[发明专利]在磷化铟衬底上制备T型栅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物半导体技术领域，尤其涉及一种在磷化铟衬底上制备T型栅的方法。

背景技术

栅的制备是高电子迁移率晶体管(HEMT)器件制作工艺中最关键的工艺。由于栅长大小直接决定了HEMT器件的频率、噪声等特性，栅长越小，器件的电流截止频率(f_T)和功率增益截止频率(f_max)越高，器件的噪声系数也越小，人们通过不断减小高电子迁移率晶体管(HEMT)器件的栅长来得到更好特性的器件。

随着栅长缩短，栅电阻增大，当栅长减至0.5μm以下时，栅电阻的微波损耗使增益衰减比较严重。因此要在栅金属的顶部构筑大的金属截面，从而形成T形栅的制作方法。

目前国际上制作T型栅的方法大体上分为有介质辅助支撑和无介质辅助支撑两类。介质辅助支撑的T型栅机械稳定，T型栅不易倒塌，介质薄膜增大了栅源间的寄生电容，同时也削弱了高频性能。而且介质辅助支撑的T型栅制作过程相对复杂，对设备的依赖比较大，需要RIE设备在介质上刻蚀小细线条，且要两次电子束曝光，条件复杂。Akira Endoh等人2001年利用该技术成功制作出50纳米栅长的HEMT，获得了395GHz的电流增益截止频率，540GHz的最大可获取功率截止频率。同时为解决T型栅栅脚过细的机械稳定性问题，Kang-SungLee等人2007年放弃辅助支撑的介质层，利用折线型T型栅脚，成功制作出35纳米的GaAs基HEMT，获得了440GHz的电流增益截止频率，520GHz的最大可获取功率截止频率。传统的无介质辅助支撑的T型栅工艺制作工艺相对简单，只需用到湿法腐蚀和电子束工艺。制作T型栅，常用到常规两层MPR/PMMA结构，常规三层PMMA/P(MMA-MAA)/PMMA结构，ZEP/PMGI/ZEP结构，PMMA/PMGI/PMMA复合胶结构，ZEP520/PMGI/ZEP520结构和四层PMGI/ZEP520/PMGI/ZEP520结构，分别采取一次电子束曝光、两次电子束曝光和混合曝光的方法来获取细栅线条。

发明内容

本发明的目的之一在于以克服目前高电子迁移率晶体管(HEMT)T型纳米栅制备时存在的不足，提供一种在磷化铟衬底上制备T型栅的方法。

根据本发明的一个方面提供一种在磷化铟衬底上制备T型栅的方法按如下步骤：

A、清洗磷化铟衬底外延片，在真空烘箱内将六甲基二硅氨烷(HMDS)蒸发在清洗后的外延片上；

B、在上述外延片上匀第一层电子束胶PMGI，然后前烘；

C、在上述第一层电子束胶PMGI上匀第二层电子束胶ZEP520A，然后前烘；

D、在上述第二层电子束胶ZEP520A上匀第三层电子束胶PMGI，然后前烘；

E、在上述第三层电子束胶上匀第四层电子束胶PMMA，然后前烘；

F、将上述匀有四层束胶层的外延片进行电子束曝光；

G、对上述曝光处理后的外延片的各层依次进行显影；

H、对上述显影后的外延片进行腐蚀栅槽，蒸发栅金属并剥离，即形成晶体管T型纳米栅。

通过本发明提供的制备T型栅的方法可作出极小尺寸的纳米栅线条，且制作过程只需一次电子束曝光，且不需对准，可靠性强，不需要生长和刻蚀介质，大大减小了工艺难度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的PMGI/ZEP520A/PMGI/PMMA四层电子束胶结构和一次电子束曝光和显影后制备的T型栅形貌图；

图2为本发明实施例提供的PMGI/ZEP520A/PMGI/PMMA四层电子束胶结构制备的T形状栅形貌；

图3为本发明实施例提供的工艺流程图。

本发明目的、功能及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本发明的目的、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，对本发明进一步详细说明。

如图3所示，图3为本发明提供的一种在磷化铟衬底上制备T型栅的方法总体技术方案的实现流程图，该方法包括以下步骤：

步骤301、清洗磷化铟衬底外延片，先用丙酮冲洗，再用乙醇冲洗，然后用去离子水冲洗，如此反复至少7次，最后用氮气吹干，吹干后将其在120度的真空烘箱内将六甲基二硅氨烷(HMDS)蒸发在清洗后的外延片上，待用。

步骤302、将上述外延片上匀一层易于实现去胶和剥离的第一层电子束胶PMGI，然后在180度烘箱中前烘6分钟。前烘后第一层电子束胶PMGI的厚度典型值为400埃。