[发明专利]一种具备空气沟结构的T型栅制作方法

说明书

本发明提供一种具备空气沟结构的T型栅制作方法，包括以下步骤：S1、在晶体管表面生长Si₃N₄介质钝化层；S2、在所述介质钝化层上沉积TiW金属形成金属空间层；S3、在金属空间层上均匀涂抹电子束光刻胶并进行烘烤；S4、对电子束光刻胶进行曝光并显影形成栅槽刻蚀窗口，并进行烘烤；S5、刻蚀金属空间层形成上段栅槽，刻蚀介质钝化层形成下段栅槽，并去除电子束光刻胶；S6、在晶体管表面均匀涂抹电子束光刻胶，对电子束光刻胶进行光刻显影形成栅帽线条；S7、蒸发栅金属并剥离形成T型栅；S8、去除金属空间层完成T型栅制作。本发明使栅帽金属和介质钝化层之间存在空气沟隔离，可以减小器件栅电容，有效提高器件特征频率。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种具备空气沟结构的T型栅制作方法。

背景技术

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)特有的高电子迁移率、高二维电子气面密度、高击穿电场，使得其具备更高的功率输出密度，被视为下一代射频/微波功率放大器的首选技术。

随着GaN HEMT高频应用需求的急剧增长，提升器件截止频率f_T就显得越发重要。

作为表征晶体管高速性能的重要参数，器件截止频率f_T的近似公式为：

其中v_s为载流子的饱和迁移速率，L_g为器件栅长。可以看出，栅长对器件的截止频率有着决定性的影响。

通常GaN HEMT在制作栅电极之前都会生长一层氮化硅介质，用于保护器件表面，在制作栅电极时采用一次光刻结合干法刻蚀的方法去掉栅下氮化硅介质并形成栅脚，随后通过二次光刻制作栅帽，这时栅帽金属和氮化硅介质直接接触，会产生很大的栅源、栅漏电容，不利于提高器件特征频率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备空气沟结构的T型栅制作方法，该方法很好地解决了栅帽金属与氮化硅介质层直接接触影响器件特征频率提升的问题。

为达到上述要求，该方法具体包括以下步骤：

S1、在晶体管表面生长Si₃N₄介质钝化层；

S2、在所述介质钝化层上沉积TiW金属形成金属空间层；

S3、在金属空间层上均匀涂抹电子束光刻胶并进行烘烤；

S4、对电子束光刻胶进行曝光并显影形成栅槽刻蚀窗口，并进行烘烤；

S5、刻蚀金属空间层形成上段栅槽，刻蚀介质钝化层形成下段栅槽，并去除电子束光刻胶；

S6、在晶体管表面均匀涂抹电子束光刻胶，对电子束光刻胶进行光刻显影形成栅帽线条；

S7、蒸发栅金属并剥离形成T型栅；

S8、去除金属空间层完成T型栅制作。

与现有技术相比，本发明具有的优点是：

(1)在介质钝化层上引入一层TiW金属空间层，并在栅金属蒸发、剥离之后通过溶液去除，从而使栅帽金属和介质钝化层之间存在空气沟隔离，可以减小器件栅电容，有效提高器件特征频率；

(2)采用TiW金属空间层来实现空气沟结构，首先TiW可以采用F基等离子体刻蚀，与介质钝化层采用F基等离子体刻蚀的工艺是兼容的，其次TiW金属空间层只需在热的双氧水溶液中浸泡一定时间即可去除，可以确保不对器件本身造成影响；

(3)采用ICP-RIE设备来完成金属空间层和介质钝化层的刻蚀工艺，可以保证刻蚀的方向性，并可通过控制偏置功率等参数避免在介质钝化层刻蚀到底后对GaN外延结构产生过大损伤。