[发明专利]一种高离子迁移率晶体管的T型栅的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺，特别是涉及一种高离子迁移率晶体管的T型栅的制作方法。

背景技术

高离子迁移率晶体管(HEMT)是利用异质结界面存在的二维电子气层(2-DGE)，在源极和漏极之间通过改变栅极加压控制2-DGE的电子浓度，从而控制工作状态。HEMT是新一代的晶体管，由于其优异的性能成为高频、高压、高温和大功率应用方面的首选。

HEMT的栅极的制作对器件的截止频率具有至关重要的影响。一般来说，栅长越小，栅电阻越低，则器件的截止频率越高。为了兼顾小栅长和低栅电阻，底部长度小而截面积大的T型栅结构得到了广泛的应用，在此结构的基础上，栅长可以制作到微纳米级别。

目前制作小尺寸，例如0.13μm以下的T型栅往往需要通过高精度的电子束光刻系统(e-beam)来实现，e-beam技术是在涂有电子抗蚀剂的晶片上采用电子束进行扫描，使扫描过的电子抗蚀剂发生分子链重组，从而发生化学性质，再通过显影和定影获得高分辨率的抗蚀剂曝光图形。E-beam设备投入高，且由于是采用扫描的方式进行曝光，生产效率极低，产能太小，导致制造成本高，难以在实际生产中推广应用。而其他习知的光刻设备所能形成的光阻显开区域的线宽较大，难以直接形成0.13μm以下的窗口以用于制作T型栅，这限制了其在小尺寸T型栅制作中的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种0.11-0.13μm栅长的高离子迁移率晶体管的T型栅的制作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高离子迁移率晶体管的T型栅的制作方法，包括以下步骤：

1)提供一砷化镓基衬底，于衬底上形成一抗反射层；

2)于抗反射层上涂覆第一光阻，第一光阻经曝光显影形成宽度为0.16-0.19μm的下蚀刻窗口；

3)通过化学收缩工艺将下蚀刻窗口的宽度缩小至0.11-0.13μm；

4)于上述结构上方涂覆第二光阻，第二光阻经曝光显影形成对应于下蚀刻窗口上方的上蚀刻窗口，上蚀刻窗口的宽度大于下蚀刻窗口，上蚀刻窗口和下蚀刻窗口形成T型栅极的蚀刻窗口；

5)除去蚀刻窗口下方的抗反射层以露出衬底，并蚀刻该部分衬底以形成沟槽；

6)于蚀刻窗口内以沟槽为底层表面沉积金属，形成T型栅极；

7)除去抗反射层、第一光阻及第二光阻。

作为一种优选，步骤2)是通过KrF设备进行曝光，所述第一光阻是与248nm光相匹配之KrF正光阻。

作为一种优选，步骤2)中，形成的下蚀刻窗口宽度为0.18μm。

作为一种优选，步骤3)中，所述化学收缩工艺具体包括以下子步骤：涂覆化学收缩试剂于所述下蚀刻窗口内；于100～140℃下烘烤以使化学收缩试剂与所述第一光阻交联固化并于所述下蚀刻窗口的侧壁上形成附着层；去除未反应的化学收缩试剂。

作为一种优选，所述化学收缩试剂是水溶性有机材料与交联剂的混合物。

作为一种优选，步骤4)是通过I-line设备进行曝光，所述第二光阻是与365nm光相匹配之I-line负光阻。

作为一种优选，所述上蚀刻窗口的宽度为0.8～1.5μm。

作为一种优选，所述衬底的沟槽通过湿式蚀刻形成，蚀刻深度0.05-0.15μm，蚀刻液具体是磷酸、草酸、柠檬酸、丁二酸中的一种或其组合。

作为一种优选，所述形成T型栅极的金属包括有Ti、Ni、Cu、Al、Pt、W、Mo、Cr、Au或上述金属的组合层，是通过磁控溅镀、离子蒸镀、电弧离子蒸镀或化学气相沉积的方式形成于所述蚀刻窗口内。

作为一种优选，步骤7)中，所述抗反射层采用高温NMP(N-甲基吡咯烷酮)进行湿式剥离，所述NMP温度为65-85℃。

本发明的有益效果是：

1.形成0.16-0.19μm的光阻显开区域，再结合化学收缩工艺缩小光阻显开区域形成0.11-0.13μm T型栅的蚀刻窗口；其中0.16-0.19μm的光阻显开区域是248nm KrF光学光刻工艺所能制作的常规尺寸，所采用的KrF光学光刻设备成本低，且是采用整板曝光的方式，曝光速度快；化学收缩工艺是通过化学收缩试剂与蚀刻窗口侧壁的光阻发生交联反应固化形成附着层的方式来缩小尺寸，亦是可快速完成之工艺，可控性强，精度高；本发明形成小尺寸T型栅的方法生产效率高，产能高，适于实际生产应用。