掩蔽，注入雙質(zhì)子或氧、硼離子，形成隔離區(qū)203(也可以通過(guò)濕法來(lái)得到臺(tái)面，即以光刻膠圖形202為掩蔽，以磷酸∶雙氧水∶去離子水＝3∶1∶60的配方來(lái)腐蝕隔離區(qū)103的導(dǎo)電層)；如圖2-3所示，<1>光刻出源漏圖形涂S9912光刻膠，厚度為1μm，曝光后在100℃溫度下氨反轉(zhuǎn)2分鐘，然后對(duì)片子表面泛曝光，顯影后用磷酸∶去離子水＝1∶10浸泡50秒，<2>立即送入蒸發(fā)臺(tái)蒸發(fā)金鍺鎳/金，在丙酮中剝離，然后在乙醇中超聲，沖水，吹干，在400℃氮?dú)夥罩泻辖?分鐘，得到源漏金屬204；<3>采用等離子體化學(xué)汽相淀積(PECVD)方法或?yàn)R射法淀積絕緣層205，該層由二氧化硅或者氮化硅或者氮氧化硅組成，厚度為150～350nm；如圖2-4所示，光刻出柵圖形206，206為邊緣陡直的光刻膠，光刻膠厚度為300～800nm之間；
如圖2-5所示，以光刻膠柵圖形206為掩蔽，等離子體各向異性刻蝕絕緣層205，所用氣體為六氟化硫(15sccm)+三氟甲烷(60sccm)；一直刻蝕到大面積的絕緣層205被去掉為止，在光刻膠柵圖形206下得到絕緣層圖形207；如圖2-6所示，再各向同性刻蝕絕緣層圖形207，所用氣體為六氟化硫(40sccm)，對(duì)絕緣層圖形207進(jìn)行圖形壓縮，直到得到預(yù)定的柵長(zhǎng)尺寸為止；如圖2-7所示，將片子泡在丙酮去掉光刻膠206，涂光刻膠208，光刻膠208可以是PMMA或者PMMA-MAA，膠厚400～700nm；如圖2-8所示，用氧等離子體慢速減薄光刻膠208至與絕緣層圖形207的高度相同，氧氣的流量為20sccm；如圖2-9所示，涂光學(xué)光刻膠209，光學(xué)光刻膠為S9912光刻膠，厚度為1000～2000nm，套刻曝光后在100℃溫度下氨反轉(zhuǎn)2分鐘，然后對(duì)片子表面泛曝光，顯影后形成寬柵窗口210，210套刻在絕緣層圖形207上；如圖2-10所示，用稀釋的氫氟酸溶液或者氫氟酸∶氟化胺∶去離子水＝1∶6∶20腐蝕液去掉絕緣層圖形207，得到柵槽211；如圖2-11所示，再用磷酸∶雙氧水∶去離子水＝3∶1∶60的配方來(lái)腐蝕窗口210中柵槽211下面的N+區(qū)，腐蝕時(shí)間為1分鐘左右，以測(cè)量源漏間的電流來(lái)確定腐蝕終點(diǎn)。然后用磷酸∶去離子水＝1∶10浸泡50秒，或者用氨水∶去離子水＝1∶10浸泡50秒，去除表面氧化層，片子吹干后立即送入蒸發(fā)臺(tái)；如圖2-12所示，蒸發(fā)柵金屬鈦/鉑/金212，厚度為600～1000nm，在丙酮中剝離，然后在乙醇中超聲，沖水，吹干；如圖2-13所示，采用等離子體化學(xué)汽相淀積(PECVD)方法或?yàn)R射法淀積鈍化層213，該層由二氧化硅或者氮化硅或者氮氧化硅組成，厚度為150～350nm。然后光刻、刻蝕出連線圖形，完成器件制作。
權(quán)利要求
1.一種可獲得納米T型柵的高電子遷移率晶體管的制作方法，其特征在于，包括其步驟如下步驟1、在砷化鎵金屬半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管或砷化鎵贗配高電子遷移率晶體管或磷化銦贗配高電子遷移率晶體管基片上光刻出有源區(qū)，并通過(guò)離子注入或濕法腐蝕的方法來(lái)得到臺(tái)面，實(shí)現(xiàn)器件間的隔離；步驟2、通過(guò)光刻、蒸發(fā)、剝離的常規(guī)方法形成源漏金屬，并合金，形成器件的源漏；步驟3、淀積絕緣層，供柵長(zhǎng)壓縮使用；步驟4、光刻?hào)艌D形，形成初始的柵長(zhǎng)圖形；步驟5、各向異性刻蝕絕緣層，轉(zhuǎn)移柵圖形；步驟6、各向同性刻蝕絕緣層，壓縮柵長(zhǎng)；步驟7、涂底層光刻膠；步驟8、減薄底層光刻膠，供陽(yáng)柵圖形轉(zhuǎn)移為陰柵圖形使用；步驟9、常規(guī)光刻形成寬柵窗口，套刻在柵槽上，形成柵圖形頂層；步驟10、去除絕緣層圖形，露出柵圖形底層；步驟11、腐蝕窗口中柵槽下面的N+區(qū)，去除HEMT材料的帽層；步驟12、蒸發(fā)、剝離柵金屬，形成HEMT柵；步驟13、鈍化并開(kāi)連線窗口，完成器件制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可獲得納米T型柵的高電子遷移率晶體管的制作方法，其特征在于，其中所述絕緣層為二氧化硅或氮化硅或二氧化硅與氮化硅的復(fù)合薄膜，該絕緣層可以使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積方法得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可獲得納米T型柵的高電子遷移率晶體管的制作方法，其特征在于，其中絕緣層圖形的獲得是通過(guò)先各向異性刻蝕絕緣層再各向同性刻蝕絕緣層的方法獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可獲得納米T型柵的高電子遷移率晶體管的制作方法，其特征在于，其中底層光刻膠為PMMA或者PMMA-MAA或者ZEP520。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可獲得納米T型柵的高電子遷移率晶體管的制作方法，其特征在于，其中減薄光刻膠是通過(guò)氧等離子體慢速刻蝕獲得。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可獲得納米T型柵的高電子遷移率晶體管的制作方法，其特征在于，其中絕緣層圖形的去除是用稀釋的氫氟酸和氟化胺混合液完成的。
全文摘要
一種可獲得納米T型柵的高電子遷移率晶體管的制作工藝，其工藝步驟如下1.在砷化鎵異質(zhì)結(jié)等晶片上光刻有源區(qū)圖形；2.離子注入或濕法腐蝕制作臺(tái)面；3.淀積絕緣層；4.光刻?hào)艌D形；5.各向異性刻蝕絕緣層；6.各向同性刻蝕絕緣層；7.涂底層光刻膠；8.減薄底層光刻膠；9.常規(guī)光刻形成寬柵窗口，套刻在柵槽上；10.去除絕緣層圖形；11.腐蝕窗口中柵槽下面的N
文檔編號(hào)H01L21/02GK1553487SQ0314092
公開(kāi)日2004年12月8日 申請(qǐng)日期2003年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月5日
發(fā)明者謝常青, 葉甜春, 陳大鵬, 李兵 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子中心