[发明专利]一种功率电子开关器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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1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1是现有技术的第一种制作方法的栅槽结构示意图，其中1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1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。

发明内容

本发明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。

本发明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，本发明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。

本发明的具有如下有益效果：

在本发明所述的器件中，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。

在本发明所述的制作方法中，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。

在本发明所述的制作方法中，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1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为根据本发明的第一种实施方式的栅槽结构示意图。

图4为根据本发明的第二种实施方式的制作方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图描述本发明的具体实施方式。

实施方式一