一种具备空气沟结构的T型栅制作方法技术

本发明专利技术提供一种具备空气沟结构的T型栅制作方法，包括以下步骤：S1、在晶体管表面生长Si3N4介质钝化层；S2、在所述介质钝化层上沉积TiW金属形成金属空间层；S3、在金属空间层上均匀涂抹电子束光刻胶并进行烘烤；S4、对电子束光刻胶进行曝光并显影形成栅槽刻蚀窗口，并进行烘烤；S5、刻蚀金属空间层形成上段栅槽，刻蚀介质钝化层形成下段栅槽，并去除电子束光刻胶；S6、在晶体管表面均匀涂抹电子束光刻胶，对电子束光刻胶进行光刻显影形成栅帽线条；S7、蒸发栅金属并剥离形成T型栅；S8、去除金属空间层完成T型栅制作。本发明专利技术使栅帽金属和介质钝化层之间存在空气沟隔离，可以减小器件栅电容，有效提高器件特征频率。 1

A T gate fabrication method with air trench structure

The invention provides a T gate making method with air trench structure, which includes the following steps: S1, the growth of the Si3N4 medium passivation layer on the surface of the transistor; S2, the deposition of TiW metal on the passivation layer of the medium to form a metal space layer; S3, evenly smear the electron beam photoresist on the metal space layer and bake; S4, to the electron. The beam photoresist is exposed and developed to form a gate etching window and roast; the upper gate slot is formed by S5, the etching metal space layer is formed, the passive layer of the etching medium forms the lower gate slot and the electron beam photoresist is removed. The electron beam photoresist is evenly coated on the surface of the transistor to form the photolithography of the electron beam photoresist. Gate cap line; S7, evaporation gate metal and peel off to form T gate; S8, remove metal space layer to complete T grating fabrication. The invention causes air gap isolation between the gate cap metal and the dielectric passivation layer, thereby reducing the gate capacitance of the device and effectively improving the characteristic frequency of the device. One

【技术实现步骤摘要】
一种具备空气沟结构的T型栅制作方法
本专利技术属于半导体制造
，具体涉及一种具备空气沟结构的T型栅制作方法。
技术介绍
GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)特有的高电子迁移率、高二维电子气面密度、高击穿电场，使得其具备更高的功率输出密度，被视为下一代射频/微波功率放大器的首选技术。随着GaNHEMT高频应用需求的急剧增长，提升器件截止频率fT就显得越发重要。作为表征晶体管高速性能的重要参数，器件截止频率fT的近似公式为：其中vs为载流子的饱和迁移速率，Lg为器件栅长。可以看出，栅长对器件的截止频率有着决定性的影响。通常GaNHEMT在制作栅电极之前都会生长一层氮化硅介质，用于保护器件表面，在制作栅电极时采用一次光刻结合干法刻蚀的方法去掉栅下氮化硅介质并形成栅脚，随后通过二次光刻制作栅帽，这时栅帽金属和氮化硅介质直接接触，会产生很大的栅源、栅漏电容，不利于提高器件特征频率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具备空气沟结构的T型栅制作方法，该方法很好地解决了栅帽金属与氮化硅介质层直接接触影响器件特征频率提升的问题。为达到上述要求，该方法具体包括以下步骤：S1、在晶体管表面生长Si3N4介质钝化层；S2、在所述介质钝化层上沉积TiW金属形成金属空间层；S3、在金属空间层上均匀涂抹电子束光刻胶并进行烘烤；S4、对电子束光刻胶进行曝光并显影形成栅槽刻蚀窗口，并进行烘烤；S5、刻蚀金属空间层形成上段栅槽，刻蚀介质钝化层形成下段栅槽，并去除电子束光刻胶；S6、在晶体管表面均匀涂抹电子束光刻胶，对电子束光刻胶进行光刻显影形成栅帽线条；S7、蒸发栅金属并剥离形成T型栅；S8、去除金属空间层完成T型栅制作。与现有技术相比，本专利技术具有的优点是：(1)在介质钝化层上引入一层TiW金属空间层，并在栅金属蒸发、剥离之后通过溶液去除，从而使栅帽金属和介质钝化层之间存在空气沟隔离，可以减小器件栅电容，有效提高器件特征频率；(2)采用TiW金属空间层来实现空气沟结构，首先TiW可以采用F基等离子体刻蚀，与介质钝化层采用F基等离子体刻蚀的工艺是兼容的，其次TiW金属空间层只需在热的双氧水溶液中浸泡一定时间即可去除，可以确保不对器件本身造成影响；(3)采用ICP-RIE设备来完成金属空间层和介质钝化层的刻蚀工艺，可以保证刻蚀的方向性，并可通过控制偏置功率等参数避免在介质钝化层刻蚀到底后对GaN外延结构产生过大损伤。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本专利技术的流程示意图；图2-9为本专利技术各步骤形成的器件结构示意图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。本实施例以氮化镓高电子迁移率晶体管为例，介绍其T型栅的制作方法。该氮化镓高电子迁移率晶体管包括SiC衬底和位于SiC衬底上方AlGaN/GaN外延层，且该器件已完成源漏电极和隔离工艺。其T型栅的制作方法包括以下步骤：S1、通过PECVD在晶体管表面生长Si3N4介质钝化层2，介质钝化层2用于钝化和保护晶体管表面，其厚度为S2、采用溅射的方式在介质钝化层2上沉积TiW金属形成金属空间层1，金属空间层1厚度为本步骤后得到的器件结构如图2所示；S3、在金属空间层1上均匀涂抹一层厚度为0.3μm的电子束光刻胶ZEP520A，并采用180℃真空热板对晶体管进行烘烤，烘烤时间为60s；S4、采用电子束曝光机对电子束光刻胶进行曝光并显影，获得特征尺寸为100nm的细线条，形成栅槽刻蚀窗口3，如图3所示，并采用110℃真空热板对所述晶体管进行烘烤，烘烤时间为2min；S5、刻蚀金属空间层1形成上段栅槽4，刻蚀介质钝化层2形成下段栅槽5，并去除电子束光刻胶；具体包括：A、在ICP-RIE中使用CHF3刻蚀金属空间层1形成上段栅槽4，控制CHF3流量为50sccm，射频功率为100W，偏置功率为25W，腔体压力为5mT，刻蚀速率为50nm/min；电子束光刻胶ZEP520A与金属空间层1的刻蚀选择比<1:5；形成的结构如图4所示；B、在ICP-RIE中使用CF4和O2刻蚀介质钝化层2形成下段栅槽5，控制CF4流量为30sccm，O2流量为5sccm，射频功率为50W，偏置功率为10W，腔体压力为3mT，刻蚀速率约为20nm/min；电子束光刻胶ZEP520A与介质钝化层2的刻蚀选择比<1:4；形成的结构如图5所示；C、采用浓度为10％的盐酸溶液清洗，清洗时间为1.5min；D、采用90℃热NMP浸泡30min去除电子束光刻胶，随后IPA清洗5min，最后用热N2烘干；S6、在晶体管表面均匀涂抹一层厚度为0.65-0.7μm的电子束光刻胶UVIII，对电子束光刻胶进行光刻显影形成栅帽线条，栅帽的宽度为0.5-0.8μm，如图6所示；采用浓度为10％的盐酸溶液清洗1min；S7、蒸发栅金属形成T型栅6，如图7所示，栅金属为Ni/Au，且Ni/Au＝40-60/400-600nm；采用NMP或丙酮溶液进行栅金属剥离，剥离时间为30-60min，本步骤后得到的器件结构如图8所示；S8、采用温度为45℃的H2O2溶液浸泡所述晶体管，从而去除金属空间层1，完成制作，形成的器件结构如图9所示；温热的H2O2溶液可以有效去除金属空间层1，但不会对晶圆表面造成损伤，可有效保护器件。以上所述实施例仅表示本专利技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本专利技术范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本专利技术保护范围。因此本专利技术的保护范围应该以所述权利要求为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备空气沟结构的T型栅制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种具备空气沟结构的T型栅制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在晶体管表面生长Si3N4介质钝化层；S2、在所述介质钝化层上沉积TiW金属形成金属空间层；S3、在金属空间层上均匀涂抹电子束光刻胶并进行烘烤；S4、对电子束光刻胶进行曝光并显影形成栅槽刻蚀窗口，并进行烘烤；S5、刻蚀金属空间层形成上段栅槽，刻蚀介质钝化层形成下段栅槽，并去除电子束光刻胶；S6、在晶体管表面均匀涂抹电子束光刻胶，对电子束光刻胶进行光刻显影形成栅帽线条；S7、蒸发栅金属并剥离形成T型栅；S8、去除金属空间层完成T型栅制作。2.根据权利要求1所述的具备空气沟结构的T型栅制作方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括以下步骤：A、在ICP-RIE中使用CHF3刻蚀金属空间层形成上段栅槽；B、在ICP-RIE中使用CF4和O2刻蚀介质钝化层形成下段栅槽；C、采用浓度为10％的盐酸溶液清洗1-2min；D、去除电子束光刻胶。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：孔欣，
申请(专利权)人：成都海威华芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51