一种功率电子开关器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种高电子迁移率晶体管器件的制作方法，包括下列步骤：(a)在一个衬底上涂布一层光刻胶；(b)烘干该层光刻胶；(c)用一束平行光照射该层光刻胶，其中该束平行光在其横截面上的分布是：其中心部分的光强大于外围部分的光强；(d)对上述光刻胶层予以显影处理，由此光刻胶层受到所述光束中心部分照射的部位形成一个深至衬底的深槽，而受到所述光束外围部分照射部位形成一个深度小于所述深槽的浅槽；(e)用化学气相沉积工艺向所述光刻胶层沉积多晶硅栅电极材料，由此在所述深槽和浅槽内形成一个“T”形栅电极图形；(f)利用等离子体氧气灰化工艺去除上述光刻胶层以及沉积在所述“T”形栅电极图形之外的栅电极材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor,即HEMT)器件及制作方法，特别是栅电极材料由导电无机材料构成，T型栅电极采用涂布一次光刻胶和一次曝光光刻工艺完成的器件及其制造方法。
技术介绍
高电子迁移率晶体管(HEMT)具有速度快、耐压高、截止高频高、环境稳定性好等优点。随着器件尺寸的减小和频率的提高，T型栅电极结构广泛应用于HEMT器件。现有技术的T型栅电极结构制作方法的一种方法是采用涂布三层不同感光特性 光刻胶和电子束曝光方法形成T型栅电极的上半部分12、过渡部分13和下半部分11，图I是这种制作方法的栅槽结构示意图。再沉积金属栅极，剥离光刻胶和栅电极不需要的部分，形成T型栅电极。现有技术的另一种方法是先涂布一层光刻胶，采用X射线的方法制作T型栅电极的下半部分11，接着涂布一层光刻胶，采用光学光刻方法制作T型栅电极的上半部分12，图2是这种制作方法的栅槽结构示意图。再沉积栅金属，剥离光刻胶和栅电极不需要的部分，形成T型栅电极。上述这些方法需要多次涂布光刻胶，增加了工艺步骤，而且剥离技术采用的液体溶剂和超声波方法在剥离T型栅电极下半部分光刻胶的过程中很容易影响到T型栅电极上半部分，还有HEMT器件在高压、高频、高温工作中，栅电极的金属材料很容易扩散到下面的半导体层，影响器件的性能，甚至失效。图I是现有技术的第一种制作方法的栅槽结构示意图，其中I为衬底，11为T型栅电极下半部分，12为T型栅电极上半部分，13为T型栅电极过渡部分。这三个部分分别由三层光刻胶形成。图2是现有技术的第二种制作方法的栅槽结构示意图，其中I为衬底，11为T型栅电极下半部分，12为T型栅电极上半部分。这两个部分分别由二层光刻胶形成。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制作工艺简单，生产效率高的HEMT器件及制造方法。本专利技术的另一个目的是提供一种工作性能稳定的HEMT器件及制造方法。为实现上述一个或多个目的，本专利技术提供一种高电子迁移率晶体管器件的制作方法，包括下列步骤 (a)在一个衬底上涂布一层光刻胶； (b)烘干该层光刻胶； (C)用一束平行光照射该层光刻胶，其中该束平行光在其横截面上的分布是其中心部分的光强大于外围部分的光强； (d)对上述光刻胶层予以显影处理，由此光刻胶层受到所述光束中心部分照射的部位形成一个深至衬底的深槽，而受到所述光束外围部分照射部位形成一个深度小于所述深槽的浅槽； (e)用化学气相沉积工艺向所述光刻胶层沉积多晶硅栅电极材料，由此在所述深槽和浅槽内形成一个“T”形栅电极图形； (f)利用等离子体氧气灰化工艺去除上述光刻胶层以及沉积在所述“T”形栅电极图形之外的栅电极材料。本专利技术的具有如下有益效果在本专利技术所述的器件中，栅电极材料由导电无机材料构成，避免了现有工艺中构成栅电极的金属材料很容易扩散到下面的半导体导电层的缺点，提高了器件工作的稳定性、可靠性。在本专利技术所述的制作方法中，T型栅电极采用涂布一次光刻胶和一次曝光光刻工艺完成，制作工艺简单，能有效地减少器件制备的单位时间，提高生产效率。 在本专利技术所述的制作方法中，采用氧气灰化(O2 Ashing)的方法去除光刻胶和栅电极图形不需要的部分，可以避免现有工艺的剥离技术采用的液体溶剂和超声波方法在剥离T型栅电极下半部分光刻胶的过程中容易影响到T型栅电极上半部分的缺点。同时，如果氧气灰化(O2 Ashing)在制作栅电极材料的CVD或者PVD腔体内进行，能有效地减少器件制备的单位时间，提高生产效率。附图说明图I为现有技术的第一种制作方法的栅槽结构示意图。图2是现有技术的第二种制作方法的栅槽结构示意图。图3为根据本专利技术的第一种实施方式的栅槽结构示意图。图4为根据本专利技术的第二种实施方式的制作方法示意图。具体实施例方式下面结合附图描述本专利技术的具体实施方式。实施方式一衬底I的制作工艺包括采用金属氧化物化学气相沉积的方法在蓝宝石基片的(0001)面上生长氮化镓铝和氮化镓的异质结，异质结具体结构由下而上依次为2微米未掺杂氮化镓外延层，5纳米未掺杂氮化镓铝隔离层，12纳米硅掺杂氮化镓铝层，5纳米未掺杂氮化镓铝帽层。图3为根据本实施例的一种实施方式的HEMT器件的制作工艺结构图。本实施例的HEMT的制作过程(101)在衬底I上涂布一层光刻胶AZ1500 (用于形成下半部分11和上半部分12)，厚度为3微米,在热板上烘烤50秒(即烘干)。采用半透过率光刻版(Half tone mask)的半透光部分21，通过曝光和显影，制作T型栅电极光刻胶图形的上半部分12，同时通过以上光刻版的全透光部分22制作T型栅电极光刻胶图形的下半部分11，显影液为浓度2. 38%的氢氧化四甲铵溶液，显影时间30秒，见图3(1)。(102)图3(2)为栅槽结构示意图，包括衬底1，T型栅电极下半部分11，T型栅电极上半部分12。(103)通过化学气相沉积工艺制作重掺杂的多晶娃栅电极材料21,由于T型栅电极光刻胶图形的上半部分12为倒梯形结构，重掺杂多晶硅栅电极材料在这个倒梯形结构的边缘呈不连续，如图3(3)所示。(104)在不破坏化学气相沉积设备真空的情况下，通入氧气(O2)，利用等离子体进行氧气灰化(O2 ashing)工艺，去除光刻胶和栅电极图形不需要的部分，如图3(4)所示。实施方式二衬底的制作工艺同实施例一。 (201)在衬底上涂布一层光刻胶AZ1500(用于形成下半部分11和上半部分12)，厚度为3微米,在热板上烘烤50秒。采用半透过率光刻版(Half tone mask)的半透光部分21，通过曝光和显影的方法制作T型栅电极光刻胶图形的上半部分12，上半部分12为倒梯形结构，同时通过以上光刻版的全透光部分22制作T型栅电极光刻胶图形的下半部分11，显影液为浓度2. 38%的氢氧化四甲铵溶液，显影时间30秒，见图3 (I)。(202)图3(2)为栅槽结构示意图，包括衬底1，T型栅电极下半部分11，T型栅电极上半部分12。(203)通过派射(Sputter)工艺制作氧化锌(ZnO)栅电极材料21,由于T型栅电极光刻胶图形的上半部分12为倒梯形结构，氧化锌栅电极材料在这个倒梯形结构的边缘呈不连续，如图3(3)所示。(204)在不破坏Sputter设备真空的情况下,通入氧气(O2),利用等离子体进行氧气灰化(O2 ashing)工艺，去除光刻胶和栅电极图形不需要的部分，如图3(4)所示。实施方式三衬底的制作工艺同实施例一。(301)在衬底上涂布一层光刻胶AZ1500 (用于形成下半部分11和上半部分12),厚度为3微米,在热板上烘烤50秒。采用干涉条纹灰度光刻版(Gray tone mask)的干涉条纹灰度部分21，通过光刻和显影的方法制作T型栅电极光刻胶图形的上半部分12，上半部分12为倒梯形结构，同时通过以上光刻版的全透光部分22制作T型栅电极光刻胶图形的下半部分11，显影液为浓度2. 38%的氢氧化四甲铵溶液，显影时间30秒，见图4(1)。(302)图4(2)为栅槽结构示意图，包括衬底1，T型栅电极下半部分11，T型栅电极上半部分12。(303)通过派射(Sputter)艺制作氧化锌(ZnO)栅电极材料21,由于T型栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高电子迁移率晶体管器件的制作方法，包括下列步骤：(a)在一个衬底上涂布一层光刻胶；(b)烘干该层光刻胶；(c)用一束平行光照射该层光刻胶，其中该束平行光在其横截面上的分布是：其中心部分的光强大于外围部分的光强；(d)对上述光刻胶层予以显影处理，由此光刻胶层受到所述光束中心部分照射的部位形成一个深至衬底的深槽，而受到所述光束外围部分照射部位形成一个深度小于所述深槽的浅槽；(e)用化学气相沉积工艺向所述光刻胶层沉积多晶硅栅电极材料，由此在所述深槽和浅槽内形成一个“T”形栅电极图形；(f)利用等离子体氧气灰化工艺去除上述光刻胶层以及沉积在所述“T”形栅电极图形之外的栅电极材料。

【技术特征摘要】
1.一种高电子迁移率晶体管器件的制作方法，包括下列步骤 (a)在ー个衬底上涂布ー层光刻胶； (b)烘干该层光刻胶； (C)用一束平行光照射该层光刻胶，其中该束平行光在其横截面上的分布是其中心部分的光強大于外围部分的光强； (d)对上述光刻胶层予以显影处理，由此光刻胶层受到所述光束中心部分照射的部位形成ー个深至衬底的深槽，而受到所述光束外围部分照射部位形成ー个深度小于所述深槽的浅槽； (e)用化学气相沉积エ艺向所述光刻胶层沉积多晶硅栅电极材料，由此在所述深槽和浅槽内形...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙润光，刘宏宇，
申请(专利权)人：孙润光，
类型：发明
国别省市：