專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)纹蒅aAs基E/D MHEMT的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化合物半導(dǎo)體器件MMIC技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單 片集成GaAs基增強(qiáng)/耗盡型高電子遷移率晶體管(E/DMHEMT)的制
作方法。
背景技術(shù)：
高電子遷移率晶體管(HEMT)具有高頻、高速、高功率增益和 低噪聲系數(shù)的特點(diǎn)，因而大量應(yīng)用于軍事、太空和民用通訊領(lǐng)域。如 毫米波雷達(dá)、電子戰(zhàn)、智能裝備、衛(wèi)星通訊和輻射天文學(xué)等。
GaAs基HEMT主要應(yīng)用于Ka波段以下，而InP基HEMT在更高 的W波段仍具有高增益和低噪聲性能，但是InP基HEMT的不足之處 在于 一是源漏擊穿電壓低，輸出功率小，制約了其在微波功率放大 器電路上的應(yīng)用；二是InP襯底易碎，晶片尺寸小，價(jià)格高昂，加工 成本高。
GaAs基應(yīng)變高電子遷移率晶體管(MHEMT)結(jié)構(gòu)，即在GaAs 襯底上外延InP基HEMT的外延結(jié)構(gòu)，對(duì)InP基HEMT是一種很好的 替代外延結(jié)構(gòu)，既可以利用GaAs襯底成熟的制備工藝，降低了制備成 本。同時(shí)，也可以獲得與InP基HEMT相近的高頻、高速性能。
目前，采用E/D MHEMT形式的DCFL邏輯電路由于具有低功耗， 單一電源，易于設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)際上引起了廣泛的關(guān)注，是制造LSI 及VLSI電路的基礎(chǔ)。但目前國(guó)內(nèi)MHEMT工藝并不成熟，尤其是增 強(qiáng)型MHEMT器件的域值電壓(Vth)無(wú)法達(dá)到正值，E/DMHEMT無(wú) 法完整制備，內(nèi)部器件特性的測(cè)量無(wú)法精確，導(dǎo)致DCFL失效。
因此，E/DMHEMT工藝成熟度有待驗(yàn)證。(一) 要解決的技術(shù)問(wèn)題
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種單片集成GaAs基E/D MHEMT的制作方法，采用改良的分步柵MHEMT制備工藝技術(shù)，制 備出性能良好的增強(qiáng)型和耗盡型MHEMT器件，為采用E/D MHEMT 形式的DCFL邏輯電路的大規(guī)模推廣奠定基礎(chǔ)。
(二) 技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種單片集成GaAs基E/D
MHEMT的制作方法，該方法包括
對(duì)GaAs基E/D MHEMT外延片進(jìn)行有源區(qū)隔離和腐蝕； 對(duì)進(jìn)行有源區(qū)隔離和腐蝕后的外延片進(jìn)行漏源制備； 采用分步柵工藝，挖柵槽，蒸發(fā)Ti/Pt/Au分步形成增強(qiáng)型柵極和
耗盡型柵極；
金屬剝離，形成金屬圖形。
優(yōu)選地，所述對(duì)GaAs基E/D MHEMT外延片進(jìn)行有源區(qū)隔離和 腐蝕的步驟具體包括對(duì)GaAs基E/D MHEMT外延片進(jìn)行丙酮沖洗， 乙醇清洗，水沖洗6遍，120。C烘箱10分鐘，13(TC走程序，9912原膠 3000轉(zhuǎn)/分，涂1分鐘，厚度1.5pm， 95。C熱板，90s，正膠顯影液顯 60s，水沖洗，吹干，打底膠RIE02，流量60sccm，功率20W，時(shí)間 120秒，然后采用HCL: H20=1: 10的混合溶液漂10s，去除表面氧化 層，測(cè)臺(tái)階高度；采用H3P04:H202:H2O3:l:50的腐蝕液對(duì)InGaAs和 InAlAs進(jìn)行腐蝕，腐蝕時(shí)間40s，監(jiān)測(cè)電流及隔離島高，漂酸，丙酮 去膠，清洗，吹干。
優(yōu)選地，所述對(duì)進(jìn)行有源區(qū)隔離和腐蝕后的外延片進(jìn)行漏源制備 的步驟具體包括涂膠原膠AZ5214， 3500轉(zhuǎn)/分，涂1分鐘，厚度1.6)am， 95。C熱板，90s，源漏版，小機(jī)器曝光20秒，AZ5214顯影液顯60s， 水沖洗，打底膠30s，采用H3P04: H20 =1: 15混合溶液漂20s去除 氧化層，蒸發(fā)Ti/Pt/Au形成歐姆接觸，丙酮?jiǎng)冸x，完成漏源的制備。
優(yōu)選地，所述采用分步柵工藝，挖柵槽，蒸發(fā)Ti/Pt/Au分步形成增強(qiáng)型柵極和耗盡型柵極的步驟具體包括涂膠AZ5206， 3000轉(zhuǎn)/分， 涂1分鐘，厚度1.4pm， 95。C熱板，卯s，柵金屬版，曝光2.1s，挖柵 槽，采用檸檬酸雙氧水二l: 1的混合溶液腐蝕InGaAs帽層，形成 增強(qiáng)耗盡型柵極，蒸發(fā)柵金屬Ti/Pt/Au，其中Ti的厚度為200A， Pt 的厚度為500A， Au的厚度為3000A。
優(yōu)選地，所述金屬剝離形成金屬圖形的步驟中，采用丙酮進(jìn)行剝 離，形成金屬圖形，完成單片集成GaAs基E/DMHEMT的制作。
(三)有益效果 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果 1 、利用本發(fā)明提供的這種單片GaAs基E/D MHEMT的制作方法，
能夠制作出性能良好的E/D MHEMT器件，成功的將增強(qiáng)型MHEMT
器件和耗盡型MHEMT器件集成于同一芯片內(nèi)。
2、 利用本發(fā)明提供的這種單片GaAs基E/D MHEMT制作方法， 使內(nèi)部器件特性的測(cè)量更精確。
3、 利用本發(fā)明提供的這種單片GaAs基E/D MHEMT的制作方法， 制作成功性能優(yōu)良的邏輯器件，很好的證明了器件E/D性能的良好， 為制造LSI及VLSI電路打下基礎(chǔ)。
4、 利用本發(fā)明提供的這種單片GaAs基E/D MHEMT的制作方法， 充分使用DCFL的優(yōu)點(diǎn)，證明了增強(qiáng)型MHEMT器件的域值電壓(Vth) 達(dá)到正值，反相性能良好。
5、 本發(fā)明提供的這種單片GaAs基E/DMHEMT的制作方法，具 有成效明顯，工藝簡(jiǎn)單易行，經(jīng)濟(jì)適用和可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，容易在微 波、毫米波化合物半導(dǎo)體器件制作中采用和推廣。


圖1為本發(fā)明制作單片GaAs基E/D MHEMT所采用的GaAs基 E/D MHEMT外延片的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明提供的制作單片GaAs基E/D MHEMT方法流程圖； 圖3為本發(fā)明制作的單片GaAs基E/D MHEMT的剖面6圖4為本發(fā)明制作的單片GaAs基增強(qiáng)型MHEMT器件芯片的照
片；
圖5為本發(fā)明制作的單片GaAs基耗盡型MHEMT器件芯片的照片。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明提供的這種制作單片GaAs基E/D MHEMT的方法，利用先進(jìn)的光刻腐蝕工藝，利用柵極金屬到InGaAs溝道的距離不同分別來(lái)形成增強(qiáng)耗盡型器件，制成的耗盡型器件的最大飽和漏電流密度為389mA/mm，最大跨導(dǎo)為337mS/mm，夾斷電壓在一0.3V —1.5V之間，增強(qiáng)型器件的最大飽和漏電流密度為270mA/mm，最大跨導(dǎo)為491mS/mm，域值電壓在一0.1 0.5V之間。
如圖1所示，圖1為本發(fā)明制作單片GaAs基E/D MHEMT所采用的GaAs基E/D MHEMT外延片的結(jié)構(gòu)示意圖，該外延片結(jié)構(gòu)共包含有8層，從上到下依次為InQ.53Gao.47As、 InG.52Al謹(jǐn)As、 Si delta慘雜層、InQ.52Ala48As、 Ina6Gao.4As、 InAlAs緩沖層和Si-GaAs。
在圖1所示GaAs基E/D MHEMT外延片的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供了一種制作單片GaAs基E/D MHEMT的方法，如圖2所示，該方法包括以下步驟
步驟201:對(duì)GaAs基E/D MHEMT外延片進(jìn)行有源區(qū)隔離和腐蝕；步驟202:對(duì)進(jìn)行有源區(qū)隔離和腐蝕后的外延片進(jìn)行漏源制備；步驟203:采用分步柵工藝，挖柵槽，蒸發(fā)Ti/Pt/Au分步形成增強(qiáng)
型柵極和耗盡型柵極；
步驟204:金屬剝離，形成金屬圖形，完成單片集成GaAs基E/D
MHEMT的制作。
基于圖2所示的制作單片GaAs基E/D MHEMT的方法流程圖，以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，具體包括以下步驟步驟1 、對(duì)GaAs基E/D MHEMT外延片進(jìn)行丙酮沖洗，乙醇清洗，水沖洗6遍，120。C烘箱10分鐘，13(TC走程序，9912原膠3000轉(zhuǎn)/分，涂1分鐘，厚度1.5|im， 95。C熱板，90s，正膠顯影液顯60s，水沖洗，吹千，打底膠RIE02，流量60sccm，功率20W，時(shí)間120秒，然后采用HCL: H20=1: 10的混合溶液漂10s，去除表面氧化層，測(cè)臺(tái)階高度；采用H3PO4:H2O2:H2O=3:l:50的腐蝕液對(duì)InGaAs禾B InAlAs進(jìn)行腐蝕，腐蝕時(shí)間40s，監(jiān)測(cè)電流及隔離島高，漂酸，丙酮去膠，清洗，吹干。
步驟2、涂膠原膠AZ5214， 3500轉(zhuǎn)/分，涂1分鐘，厚度1.6pm，95。C熱板，90s，源漏版，小機(jī)器曝光20秒，AZ5214顯影液顯60s，水沖洗，打底膠30s，采用H3P04: H20 =1: 15混合溶液漂20s去除氧化層，蒸發(fā)Ti/Pt/Au形成歐姆接觸，丙酮?jiǎng)冸x，完成漏源的制備。
步驟3、涂膠AZ5206， 3000轉(zhuǎn)/分，涂1分鐘，厚度1.4jim， 95°C熱板，90s，柵金屬版，大機(jī)器曝光2.1s，挖柵槽，采用檸檬酸雙氧水=1: 1的混合溶液腐蝕InGaAs帽層，形成增強(qiáng)耗盡型柵極，蒸發(fā)柵金屬Ti/Pt/Au，其中Ti的厚度為200A， Pt的厚度為500 A， Au的厚度為3000 A。
步驟4、釆用丙酮進(jìn)行金屬剝離，形成金屬圖形，完成單片集成
GaAs基E/D MHEMT的制作。
圖3示出了本發(fā)明制作的單片GaAs基E/DMHEMT的剖面圖。圖4示出了本發(fā)明制作的單片GaAs基增強(qiáng)型MHEMT器件芯片
的照片。
圖5示出了本發(fā)明制作的單片GaAs基耗盡型MHEMT器件芯片的照片。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而己，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種單片集成GaAs基增強(qiáng)/耗盡型高電子遷移率晶體管E/DMHEMT的制作方法，其特征在于，該方法包括對(duì)GaAs基E/D MHEMT外延片進(jìn)行有源區(qū)隔離和腐蝕；對(duì)進(jìn)行有源區(qū)隔離和腐蝕后的外延片進(jìn)行漏源制備；采用分步柵工藝，挖柵槽，蒸發(fā)Ti/Pt/Au分步形成增強(qiáng)型柵極和耗盡型柵極；金屬剝離，形成金屬圖形。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片集成GaAs基E/D MHEMT的制作 方法，其特征在于，所述對(duì)GaAs基E/D MHEMT外延片進(jìn)行有源區(qū)隔離和腐蝕的步驟具體包括對(duì)GaAs基E/D MHEMT外延片進(jìn)行丙酮沖洗，乙醇清洗，水沖 洗6遍，12(TC烘箱10分鐘，13(TC走程序，9912原膠3000轉(zhuǎn)/分，涂 1分鐘，厚度1.5pm， 95。C熱板，90s，正膠顯影液顯60s，水沖洗， 吹干，打底膠RIE02，流量60sccm，功率20W，時(shí)間120秒，然后采 用HCL: H20=h 10的混合溶液漂10s，去除表面氧化層，測(cè)臺(tái)階高 度；采用H3PO4:H2O2:H2O=3:l:50的腐蝕液對(duì)InGaAs和InAlAs進(jìn)行腐 蝕，腐蝕時(shí)間40s，監(jiān)測(cè)電流及隔離島高，漂酸，丙酮去膠，清洗，吹 干。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片集成GaAs基E/D MHEMT的制作 方法，其特征在于，所述對(duì)進(jìn)行有源區(qū)隔離和腐蝕后的外延片進(jìn)行漏 源制備的步驟具體包括涂膠原膠AZ5214， 3500轉(zhuǎn)/分，涂1分鐘，厚度1.6pm， 95°C熱 板，90s，源漏版，小機(jī)器曝光20秒，AZ5214顯影液顯60s，水沖洗， 打底膠30s，采用H3PCM H20=1: 15混合溶液漂20s去除氧化層， 蒸發(fā)Ti/Pt/Au形成歐姆接觸，丙酮?jiǎng)冸x，完成漏源的制備。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片集成GaAs基E/D MHEMT的制作 方法，其特征在于，所述采用分步柵工藝，挖柵槽，蒸發(fā)Ti/Pt/Au分 步形成增強(qiáng)型柵極和耗盡型柵極的步驟具體包括.-涂膠AZ5206， 3000轉(zhuǎn)/分，涂1分鐘，厚度1.4nm， 95°C熱板， 90S，柵金屬版，大機(jī)器曝光2.1s，挖柵槽，采用檸檬酸雙氧水=1:1的混合溶液腐蝕InGaAs帽層，形成增強(qiáng)耗盡型柵極，蒸發(fā)柵金屬 Ti/Pt/Au，其中Ti的厚度為200A，Pt的厚度為500 A，Au的厚度為3000 A。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片集成GaAs基E/D MHEMT的制作 方法，其特征在于，所述金屬剝離形成金屬圖形的步驟中，采用丙酮 進(jìn)行剝離，形成金屬圖形，完成單片集成GaAs基E/D MHEMT的制作。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種單片集成GaAs基E/D MHEMT的制作方法，該方法包括對(duì)GaAs基E/D MHEMT外延片進(jìn)行有源區(qū)隔離和腐蝕；對(duì)進(jìn)行有源區(qū)隔離和腐蝕后的外延片進(jìn)行漏源制備；采用分步柵工藝，挖柵槽，蒸發(fā)Ti/Pt/Au分步形成增強(qiáng)型柵極和耗盡型柵極；金屬剝離，形成金屬圖形。利用本發(fā)明，能夠制作出性能良好的E/D MHEMT器件，成功的將增強(qiáng)型MHEMT器件和耗盡型MHEMT器件集成于同一芯片內(nèi)，具有成效明顯，工藝簡(jiǎn)單易行，經(jīng)濟(jì)適用和可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，容易在微波、毫米波化合物半導(dǎo)體器件制作中采用和推廣。
文檔編號(hào)H01L21/8232GK101552236SQ20081010322
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者付曉君, 張海英, 徐靜波, 明 黎 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所