[发明专利]一种深亚微米U型栅槽的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种深亚微米U型栅槽的制作方法，尤其是针对高频场效应晶体管(FET)，能有效降低器件源漏间，尤其是栅漏间的峰值电场，提高器件的击穿电压，减少器件漏电，提高器件效率。

背景技术

毫米波段功率放大器在军用、商用和消费领域具有巨大的应用前景。高频宽带无线通信技术、精确制导武器、远程雷达及空间通讯技术，工作频段从C、X波段逐渐向Ku、Ka等更高频段发展。

随着场效应晶体管(FET)工作频率的增加，对器件截止频率的要求也随之增加。截止频率是衡量晶体管高速性能的重要因子，公式为：

fT=vs2πLg]]>

其中v_s为载流子的饱和漂移速率，L_g为栅长。可以看出，栅长是决定器件截止频率最关键的因素。通常，工作在X波段以上的场效应晶体管的栅长都在深亚微米量级。

在化合物半导体器件中，为了抑制材料外延表面态导致的电流崩塌效应，通常采用钝化工艺，在钝化工艺后，采用凹栅槽工艺形成栅结构的栅脚部分。

但是，随着器件工作频率的提高，源漏间距以及栅脚线条尺寸都相应变小，器件栅漏之间的场强变高，从而导致器件击穿电压变低，同时，强变高将会导致够沟道电子在强电场下极易进入缓冲(buffer)层，这将导致漏电增加，器件效率降低。

因此，如何在缩短器件特征尺寸的同时调制源漏间电场分布，抑制沟道的强电场，提高器件的击穿电压成为了器件设计和工艺开发的一个重点。

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深亚微米U型栅槽的制作方法，以有效降低器件源漏间，尤其是栅漏间的峰值电场，提高器件的击穿电压，减少器件漏电，提高器件效率。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种深亚微米U型栅槽的制作方法，该方法包括：在半导体外延材料表面生长栅介质；在栅介质上匀胶；对电子束光刻胶进行曝光及显影；对电子束光刻胶进行回流烘胶，固化胶截面形成刻蚀窗口；采用ICP刻蚀工艺对栅介质进行刻蚀；以及去胶形成U型栅槽。

上述方案中，所述在半导体外延材料表面生长栅介质的步骤中，所述半导体外延材料是GaN衬底，所述栅介质是Si3N4，采用PECVD生长。

上述方案中，所述在栅介质上匀胶的步骤中，是在栅介质上涂敷ZEP520电子束光刻胶，厚度为并采用180℃热板真空加热3分钟。

上述方案中，所述对电子束光刻胶进行曝光及显影的步骤中，采用电子束曝光，剂量为300μC／cm²，电流为200pA，能量为100kV；显影液ZED-N50显影90秒，定影液ZMD-D定影15秒，并用氮气吹干。

上述方案中，所述对电子束光刻胶进行回流烘胶的步骤中，是对ZEP520电子束光刻胶进行150℃热板真空回流烘胶10分钟。

上述方案中，所述采用ICP刻蚀工艺对栅介质进行刻蚀的步骤之前，还包括：使用氧等离子体对表面进行处理，去除表面残胶。

上述方案中，所述采用ICP刻蚀工艺对栅介质进行刻蚀的步骤中，刻蚀气体采用SF₆和CHF₃的混合气体，比例为SF₆∶CHF₃＝3∶40，刻蚀压力为3.5Pa，射频功率(RF)为20W，直流功率(LF)为250W，刻蚀时间为180秒。

上述方案中，所述去胶形成U型栅槽的步骤中，是采用去胶液ZDMAC去胶30分钟，IPA冲洗，去离子水冲洗，氮气吹干，形成U型栅槽。所述去胶形成U型栅槽的步骤中，栅槽尺寸为100nm～200nm。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、利用本发明，由于优化了ICP等离子刻蚀工艺的气体选择和刻蚀压力，所以能够得到栅角圆滑的U型栅槽，有效降低了器件源漏间，尤其是栅漏间的峰值电场，提高了器件的击穿电压，减少了器件漏电，提高了器件效率。