一种自对准双凹槽砷化镓场效应晶体管的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种自对准双凹槽砷化镓场效应晶体管的制作方法，在外延基底上采用两种不同的光刻胶形成T型窗口后，首先蚀刻N型重掺杂GaAs层形成第一预制槽，然后采用湿法蚀刻工艺蚀刻第一预制槽底部的N型掺杂GaAs层同时横向蚀刻第一预制槽侧壁的N型重掺杂GaAs层，使N型掺杂GaAs层形成第二凹槽同时第一预制槽扩大形成第一凹槽，然后沉积金属于T型窗口、第一凹槽和第二凹槽之内形成T型栅。本发明专利技术利用同一掩模形貌通过两次蚀刻到不同的终止层得到的双凹槽具有极高的对准性，避免了套刻技术导致的偏移问题对器件性能的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种自对准双凹槽砷化镓场效应晶体管的制作方法
本专利技术涉及半导体制造工艺的
，尤其涉及一种自对准双凹槽砷化镓场效应晶体管的制作方法。
技术介绍
砷化镓(GaAs)是第二代半导体，具有高饱和电子速率、高电子迁移率、高击穿电压等优异的电学特性，制作的半导体器件高频、高温、低温性能好，噪声小，抗辐射能力强，广泛适用于集成电路、红外线发光二极管、半导体激光器和太阳电池等领域。其中砷化镓基场效应晶体管(GaAsFET)结构独特，具有高功率增益、高效率、低功率等特点，在晶体管的应用中越来越引人注目。GaAsFET的栅极的制作对器件的截止频率具有至关重要的影响。一般来说，栅长越小，栅电阻越低，则器件的截止频率越高。为了兼顾小栅长和低栅电阻，底部长度小而截面积大的T型栅结构得到了广泛的应用，在此结构的基础上，栅长可以制作到微纳米级别。T型栅的制作过程中，往往需要采用套刻技术进行外延层的开槽以及栅极金属的沉积等工艺，在微纳米的线宽尺度下，很容易套刻偏移影响器件性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种自对准双凹槽砷化镓场效应晶体管的制作方法。为了实现以上目的，本专利技术的技术方案为：一种自对准双凹槽砷化镓场效应晶体管的制作方法包括以下步骤：1)提供外延基底，所述外延基底由下至上包括底层结构、第一终止层、N型掺杂GaAs层、第二终止层和N型重掺杂GaAs层；2)于所述外延基底之上形成第一光刻胶层，于所述第一光刻胶层之上形成第二光刻胶层；3)对所述第二光刻胶层和第一光刻胶层进行曝光和显影形成T型窗口；4)蚀刻所述T型窗口底部的N型重掺杂GaAs层至所述第二终止层停止，形成第一预制槽；5)去除所述第一预制槽底部的第二终止层；6)采用湿法蚀刻工艺蚀刻所述第一预制槽底部的N型掺杂GaAs层同时横向蚀刻所述第一预制槽侧壁的N型重掺杂GaAs层；其中，蚀刻所述N型掺杂GaAs层至所述第一终止层停止，形成第二凹槽；所述第一预制槽扩大形成第一凹槽；7)去除所述第二凹槽底部的第一终止层；8)沉积金属于所述T型窗口、第一凹槽和第二凹槽之内形成T型栅；9)剥离所述第一光刻胶和第二光刻胶。可选的，步骤3)中，所述第一光刻胶层形成第一窗口，所述第二光刻胶层形成第二窗口，所述第二窗口的宽度大于所述第一窗口，所述第一窗口和第二窗口组成所述T型窗口。可选的，所述T型栅包括栅足和栅帽，所述栅足的线宽等于所述第一窗口宽度，所述第二凹槽的宽度大于所述第一窗口宽度，所述栅足与所述第一凹槽和第二凹槽的侧壁分别形成设置间隙。可选的，步骤3)中，采用电子束曝光的方式形成所述T型窗口，其他所述第一光刻胶层为PMMA电子束胶，所述第二光刻胶层为甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物电子束胶。可选的，所述第一窗口的宽度不大于0.1μm，所述第一凹槽的宽度不大于0.3μm。可选的，所述N型掺杂GaAs层的掺杂浓度为2×1012～5×1012cm-3，所述N型重掺杂GaAs层的掺杂浓度为3×1018～8×1018cm-3。可选的，所述N型掺杂GaAs层的厚度为小于15nm，所述N型重掺杂GaAs层的厚度为20～50nm。可选的，步骤4)中，采用湿法蚀刻工艺蚀刻所述N型重掺杂GaAs层，使所述第一预制槽的宽度等于或大于所述第一窗口的宽度，且控制横向蚀刻的距离小于100nm。可选的，步骤6)中，所述湿法蚀刻工艺的蚀刻剂为柠檬酸或琥珀酸。可选的，步骤6)中，控制所述湿法蚀刻工艺横纵选择比不同，纵向蚀刻率大于侧向蚀刻率。本专利技术的有益效果为：1)利用形成T型栅的光刻胶窗口，通过两次蚀刻到不同的终止层实现了双凹槽的效果，由于采用同一基础的掩模形貌，N型掺杂GaAs层凹槽和N型重掺杂GaAs层凹槽具有极高的对准性，进而确保了T型栅金属沉积和凹槽的对准性，制作的器件性能稳定，避免了套刻技术导致的偏移问题对器件性能的影响；2)只需相同的光罩即可形成两个不同线宽的凹槽，减少了工序，节省了光罩/材料成本和时间成本，生产效率高，适合实际生产应用。附图说明图1为实施例1的工艺流程图，其中箭头指示的各个结构图分别为相应各步骤得到的结构示意图；图2为实施例1得到的产品的电子显微镜照片；图3为对比例的工艺流程图，其中箭头指示的各个结构图分别为相应各步骤得到的结构示意图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术的附图仅为示意以更容易了解本专利技术，其具体比例可依照设计需求进行调整。文中所描述的图形中相对元件的上下关系，在本领域技术人员应能理解是指构件的相对位置而言，因此皆可以翻转而呈现相同的构件，此皆应同属本说明书所揭露的范围。实施例1以图1为例具体说明本专利技术的一种自对准双凹槽砷化镓场效应晶体管的制作方法。参考图1-1，提供场效应晶体管的外延基底100，所述外延基底100由下至上包括底层结构1、第一终止层2、N型掺杂GaAs层3、第二终止层4和N型重掺杂GaAs层5。底层结构1包括衬底、缓冲层、沟道层和势垒层等已知结构，并采用常规砷化镓基场效应晶体管的外延材料形成。N型掺杂GaAs层3是为了增加器件击穿电压，N型掺杂GaAs层3的掺杂浓度为2×1012～5×1012cm-3，厚度范围为小于15nm。N型重掺杂GaAs层5用于制作源漏电极以获得良好的欧姆接触电阻，N型重掺杂GaAs层5的掺杂浓度为3×1018～8×1018cm-3，厚度范围为20～50nm。第一终止层2和第二终止层4作为蚀刻停止层，选为与GaAs材料不同蚀刻特性的材料，例如AlAs/InGaP，厚度范围为1～2nm。参考图1-2，于N型重掺杂GaAs层5上涂布形成第一光刻胶层6，于第一光刻胶层6上涂布形成第二光刻胶层7。第一光刻胶层6的材料为PMMA电子束胶，第二光刻胶层7的材料为甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物(P(MMA-MAA))电子束胶。参考图1-3，采用电子束曝光技术对第二光刻胶层7和第一光刻胶层6进行曝光和显影，第一光刻胶层6形成第一窗口61，第二光刻胶层7形成第二窗口71；第二窗口71位于第一窗口61上方且宽度大于第一窗口61，两者组成T型窗口A。第一光刻胶层6为PMMA电子束胶，第二光刻胶层7为甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物(P(MMA-MAA))电子束胶，采用一次曝光技术，通过不同能量控制第一窗口61和第二窗口71的大小，从而于不同光刻胶层形成不同宽度的窗口。其中第一窗口61决定了形成的T型栅的栅足线宽。本实施例中，第一窗口61的宽度为0.1μm。参考图1-4，蚀刻第一窗口61底部的N型重掺杂GaAs层5至所述第二终止层4停止，形成第一预制槽51’。具体，可以采用干法蚀刻工艺或湿法蚀刻工艺进行蚀刻，对于湿法蚀刻工艺由于横向蚀刻的存在可能使得第一预制槽51’的宽度大于第一窗口61的宽度，控制横向蚀刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自对准双凹槽砷化镓场效应晶体管的制作方法，其特征在于包括以下步骤：/n1)提供外延基底，所述外延基底由下至上包括底层结构、第一终止层、N型掺杂GaAs层、第二终止层和N型重掺杂GaAs层；/n2)于所述外延基底之上形成第一光刻胶层，于所述第一光刻胶层之上形成第二光刻胶层；/n3)对所述第二光刻胶层和第一光刻胶层进行曝光和显影形成T型窗口；/n4)蚀刻所述T型窗口底部的N型重掺杂GaAs层至所述第二终止层停止，形成第一预制槽；/n5)去除所述第一预制槽底部的第二终止层；/n6)采用湿法蚀刻工艺蚀刻所述第一预制槽底部的N型掺杂GaAs层同时横向蚀刻所述第一预制槽侧壁的N型重掺杂GaAs层；其中，蚀刻所述N型掺杂GaAs层至所述第一终止层停止，形成第二凹槽；所述第一预制槽扩大形成第一凹槽；/n7)去除所述第二凹槽底部的第一终止层；/n8)沉积金属于所述T型窗口、第一凹槽和第二凹槽之内形成T型栅；/n9)剥离所述第一光刻胶和第二光刻胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种自对准双凹槽砷化镓场效应晶体管的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
1)提供外延基底，所述外延基底由下至上包括底层结构、第一终止层、N型掺杂GaAs层、第二终止层和N型重掺杂GaAs层；
2)于所述外延基底之上形成第一光刻胶层，于所述第一光刻胶层之上形成第二光刻胶层；
3)对所述第二光刻胶层和第一光刻胶层进行曝光和显影形成T型窗口；
4)蚀刻所述T型窗口底部的N型重掺杂GaAs层至所述第二终止层停止，形成第一预制槽；
5)去除所述第一预制槽底部的第二终止层；
6)采用湿法蚀刻工艺蚀刻所述第一预制槽底部的N型掺杂GaAs层同时横向蚀刻所述第一预制槽侧壁的N型重掺杂GaAs层；其中，蚀刻所述N型掺杂GaAs层至所述第一终止层停止，形成第二凹槽；所述第一预制槽扩大形成第一凹槽；
7)去除所述第二凹槽底部的第一终止层；
8)沉积金属于所述T型窗口、第一凹槽和第二凹槽之内形成T型栅；
9)剥离所述第一光刻胶和第二光刻胶。


2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：步骤3)中，所述第一光刻胶层形成第一窗口，所述第二光刻胶层形成第二窗口，所述第二窗口的宽度大于所述第一窗口，所述第一窗口和第二窗口组成所述T型窗口。


3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于：所述T型栅包括栅足和栅帽，所述栅足的线宽等于所述第一窗口宽度，所述第二凹槽的宽度大于所述第一窗口宽度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何先良，林志东，孙希国，杨宇，李云燕，魏明强，
申请(专利权)人：厦门市三安集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35