[发明专利]实现单片集成GaAs基E/D MHEMT的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物半导体材料、器件及电路技术领域，尤其涉及一种实现单片集成砷化镓(GaAs)基增强/耗尽型高电子迁移率晶体管(E/D MHEMT)的方法。

背景技术

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MHEMT结构，即在GaAs衬底上外延InP基HEMT的外延结构。这样，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、低噪声性能。

常规的GaAs基MHEMT外延结构均为耗尽型。单片集成E/DMHEMT可以实现直接耦合场效应晶体管逻辑(DCFL)，可以用于高速逻辑电路；同时利用E/D MHEMT，也可以将射频前端(低噪放、功放、开关)实现单片集成，降低芯片面积。

因此，单片集成E/D MHEMT技术正成为高速数字电路和射频微波电路的一个研究热点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现单片集成GaAs基E/D MHEMT的方法，以达到利用常规耗尽型高电子迁移率晶体管(D MHEMT)外延材料实现单片集成GaAs基E/D MHEMT的目的。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种实现单片集成GaAs基E/DMHEMT的方法，该方法利用常规D MHEMT外延材料，在常规DMHEMT外延材料上依次进行如下工艺步骤：

源漏制作、台面隔离、增强栅光刻、增强型栅槽腐蚀、蒸发Pt/Ti/Pt/Au作为增强型栅金属、耗尽型栅光刻、耗尽型栅槽腐蚀、蒸发Ti/Pt/Au作为耗尽型栅金属、退火处理、金属布线和金属剥离，实现单片集成砷化镓基增强/耗尽型MHEMT。

上述方案中，所述进行源漏制作的步骤包括光刻、蒸发和合金，具体制备过程依次如下：涂HMDS、匀胶AZ5214、前烘、1#源漏阳版光刻，曝光，反转90秒，泛曝光3分钟30秒，显影60秒、打底胶60秒、漂洗20秒，蒸发Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au，其中，Ni为4纳米，Ge为4纳米，Au为66纳米，Ge为8纳米，Ni为3纳米，Au为220纳米，然后进行丙酮剥离，并在280℃下合金1分钟。

上述方案中，所述进行台面隔离的步骤包括光刻和腐蚀，具体制备过程依次如下：涂HMDS、匀胶9912、前烘、2#台面隔离阳版光刻，曝光，显影60秒、坚膜90秒、打底胶120秒、台面隔离湿法腐蚀直至漏电流降为纳安量级、测试隔离效果、去胶清洗。

上述方案中，所述进行增强栅光刻的步骤，具体制备过程依次如下：涂HMDS、匀胶AZ5206、前烘、3#增强栅版光刻，曝光，反转90秒，泛曝光3分钟，显影50秒、清洗、吹干。

上述方案中，所述进行增强型栅槽腐蚀的步骤，具体制备过程依次如下：坚膜90秒、打底胶60秒、湿法腐蚀栅槽。

上述方案中，所述蒸发Pt/Ti/Pt/Au作为增强型栅金属的步骤，具体制备过程依次如下：漂洗、蒸发增强栅金属Pt/Ti/Pt/Au，其中，Pt为4纳米，Ti为50纳米，Pt为80纳米，Au为220纳米，然后进行丙酮剥离、去胶清洗。

上述方案中，所述进行耗尽型栅光刻的步骤，具体制备过程依次如下：涂HMDS、匀胶AZ5206、前烘、4#增强栅版光刻，曝光，反转90秒，泛曝光3分钟，显影50秒、清洗、吹干。

上述方案中，所述进行耗尽型栅槽腐蚀的步骤，具体制备过程依次如下：坚膜90秒、打底胶60秒、湿法腐蚀栅槽。

上述方案中，所述蒸发Ti/Pt/Au作为耗尽型栅金属的步骤，具体制备过程依次如下：漂洗、蒸发耗尽栅金属Ti/Pt/Au，其中，Ti为50纳米，Pt为80纳米，Au为220纳米，然后进行丙酮剥离、去胶清洗。

上述方案中，所述进行退火处理的步骤，具体制备过程依次如下：在280℃温度下，对增强型栅金属Pt/Ti/Pt/Au进行退火处理，退火时间18分钟。