单片集成增强/耗尽型GaAs MHEMT环形振荡器的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种单片集成Ｅ／Ｄ　ＧａＡｓ　ＭＨＥＭＴ环形振荡器的制作方法，包括：对源漏进行光刻，蒸发Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ形成欧姆接触，实现源漏的制备；采用湿法腐蚀形成隔离台面，采用分步栅工艺，挖栅槽，分别蒸发Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ和Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ分步形成增强型栅极和耗尽型栅极，实现栅极的制备；采用ＰＥＣＶＤ生长一层ＳｉＮ介质，溅射ＮｉＣｒ合金制作电阻；刻孔，蒸发一次布线金属，再长介质ＳｉＮ，再进行光刻二次布线Ｔｉ／Ａｕ；常规金属剥离形成金属图形。利用本发明专利技术，采用改良的Ｅ／ＤＭＨＥＭＴ工艺技术，制备出性能良好的ＭＨＥＭＴ　９阶和１５阶环型振荡器，对Ｅ／Ｄ　ＭＨＥＭＴ制备工艺技术进行了验证，确保了内部器件特性的测量更精确。

Fabrication method of monolithic integrated enhancement / depletion type GaAs MHEMT ring oscillator

The invention discloses a monolithic integrated E / D GaAs MHEMT ring oscillator manufacturing method, including: the source and drain of lithography, the evaporation of Ti / Pt / Au ohmic contact, realize the preparation of source and drain; formed by wet etching isolation table, step by step gate process, dig gate, Pt / evaporation respectively. Ti / Pt / Au and Ti / Pt / Au step form enhanced gate and gate depletion, the gate is prepared; a layer of SiN growth medium by PECVD, sputtering NiCr alloy produced resistance moment; a metal wiring hole, evaporation, and long medium SiN, and two Ti / Au wiring lithography the conventional metal forming metal pattern stripping. The invention adopts E / DMHEMT technology improved, prepared by the good performance of the MHEMT 9 order and 15 order ring oscillator, preparation technology was verified on E / D MHEMT system, to ensure that the measurement characteristics of internal components is more accurate.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化合物半导体器件
，特别是指一种利用GaAs 基E/D MHEMT环形振荡器的制作方法。
技术介绍
高电子迁移率晶体管(HEMT)具有高频、高速、高功率增益和 低噪声系数的特点，因而大量应用于军事、太空和民用通讯领域。如 毫米波雷达、电子战、智能装备、卫星通讯和辐射天文学等。GaAs基HEMT主要应用于Ka波段以下，而InP基HEMT在更高 的W波段仍具有高增益和低噪声性能，但是InP基HEMT的不足之处 在于 一是源漏击穿电压低，输出功率小，制约了其在微波功率放大 器电路上的应用；二是InP衬底易碎，晶片尺寸小，价格高昂，加工 成本高。GaAs基应变高电子迁移率晶体管(MHEMT)结构，即在GaAs 衬底上外延InP基HEMT的外延结构，对InP基HEMT是一种很好的 替代外延结构，既可以利用GaAs衬底成熟的制备工艺，降低了制备成 本；同时也可以获得与InP基HEMT相近的高频、高速性能。目前， 采用E/DMHEMT形式的DCFL逻辑电路由于具有低功耗，单一电源， 易于设计等优点，在国际上引起了广泛的关注，是制造LSI及VLSI 电路的基础。但目前国内MHEMT工艺并不成熟，尤其是增强型 MHEMT器件的域值电压(Vth)无法达到正值，内部器件特性的测量 无法精确，导致DCFL失效。因此，E/D MHEMT工艺成熟度有待验 证。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种单片集成增强/耗尽型(E/D) GaAsMHEMT环形振荡器的制作方法， 以采用改良的E/D MHEMT工艺技术，制备出性能良好的MHEMT 9 阶和15阶环型振荡器，对E/DMHEMT制备工艺技术进行验证，确保 内部器件特性的测量更精确。(二)技术方案 为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的 一种单片集成E/D GaAs MHEMT环形振荡器的制作方法，该方法 包括.，对源漏进行光刻，蒸发Ti/Pt/Au形成欧姆接触，实现源漏的制备； 采用湿法腐蚀形成隔离台面，采用分步栅工艺，挖栅槽，分别蒸发Pt/Ti/Pt/Au和Ti/Pt/Au分步形成增强型栅极和耗尽型栅极，实现栅极的制备；釆用PECVD生长一层SiN介质，溅射NiCr合金制作电阻； 刻孔，蒸发一次布线金属，再长介质SiN，再进行光刻二次布线 Ti/Au;常规金属剥离形成金属图形，完成单片集成E/D GaAs MHEMT环 形振荡器的制作。上述方案中，所述对源漏进行光刻的步骤之前进一步包括对 GaAs基应变高电子迁移率晶体管外延片进行预处理。上述方案中，所述对GaAs基应变高电子迁移率晶体管外延片进行 预处理具体包括对GaAs基应变高电子迁移率晶体管外延片进行腐蚀 隔离，丙酮冲洗，乙醇清洗，水冲洗6遍，12(TC烘箱10分，13(TC走 程序，991原胶3000转/分，涂1分，厚度1.5pm， 95。C热板，90s，正 胶显影液显60s，水冲洗，吹干，打底胶RIE02，流量60sccm，功率 20W， 120秒，HCL : H20=1 : 10，漂10s，去除表面氧化层，测台阶 高度，采用腐蚀液H3P04:H202:H2O3:l:50进行腐蚀，腐蚀时间40s， 监测电流及岛高，漂酸，丙酮去胶，清洗，吹干。上述方案中，所述对源漏进行光刻，蒸发Ti/Pt/Au形成欧姆接触，实现源漏的制备，具体包括涂胶原胶AZ5214， 3500转/分，涂1分， 厚度1.6pm， 95。C热板，90s，源漏版，小机器曝光20秒，AZ5214显 影液显60s，水冲洗，打底胶30s， H3P04 : H20 =1 : 15，漂20s去除 氧化层，丙酮剥离，然后蒸发Ti/Pt/Au形成欧姆接触。上述方案中，所述实现栅极制备的步骤具体包括涂胶AZ5206， 3000转/分，涂1分，厚度1.4 (am, 95。C热板，90s，栅金属版，大机 器曝光2.1s，挖栅槽，柠檬酸双氧水=1 : 1，腐蚀InGaAs帽层，形 成增强耗尽型栅极，蒸发栅金属Pt/Ti/Pt/Au禾Q Ti/Pt/Au，在Ti/Pt/Au 中，Ti的厚度为500埃，Pt的厚度为800埃，Au的厚度为2200埃， 然后丙酮剥离，形成增强型栅极和耗尽型栅极。上述方案中，所述采用PECVD生长一层SiN介质的步骤中SiN 介质的厚度为2000埃。上述方案中，所述溅射NiCr合金制作电阻的步骤具体包括涂 AZ5214胶，4000转/分，60秒，1.5pm，热板95°C烘90秒，光刻， 反转，泛曝光，SP-3型磁控溅射机，溅射NiCr合金870埃。上述方案中，所述刻孔，蒸发一次布线金属，再长介质SiN，再进 行光刻二次布线Ti/Au的步骤包括在02氛围下进行等离子光刻RIE，流量60sccm，功率20W;光刻布线，蒸发第一次布线金属Ti/Au，剥离；采用PECVD生长厚度为3000埃的介质SiN，在SF6气体氛围下 进行等离子光刻进行二次刻孔，流量30sccm，功率30W;光刻布线，蒸发第二次布线金属Ti/Au，其中Ti的厚度为1000埃， Au的厚度为10000埃。(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、 利用本专利技术提供的这种单片GaAsE/DMHEMT环形振荡器的 制作方法，能够制作出性能良好的环形振荡器MMIC，成功的将增强 型MHEMT器件&耗尽型MHEMT器件集成于同一芯片内。2、 利用本专利技术提供的这种单片GaAsE/DMHEMT环形振荡器的6制作方法，使内部器件特性的测量更精确。3、 利用本专利技术提供的这种单片GaAsE/DMHEMT环形振荡器的 制作方法，对E/DMHEMT工艺成熟度进行验证，很好的证明了器件 E/D性能的良好，为制造LSI及VLSI电路打下基础。4、 利用本专利技术提供的这种单片GaAsE/DMHEMT环形振荡器的 制作方法，充分使用DCFL的优点，证明了增强型MHEMT器件的域 值电压(Vth)达到正值，反相性能良好。5、 本专利技术提供的这种单片GaAsE/DMHEMT环形振荡器的制作 方法，具有成效明显，工艺简单易行，经济适用和可靠性强的优点， 容易在微波、毫米波化合物半导体器件制作中采用和推广。附图说明图1为本专利技术的采用E/DMHEMT材料外延片的结构示意图； 图2为本专利技术提供的制作单片集成E/D GaAs MHEMT环形振荡器 的方法流程图3为依照本专利技术实施例制作单片集成E/D GaAs MHEMT环形振荡器的方法流程图4为依照本专利技术实施例制作的单片集成E/D GaAs MHEMT环形振荡器的器件剖面图5为本专利技术的采用E/DMHEMT技术实现的9阶环形振荡器芯 片照片；图6为本专利技术的采用E/D MHEMT技术实现的15阶环形振荡器芯 片照片；图7是环形振荡器产生的正弦RF信号的照片；其中，左侧为示波 器结果，右侧为频谱仪结果。具体实施例方式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，对本专利技术进一步详细说明。下面首先介绍本专利技术的实现原理本专利技术提供了一种单片制作E/D MHEMT环形振荡器的方法，该 电路由不同栅宽比的反相器构成。反相器基于DCFL逻辑，由一个增 强型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单片集成增强／耗尽型ＧａＡｓ　ＭＨＥＭＴ环形振荡器的制作方法，其特征在于，该方法包括：　对源漏进行光刻，蒸发Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ形成欧姆接触，实现源漏的制备；　采用湿法腐蚀形成隔离台面，采用分步栅工艺，挖栅槽，分别蒸发Ｐｔ／Ｔｉ ／Ｐｔ／Ａｕ和Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ分步形成增强型栅极和耗尽型栅极，实现栅极的制备；　采用ＰＥＣＶＤ生长一层ＳｉＮ介质，溅射ＮｉＣｒ合金制作电阻；　刻孔，蒸发一次布线金属，再长介质ＳｉＮ，再进行光刻二次布线Ｔｉ／Ａｕ；　常规金属 剥离形成金属图形。

【技术特征摘要】
1、一种单片集成增强/耗尽型GaAs MHEMT环形振荡器的制作方法，其特征在于，该方法包括对源漏进行光刻，蒸发Ti/Pt/Au形成欧姆接触，实现源漏的制备；采用湿法腐蚀形成隔离台面，采用分步栅工艺，挖栅槽，分别蒸发Pt/Ti/Pt/Au和Ti/Pt/Au分步形成增强型栅极和耗尽型栅极，实现栅极的制备；采用PECVD生长一层SiN介质，溅射NiCr合金制作电阻；刻孔，蒸发一次布线金属，再长介质SiN，再进行光刻二次布线Ti/Au；常规金属剥离形成金属图形。2、 根据权利要求1所述的单片集成增强/耗尽型GaAs MHEMT环 形振荡器的制作方法，其特征在于，所述对源漏进行光刻的步骤之前 进-一步包括对GaAs基应变高电子迁移率晶体管外延片进行预处理。3、 根据权利要求2所述的单片集成增强/耗尽型GaAs MHEMT环 形振荡器的制作方法，其特征在于，所述对GaAs基应变高电子迁移率 晶体管外延片进行预处理具体包括对GaAs基应变高电子迁移率晶体管外延片进行腐蚀隔离，丙酮冲 洗，乙醇清洗，水冲洗6遍，120。C烘箱10分，130。C走程序，991原 胶3000转/分，涂1分，厚度1.5|am， 95r热板，90s，正胶显影液显 60s，水冲洗，吹干，打底胶RIE 02，流量60sccm，功率20W， 120 秒，HCL:H20=1 : 10，漂10s，去除表面氧化层，测台阶高度，采用 腐蚀液H3P04:H202:H2O3:l:50进行腐蚀，腐蚀时间40s，监测电流及 岛高，漂酸，丙酮去胶，清洗，吹干。4、 根据权利要求1所述的单片集成增强/耗尽型GaAs MHEMT环 形振荡器的制作方法，其特征在于，所述对源漏进行光刻，蒸发Ti/Pt/Au 形成欧姆接触，实现源漏的制备，具体包括涂胶原胶AZ5214， 3500转/分，涂1分，厚度1.6|am， 95。C热板， 90s，源漏版，小机器曝光20秒，AZ5214显...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎明，张海英，徐静波，付晓君，
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]