侧栅晶体管太赫兹探测器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种侧栅晶体管太赫兹探测器的制备方法及其侧栅晶体管太赫兹探测器，其中，该方法包括：在衬底上制作源电极和漏电极；在衬底和源电极、漏电极上旋涂抗蚀剂，并利用曝光技术去除掉部分抗蚀剂，露出部分衬底，形成台面抗蚀剂掩膜；根据台面抗蚀剂掩膜，刻蚀预设深度的部分衬底，形成衬底的台面；在台面抗蚀剂掩膜和衬底上制作栅极图像并形成栅电极；去除台面抗蚀剂掩膜，同时剥离台面抗蚀剂掩膜上的顶栅，在台面的两侧形成双栅电极；在衬底、源电极、漏电极和双栅电极表面制作天线图形，并形成天线及引线，得到侧栅晶体管太赫兹探测器。兹探测器。兹探测器。

【技术实现步骤摘要】
侧栅晶体管太赫兹探测器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体材料与器件制造领域，尤其涉及一种侧栅晶体管太赫兹探测器及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，大范围商用的太赫兹探测器是二极管探测器，在实际运用中因其响应度低，响应速度慢而无法运用于精密的太赫兹探测中。因此，各国实验室都在研究场效应晶体管(FET)运用于太赫兹探测上的性能表征，并进行各种性能优化。FET探测器的共振探测在理论研究中比非共振探测的响应度高，但由于其在室温下不易检测而研究困难。而侧栅晶体管恰好是为了解决共振问题而设计出的一种结构。
[0003]侧栅晶体管(Lateral Gate Transistor)太赫兹探测器是一种新型高电子迁移率晶体管太赫兹探测器结构，包括台面，源极、漏极、位于沟道两侧的栅极以及天线。与传统高电子迁移率晶体管太赫兹探测器结构相比，侧栅晶体管可以通过两个侧栅的外加栅压来改变二维电子气的有效栅宽，控制二维电子气沟道的宽度，消除杂散等离子体波模式，从而提高器件太赫兹共振探测响应度，减小器件共振探测响应峰的带宽。
[0004]在制备侧栅晶体管的工艺中，有多层工艺需要进行多次套刻。套刻是曝光工艺控制中的一项重要工艺参数，也是影响产品成品率的主要因素之一。为满足套刻精度的要求，必须做好套刻匹配。
[0005]已有的侧栅晶体管的制备方法是传统的套刻工艺，这种套刻工艺是利用电子束曝光机将侧栅直接套刻到台面的两侧，由于各种因素的影响，比如套刻工艺之外的热处理过程、样片变形以及套刻工艺本身的套刻标记的好坏等，这些都会影响上下两层图形之间，也就是台面与侧栅之间的偏移量，会出现侧栅搭在台面上、侧栅远离台面或者其他接触不良的状况，从而很难保证套刻的准确度，并且最终会影响器件的性能。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，为了能够保障栅极和台面精准对准效果和接触效果，本专利技术提供了一种侧栅晶体管太赫兹探测器及其制备方法，以提高侧栅晶体管太赫兹探测器的性能。
[0007]为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种侧栅晶体管太赫兹探测器的制备方法，包括：在衬底上制作源电极和漏电极；在衬底和源电极、漏电极上旋涂抗蚀剂，并利用曝光技术去除掉部分抗蚀剂，露出部分衬底，形成台面抗蚀剂掩膜；根据台面抗蚀剂掩膜，刻蚀预设深度的部分衬底，形成衬底的台面；在台面抗蚀剂掩膜和衬底上制作栅极图像并形成栅电极；去除台面抗蚀剂掩膜，同时剥离台面抗蚀剂掩膜上的顶栅，在台面的两侧形成双栅电极；在衬底、源电极、漏电极和双栅电极表面制作天线图形，并形成天线及引线，得到侧栅晶体管太赫兹探测器。
[0008]根据本专利技术的实施例，其中，在衬底上制作源电极和漏电极包括：在衬底上旋涂第一光刻胶，并利用微纳加工技术去除掉部分第一光刻胶，形成源区图形和漏区图形；在剩余
第一光刻胶和源区图形、漏区图形上沉积金属层；去除剩余第一光刻胶，同时剥离源区图形和漏区图形区域外的沉积的金属层，快速热退火形成源电极和漏电极。
[0009]根据本专利技术的实施例，其中，衬底材料包括以下之一：硅、锗、碳化硅、氮化镓、砷化镓、磷化铟；第一光刻胶为电子束胶或紫外光刻胶。
[0010]根据本专利技术的实施例，其中，曝光技术包括以下之一：电子束曝光，离子束曝光，X射线曝光，全息式曝光，光学接触式曝光、光学投影式曝光。
[0011]根据本专利技术的实施例，其中，预设深度为1nm～10μm。
[0012]根据本专利技术的实施例，其中，在台面抗蚀剂掩膜和衬底上制作栅极图像并形成栅电极包括：在台面抗蚀剂掩膜和衬底上旋涂第二光刻胶，并利用微纳加工技术去除掉部分第二光刻胶，制作栅极图形；在剩余第二光刻胶上和栅极图形上沉积栅极金属层；去除剩余第二光刻胶同时剥离栅极图形区域外沉积的栅极金属层，得到栅电极。
[0013]根据本专利技术的实施例，其中，沉积的方式包括：热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射；金属层的材料包括以下一种或多种的组合：Ti、Al、Ni、Mo、Pt、Au、Pd、W。
[0014]根据本专利技术的实施例，其中，刻蚀的方法包括以下之一：电感耦合等离子体刻蚀、反应离子束刻蚀、离子束刻蚀、湿法腐蚀。
[0015]根据本专利技术的实施例，其中，抗蚀剂包括以下之一：光刻胶、电子束胶、有机物、电介质。
[0016]另一方面，本专利技术还提供了一种利用上述任一项的制备方法制备得到的侧栅晶体管太赫兹探测器。
[0017]根据本专利技术的实施例，本专利技术提出的一种侧栅晶体管太赫兹探测器的制备方法，通过利用台面抗蚀剂掩膜刻蚀台面，在不去除台面抗蚀剂掩膜的情况下制作栅极，并以抗蚀剂作为顶栅剥离牺牲层进行顶栅剥离，在台面两侧形成金属侧栅，解决侧栅与台面的套刻精准度不高及接触不良或过接触的问题，从而实现侧栅与台面的高精准对准效果和接触效果，更好地提高器件性能；该制备方法具有自对准、可控性高、重复性好等优势且方法简单，易于实现。
附图说明
[0018]图1示意性示出了根据本专利技术实施例的侧栅晶体管太赫兹探测器的制备方法流程图；
[0019]图2
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图11示意性示出了根据本专利技术实施例的侧栅晶体管太赫兹探测器的制备方法的流程示意图。
[0020]【附图符号说明】
[0021]衬底10；台面11；第一光刻胶20；源漏区图形21；金属层30；源漏区欧姆接触电极31；台面抗蚀剂掩膜41；第二光刻胶50；栅极图形51；栅极金属层60；栅极电极61；双栅电极62；金属天线及引线71。
具体实施方式
[0022]为了解决传统的套刻工艺引起的侧栅与台面的套刻准确度低以及接触不良从而影响器件性能的问题，本专利技术提供了一种侧栅晶体管太赫兹探测器的制备方法以解决上述
技术问题。
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0024]图1示意性示出了根据本专利技术实施例的侧栅晶体管太赫兹探测器的制备方法流程图；图2
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图11示意性示出了根据本专利技术实施例的侧栅晶体管太赫兹探测器的制备方法的流程示意图。结合图1及图2
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图11，对本专利技术提供了一种侧栅晶体管太赫兹探测器的制备方法作详细说明。
[0025]如图1所示，本专利技术提供的侧栅晶体管太赫兹探测器的制备方法包括操作S101～S106。
[0026]在操作S101，在衬底上制作源电极和漏电极。
[0027]在本专利技术的实施例中，在衬底上制作源电极和漏电极包括：
[0028](a)在衬底10上旋涂第一光刻胶20，并利用微纳加工技术去除掉部分第一光刻胶，形成源区图形和漏区图形(以下简称源漏区图形21)。如图2所示。
[0029]根据本专利技术的实施例，衬底10的材料可以为硅、锗，也可以为碳化硅、氮化镓、砷化镓或磷化铟等III
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V半导体。
[0030]根据本专利技术的实施例，利用微纳加工技术形成源漏区图形21包括：利用光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种侧栅晶体管太赫兹探测器的制备方法，包括：在衬底上制作源电极和漏电极；在所述衬底和所述源电极、所述漏电极上旋涂抗蚀剂，并利用曝光技术去除掉部分所述抗蚀剂，露出部分衬底，形成台面抗蚀剂掩膜；根据所述台面抗蚀剂掩膜，刻蚀预设深度的所述部分衬底，形成所述衬底的台面；在所述台面抗蚀剂掩膜和所述衬底上制作栅极图像并形成栅电极；去除所述台面抗蚀剂掩膜，同时剥离所述台面抗蚀剂掩膜上的顶栅，在所述台面的两侧形成双栅电极；在所述衬底、所述源电极、所述漏电极和所述双栅电极表面制作天线图形，并形成所述天线及引线，得到侧栅晶体管太赫兹探测器。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述在衬底上制作源电极和漏电极包括：在所述衬底上旋涂第一光刻胶，并利用微纳加工技术去除掉部分第一光刻胶，形成源区图形和漏区图形；在剩余第一光刻胶和所述源区图形、所述漏区图形上沉积金属层；去除所述剩余第一光刻胶，同时剥离所述源区图形和所述漏区图形区域外沉积的所述金属层，快速热退火形成源电极和漏电极。3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述衬底材料包括以下之一：硅、锗、碳化硅、氮化镓、砷化镓、磷化铟；所述第一光刻胶为电子束胶或紫外光刻胶。4.根据权利要求1所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：董慧，颜伟，黄镇，李兆峰，王晓东，杨富华，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：