一种GaNHEMTBCB介质双层栅制作方法技术

本发明专利技术公开了一种GaN HEMT BCB介质双层栅制作方法，属于半导体技术领域，包括如下步骤：在晶圆表面采用金属剥离工艺制作源漏欧姆接触电极，在晶圆表面旋涂BCB介质；经光刻后显影、高温固化形成BCB介质层，完成栅根制作；晶圆经过灰化、清洗后，在晶圆表面旋涂两层电子束光刻胶，两层电子束光刻胶具有不同灵敏度；通过电子束曝光进行T型栅光刻，显影后形成T型栅双层结构；利用电子束蒸发设备，在晶圆表面蒸发栅极金属；BCB介质剥离工艺剥离晶圆表面其他位置的光刻胶完成双T型栅制作，通过选用BCB介质的双T型栅结构，不仅有效降低了器件的电流崩塌效应，而且降低了栅寄生电容和电阻，改善了器件功率和频率特性。改善了器件功率和频率特性。改善了器件功率和频率特性。

【技术实现步骤摘要】
一种GaN HEMT BCB介质双层栅制作方法


[0001]本专利技术属于半导体
，尤其涉及一种GaN HEMT BCB介质双层栅制作方法。

技术介绍

[0002]GaN HEMT器件作为三代半导体器件，其固有的物理性质使其非常适合高频、高功率等应用。氮化镓材料具备禁带宽度大、电子饱和速率高、临界击穿电场高和抗辐射能力强等优异特征，因此，基于氮化镓材料的高电子迁移率晶体管，被广泛应用于新一代高功率、高频率的固态微波功率器件制造。
[0003]传统的GaN HEMT栅结构，采用氮化硅结构，在制作完源漏金属(S/D)的晶圆表面，采用PECVD方法淀积SiN，再通过光刻掩膜、刻蚀氮化硅形成介质栅槽结构，最后通过光刻、蒸发、剥离形成介质栅。但是，专利技术人认为，由于氮化硅材料介电常数大，PECVD淀积的SiN介质致密度较低，对电流崩塌效应的抑制作用有限，对提高器件的输出功率不利；氮化硅结构的GaN HEMT结构，由于氮化硅介质的存在，GaN HEMT栅就不可避免地存在寄生电容，称为栅寄生电容。不仅降低芯片的响应速度，而且也对芯片的可靠性构成严重威胁，导致器件栅寄生电容大，高频特性会变差，为此，需要设计出一种GaN HEMT BCB介质双层栅制作方法。
[0004]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强理解本公开的背景，并且因此可以包括不构成现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]专利技术人通过研究发现，由于氮化硅材料介电常数大，导致器件栅寄生电容大，存在高频特性会变差。
[0006]鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种GaN HEMT BCB介质双层栅制作方法，具体技术方案如下：一种GaN HEMT BCB介质双层栅制作方法，包括如下步骤：在晶圆表面采用金属剥离工艺制作源漏欧姆接触电极，在晶圆表面旋涂BCB介质；经光刻后显影、高温固化形成BCB介质层，完成栅根制作；晶圆经过灰化、清洗后，在晶圆表面旋涂两层电子束光刻胶，两层电子束光刻胶具有不同灵敏度，下层电子束光刻胶的灵敏度低于上层电子束光刻胶的灵敏度；通过电子束曝光进行T型栅光刻，显影后形成T型栅双层结构；利用电子束蒸发设备，在晶圆表面蒸发栅极金属；BCB介质剥离工艺剥离晶圆表面其他位置的光刻胶完成双T型栅制作，通过电子束曝光进行T型栅光刻，显影后形成T型栅双层结构；利用电子束蒸发设备，在晶圆表面蒸发栅极金属；BCB介质剥离工艺剥离晶圆表面其他位置的光刻胶完成双T型栅制作，通过选用BCB介质的双T型栅结构，不仅有效降低了器件的电流崩塌效应，而且降低了栅寄生电容和电阻，改善了器件功率和频率特性。
[0007]在本公开的一些实施例中，所述将晶圆表面经过涂覆光致抗蚀剂、曝光、显影后，以具有一定图形的光致抗蚀剂膜为掩模，带胶蒸发所需的金属，然后在去除光致抗蚀剂的同时，把胶膜上的金属一起剥离干净，在晶圆上只剩下原刻出图形的源漏金属，完成源漏欧
姆接触电极制作。
[0008]在本公开的一些实施例中，所述电子束光刻胶为PMMA光刻胶。
[0009]相比较现有技术而言，本专利技术具有以下有益效果：通过选用BCB介质的双T型栅结构，不仅有效降低了器件的电流崩塌效应，而且降低了栅寄生电容和电阻，改善了器件功率和频率特性；BCB介质的引入也提升了GaN HEMT器件的抗湿气能力，相比于传统的氮化硅介质栅，可靠性等方面也有很大提升。
附图说明
[0010]图1为本公开的工艺流程中已制备欧姆接触的晶圆；图2为本公开的工艺流程中旋涂BCB介质烘烤后示意图；图3为本公开的工艺流程中BCB介质光刻、显影、固化后示意图；图4为本公开的工艺流程中旋涂两层电子束光刻胶后的示意图；图5为本公开的工艺流程中电子束光刻并显影的示意图；图6为本公开的工艺流程中蒸镀栅极金属的示意图；图7为本公开的工艺流程中去除光刻胶后，完成栅极制作的示意图；图中标号说明：1、源极欧姆接触；2、漏极欧姆接触；3、晶圆；4、BCB介质；5、电子束光刻胶Ⅰ；6、电子束光刻胶Ⅱ；7、栅极。
具体实施方式
[0011]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0012]本文中为部件所编序号本身，Ⅰ、Ⅱ，仅用于区分所表述的对象，不具有任何顺序或技术含义。在本申请的描述中，需要理解的是，方位术语“上”“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简要描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0013]如附图部分的图1至图7所示，公开出一种GaN HEMT BCB介质双层栅制作方法，包括如下步骤：如图1，在晶圆3表面采用金属剥离工艺制作源漏欧姆接触电极，将晶圆3表面经过涂覆光致抗蚀剂、曝光、显影后，以具有一定图形的光致抗蚀剂膜为掩模，带胶蒸发所需的金属，然后在去除光致抗蚀剂的同时，把胶膜上的金属一起剥离干净，在晶圆3上只剩下原刻出图形的源漏金属，完成源漏欧姆接触电极制作，即源极欧姆接触1和漏极欧姆接触2，如图2，在晶圆3表面旋涂BCB介质4；如图3，经光刻后显影、高温固化形成BCB介质层，完成栅根制作；如图4，晶圆3经过灰化、清洗后，在晶圆3表面旋涂两层电子束光刻胶，两层电子束光刻胶具有不同灵敏度，下层电子束光刻胶的灵敏度低于上层电子束光刻胶的灵敏度，即电子束光刻胶Ⅰ5和电子束光刻胶Ⅱ6，所述的电子束光刻胶为PMMA光刻胶；如图5，通过电子束曝光进行T型栅光刻，显影后形成T型栅双层结构；如图6，利用电子束蒸发设备，在晶圆表面蒸发栅极金属；如图7，通过剥离工艺剥离晶圆表面其他位置的光刻胶完成双T型栅制作。
[0014]本公开的原理是，由于氮化硅介质的存在，GaN HEMT栅就不可避免地存在寄生电容，称为栅寄生电容。不仅降低芯片的响应速度，而且也对芯片的可靠性构成严重威胁，栅寄生电容的公式为：C=εA/d其中，ε为电解质的介电常数，A为电极材料的截面积，d为极板间的距离。
[0015]由上式可知，在栅结构不变的情况下，减小电介质的介电常数ε，可以有效减小电容值。所以，GaN HEMT栅结构中，选取低介电常数的一种介质替代氮化硅，可以减小栅寄生电容。苯并环丁烯（BCB）具有较低的介电常数，较低的介电损耗，较高的热稳定性能和化学稳定性，较低的吸湿性，优良的加固性能等。
[0016]表1 几种常见介质的介电常数BCBSi3N4SiO2介电常数2.5～2.66～94～5本公开中GaN HEMT栅的结构选用BCB介质栅结构，相比于传统的SiN制备工艺，工艺步骤少，经曝光工艺、显影工艺完成材料图案化转移，经高温固化后形成介质层，在常规介质T型栅制备的基础上进行了优化改进，采用双T型栅结构，不仅有效降低了器件的电流崩塌效应，同时有效降低了栅极7寄生电容和电阻，改善了器件功率和频率特性，提升了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaN HEMT BCB介质双层栅制作方法，其特征在于，包括如下步骤：在晶圆（3）表面采用金属剥离工艺制作源漏欧姆接触电极，在晶圆（3）表面旋涂BCB介质（4）；经光刻后显影、高温固化形成BCB介质层，完成栅根制作；晶圆（3）经过灰化、清洗后，在晶圆（3）表面旋涂两层电子束光刻胶，两层电子束光刻胶具有不同灵敏度，下层电子束光刻胶的灵敏度低于上层电子束光刻胶的灵敏度；通过电子束曝光进行T型栅光刻，显影后形成T型栅双层结构；利用电子束蒸发设备，在晶圆表面蒸发栅极金属；通过剥离工艺...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈付磊，
申请(专利权)人：徐州金沙江半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：