一种制备晶体管T型纳米栅的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备晶体管Ｔ型纳米栅的方法，包括：Ａ、在清洗干净的外延片上匀一层易于实现去胶和剥离的第一层电子束胶，然后前烘；Ｂ、在第一层电子束胶上匀第二层电子束胶ＺＥＰ５２０Ａ，然后前烘；Ｃ、在第二层电子束胶ＺＥＰ５２０Ａ上匀一层易于实现去胶和剥离的第三层电子束胶，然后前烘；Ｄ、在第三层电子束胶上匀第四层电子束胶ＺＥＰ５２０Ａ，然后前烘；Ｅ、进行栅脚版电子束曝光；Ｆ、进行栅帽版电子束曝光；Ｇ、依次显影第四层电子束胶ＺＥＰ５２０Ａ，第三层电子束胶，第二层电子束胶ＺＥＰ５２０Ａ和第一层电子束胶；Ｈ、腐蚀栅槽，蒸发栅金属并剥离，形成晶体管Ｔ型纳米栅。利用本发明专利技术，容易制作出极小尺寸的栅线条，对准精度高，可靠性强，不需要生长和刻蚀介质，大大减小了工艺难度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化合物半导体
，尤其涉及一种制备高电子迁移率 晶体管T型纳米栅的方法。
技术介绍
栅的制备是高电子迁移率晶体管(HEMT)器件制作工艺中最关键的 工艺。由于栅长大小直接决定了HEMT器件的频率、噪声等特性，栅长越 小，器件的电流截止频率(/7.)和功率增益截止频率(/max)越高，器件 的噪声系数也越小，人们通过不断减小高电子迁移率晶体管(HEMT)器件 的栅长来得到更好特性的器件。随着栅长缩短，栅电阻增大，当栅长减至0.5pm以下时，栅电阻的微 波损耗使增益衰减比较严重。因此要在栅金属的顶部构筑大的金属截面， 从而形成T形栅的制作方法。目前国内外应用广泛、已报道的制备HEMT器件T型栅的典型方法有以下两种一种方法采用PMMA/PMGI/PMMA三层电子束胶结构，通过一次电 子束曝光制备栅(石华芬，张海英，刘训春等.一种新的高成品率InP基T 型纳米栅制作方法.半导体学报，2003， 23 (4) :411 415);另一种方法采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A三层电子束胶结构，通过 两次电子束曝光制备栅(Yoshimi Yamashita, Akim Endoh, Keisuke Shinohara, ec al. Ultra-Short 25-nm-Gate Lattice-Matched InAlAs/InGaAs HEMTs within the Range of 400 GHz Cutoff Frequency. IEEE Electron Device Letters, Aug 2001, 22(8):367 369)。如图1所示，图1为目前采用PMMA/PMGI/PMMA三层电子束胶结 构和一次电子束曝光制备栅的示意图。该方法采用PMMA/PMGI/PMMA 三层电子束胶结构，通过一次电子束曝光来制备栅，仅使用一次电子束曝 光，不存在栅帽和栅脚的对准问题。但由于PMMA电子束胶对显影液非 常敏感，使显影时间不易控制，不易做出极小尺寸的纳米栅线条。如图2所示，图2为目前采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A三层电子束 胶结构和两次电子束曝光制备栅的示意图。该方法采用 ZEP520A/PMGI/ZEP520A三层电子束胶结构，通过两次电子束曝光来制备 栅。这种方法栅帽版曝光完成后，需将外延片取出电子束光刻机进行显影， 之后再重新放入电子束光刻机进行栅脚版的曝光，这样多次移动样片将会 人为的增加栅帽和栅脚的对准误差。此外，由于ZEP520A与外延片粘附性不好，匀胶前需窭先淀积一层 介质，该介质通常为氮化硅或二氧化硅，曝光显影后还要将栅槽处的介质 刻蚀掉，纳米尺寸的细线条刻蚀很难控制，工艺难度较大，且底层的 ZEP520A电子束胶较难去除，容易影响器件的特性。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题 有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种制备高电子迁移率晶体管T型纳米栅的方法，以克服目前高电子迁移率晶体管(HEMT) T型纳米 栅制备时存在的不足。(二)技术方案 为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的 一种制备晶体管T型纳米栅的方法，该方法包括以下步骤A、 在清洗干净的外延片上匀一层易于实现去胶和剥离的第一层电子 束胶，然后前烘；B、 在所述第一层电子束胶上匀第二层电子束胶ZEP520A，然后前烘；C、 在所述第二层电子束胶ZEP520A上匀一层易于实现去胶和剥离的第三层电子束胶，然后前烘；D、 在所述第三层电子束胶上匀第四层电子束胶ZEP520A，然后前烘;E、 进行栅脚版电子束曝光；F、 进行栅帽版电子束曝光；G、 依次显影第四层电子束胶ZEP520A,易于实现去胶和剥离的第三 层电子束胶，第二层电子束胶ZEP520A和易于实现去胶和剥离的第一层 电子束胶；H、 腐蚀栅槽，蒸发栅金属并剥离，形成晶体管T型纳米栅。 所述步骤A之前进一步包括清洗外延片，在130度的真空烘箱内将六甲基二硅氨烷(HMDS)蒸发在清洗干净的外延片上，用于增加外延片 与胶的粘附性。所述清洗外延片的步骤包括先用丙酮冲洗，再用乙醇冲洗，然后用 去离子水冲洗，如此反复至少6次，最后用氮气吹干。所述易于实现去胶和剥离的第一层电子束胶和第三层电子束胶为PMGI电子束胶，或为LOR胶。步骤A中所述第一层电子束胶在前烘前的厚度为300至700埃，典型 值为500埃；在前烘后的厚度为200至600埃，典型值为300埃；前烘条 件为在180度烘箱中烘6分钟。步骤B中所述第二层电子束胶ZEP520A在前烘前的厚度为1000至 1800埃，典型值为1400埃；在前烘后的厚度为900至1500埃，典型值为 1200埃；前烘条件为在180度烘箱中烘30分钟。步骤C中所述第三层电子束胶在前烘前的厚度为3000至5500埃，典 型值为4500埃；在前烘后的厚度为2500至5000埃，典型值为4000埃； 前烘条件为在180度烘箱中烘6分钟。步骤D中所述第四层电子束胶ZEP520A在前烘前的厚度为1700至 4000埃，典型值为2600埃；在前烘后的厚度为1500至3500埃，典型值 为2400埃；前烘条件为在180度烘箱中烘30分钟。步骤E中所述栅脚版电子束曝光的条件为曝光剂量60至150 ^C/cm2，束流小于等于50pA;步骤F中所述栅帽版电子束曝光的条件为曝光剂量30至70 pC/cm2， 束流小于等于50pA。步骤H中所述腐蚀栅槽包括对于帽层/腐蚀截止层为砷化镓GaAs/砷化铝AlAs的材料，采用磷酸:双氧水水体积比为3: 1: 50的溶液进行腐蚀；对于帽层/腐蚀截止层为铟镓砷InGaAs/磷化铟InP的材料，采用柠檬酸双氧水体积比为1: 1的溶液进行腐蚀；步骤H中所述蒸发的栅金属由外延片表面向上依次为钛Ti/铂Pt/金 Au，其厚度的典型值分别为250A/250A/3000A。(三)有益效果 从上述技术方案可以看出，本专利技术具有以下有益效果1、 本专利技术提供的这种制备高电子迁移率晶体管T型纳米栅的方法， 与采用PMMA/PMGI/PMMA或ZEP520A/PMGI/ZEP520A电子束胶结构制 备高电子迁移率晶体管(HEMT) T型栅的传统方法相比，具有容易制作 更小尺寸的栅线条，容易去胶，工艺简单，可靠性强等特点。2、 采用PMMA/PMGI/PMMA电子束结构制备高电子迁移率晶体管 (HEMT) T型纳米栅的传统方法，由于PMMA电子束胶对显影液非常敏感，显影出的线条尺寸容易变大，这种方法显影时间不好控制，不易作出 极小尺寸的纳米栅线条。本专利技术采用的PMGI/ZEP520A/PMGI/ZEP520A四 层电子束胶结构中使用了 ZEP520A电子束胶，ZEP520A电子束胶对显影 液敏感度较低，显影出的线条尺寸随时间变化很小，显影时间容易控制， 容易制作出极小尺寸的栅线条，可靠性强。3、 采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A电子束胶结构制备高电子迁移率晶体管(HEMT) T型纳米栅的传统方法，在栅帽版曝光完成后，需将外延 片取出电子束光刻机进行显影，之后再重新放入电子束光刻机进行栅脚的 曝光，这样多次移动外延片将会人为的增加栅帽和栅脚的对准误差。本发 明在栅脚和栅帽版曝光完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备晶体管Ｔ型纳米栅的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：Ａ、在清洗干净的外延片上匀一层易于实现去胶和剥离的第一层电子束胶，然后前烘；Ｂ、在所述第一层电子束胶上匀第二层电子束胶ＺＥＰ５２０Ａ，然后前烘；Ｃ、在所 述第二层电子束胶ＺＥＰ５２０Ａ上匀一层易于实现去胶和剥离的第三层电子束胶，然后前烘；Ｄ、在所述第三层电子束胶上匀第四层电子束胶ＺＥＰ５２０Ａ，然后前烘；Ｅ、进行栅脚版电子束曝光；Ｆ、进行栅帽版电子束曝光；Ｇ、 依次显影第四层电子束胶ＺＥＰ５２０Ａ，易于实现去胶和剥离的第三层电子束胶，第二层电子束胶ＺＥＰ５２０Ａ和易于实现去胶和剥离的第一层电子束胶；Ｈ、腐蚀栅槽，蒸发栅金属并剥离，形成晶体管Ｔ型纳米栅。

【技术特征摘要】
1. 一种制备晶体管T型纳米栅的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤A、在清洗干净的外延片上匀一层易于实现去胶和剥离的第一层电子束胶，然后前烘；B、在所述第一层电子束胶上匀第二层电子束胶ZEP520A，然后前烘；C、在所述第二层电子束胶ZEP520A上匀一层易于实现去胶和剥离的第三层电子束胶，然后前烘；D、在所述第三层电子束胶上匀第四层电子束胶ZEP520A，然后前烘；E、进行栅脚版电子束曝光；F、进行栅帽版电子束曝光；G、依次显影第四层电子束胶ZEP520A，易于实现去胶和剥离的第三层电子束胶，第二层电子束胶ZEP520A和易于实现去胶和剥离的第一层电子束胶；H、腐蚀栅槽，蒸发栅金属并剥离，形成晶体管T型纳米栅。2、 根据权利要求1所述的制备晶体管T型纳米栅的方法，其特征在 于，所述步骤A之前进一步包括清洗外延片，在130度的真空烘箱内将六甲基二硅氨烷HMDS蒸发 在清洗干净的外延片上，用于增加外延片与胶的粘附性。3、 根据权利要求2所述的制备晶体管T型纳米栅的方法，其特征在 于，所述清洗外延片的步骤包括先用丙酮冲洗，再用乙醇冲洗，然后用去离子水冲洗，如此反复至少 6次，最后用氮气吹干。4、 根据权利要求1所述的制备晶体管T型纳米栅的方法，其特征在 于，所述易于实现去胶和剥离的第一层电子束胶和第三层电子束胶为PMGI电子束胶，或为LOR胶。5、 根据权利要求1所述的制备晶体管T型纳米栅的方法，其特征在 于，步骤A中所述第一层电子束胶在前烘前的厚度为300至700埃，典型 值为500埃；在前烘后的厚度为200至600埃，典型值为300埃；前烘条 件为在180度烘箱中烘6分钟。6、 根据权利要求1所述的制备晶体管T型纳米栅的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亮，张海英，刘训春，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]