[发明专利]一种制作200nm栅长GaAs基MHEMT器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物半导体器件技术领域，特别是指一种利用电子束光刻技术制作200nm栅长GaAs基MHEMT器件的方法。

背景技术

近年来，微波/毫米波高速数据传输和宽带应用的需要日益增长，例如高速光纤传输系统(40Gbit/s)，微波点对点无线电通信系统，本地多点分配业务，Ka波段的卫星通信，77GHz的汽车防撞雷达等领域，极大地推动了微电子产业的进步。

GaAs基赝配高电子迁移率晶体管(pseudomorphic high electronmobility transistor，PHEMT)和InP基高电子迁移率晶体管(high electronmobilitytransistor，HEMT)已被公认在微波/毫米波低噪声、高功率应用领域具有很大的优势。

GaAs工艺较为成熟，已有代工厂(foundry)提供加工业务。PHEMT沟道In组分一般不超过25％，而InP基HEMT由于InGaAs沟道的In组分可以达到53％，具有更高的电子迁移率和二维电子气密度，所以器件性能比GaAs基PHEMT更为优越。然而，InP衬底较脆易碎、芯片尺寸小、工艺加工难度大，导致难以大批量生产，且生产成本昂贵。

GaAs基应变高电子迁移率晶体管(metamorphic high electron mobilitytransistor，MHEMT)是指在GaAs衬底上生长InP基HEMT的外延结构。通过In组分渐变的缓冲层减缓GaAs衬底与外延结构之间的应力，MHEMT结合了InP基HEMT优越的器件性能和成熟的GaAs大尺寸芯片加工工艺的优点，在毫米波频率范围内的低噪声、高功率领域有着非常重要的应用价值。

MHEMT器件的电流增益截止频率(f_T)和最大振荡频率(f_max)主要受栅长的影响。随着器件特征尺寸向深亚微米方向的发展，常规的光学光刻技术已无法适应新的光刻工艺要求。为了实现深亚微米的栅线条，一方面，逐渐减小曝光波长，由紫外谱g线(436nm)→i线(365nm)→248nm→193nm→极紫外光(EUV)→X射线；另一方面，开发出离子束曝光、电子束曝光等非光学光刻技术，这其中，电子束光刻技术具有波长短、焦深长、分辨率高等优点。

1988年，首次报道了利用电子束光刻技术制备了120nm栅长GaAs基InAlAs/InGaAs MHEMT。最新的报道已制备出35nm T型栅的MHEMT器件，f_T和f_max分别达到440和520GHz。目前，国内在此领域的研究还处于起步阶段。已报道的MHEMT器件均采用光学光刻技术，栅长一般在1.0μm左右，这严重制约了MHEMT的器件性能，限制了MHEMT在高频领域的应用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种利用电子束光刻技术制作200nm栅长GaAs基MHEMT器件的方法，以制作出T型栅结构GaAs基MHEMT器件，获得优越的直流、高频和功率性能，为进一步研究高性能GaAs基MHEMT器件奠定基础。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种制作200nm栅长GaAs基MHEMT器件的方法，该方法包括：

在MHEMT材料外延结构上制备源漏电极；

在制备了源漏电极的MHEMT材料外延结构上对有源区进行腐蚀隔离，形成隔离台面；

采用三层涂胶工艺，利用电子束光刻技术，制作出200nm的T型栅，并采用柠檬酸系溶液腐蚀栅槽，蒸发Ti/Pt/Au作为栅极金属；

光刻布线，蒸发布线金属Ti//Au，丙酮浸泡剥离，完成200nm栅长GaAs基MHEMT器件的制作；

上述方案中，所述在MHEMT材料外延结构上制备源漏电极的步骤包括：在MHEMT材料外延结构上涂胶原胶AZ5214，3500转/分，涂1分钟，原胶AZ5214的涂敷厚度约为1.6μm，95℃热板，90秒，源漏版，小机器曝光20秒左右，AZ5214显影液显60s左右，水冲洗，打底胶30秒，在腐蚀液H₃PO₄∶H₂O＝1∶15中漂20秒去除氧化层，进行丙酮剥离；然后蒸发Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au源漏电极金属，经常规剥离工艺和合金后，形成欧姆接触的源漏电极。