[发明专利]一种自对准双凹槽砷化镓场效应晶体管的制作方法

说明书

本发明公开了一种自对准双凹槽砷化镓场效应晶体管的制作方法，在外延基底上采用两种不同的光刻胶形成T型窗口后，首先蚀刻N型重掺杂GaAs层形成第一预制槽，然后采用湿法蚀刻工艺蚀刻第一预制槽底部的N型掺杂GaAs层同时横向蚀刻第一预制槽侧壁的N型重掺杂GaAs层，使N型掺杂GaAs层形成第二凹槽同时第一预制槽扩大形成第一凹槽，然后沉积金属于T型窗口、第一凹槽和第二凹槽之内形成T型栅。本发明利用同一掩模形貌通过两次蚀刻到不同的终止层得到的双凹槽具有极高的对准性，避免了套刻技术导致的偏移问题对器件性能的影响。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺的技术领域，尤其涉及一种自对准双凹槽砷化镓场效应晶体管的制作方法。

背景技术

砷化镓(GaAs)是第二代半导体，具有高饱和电子速率、高电子迁移率、高击穿电压等优异的电学特性，制作的半导体器件高频、高温、低温性能好，噪声小，抗辐射能力强，广泛适用于集成电路、红外线发光二极管、半导体激光器和太阳电池等领域。其中砷化镓基场效应晶体管(GaAs FET)结构独特，具有高功率增益、高效率、低功率等特点，在晶体管的应用中越来越引人注目。

GaAs FET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。

T型栅的制作过程中，往往需要采用套刻技术进行外延层的开槽以及栅极金属的沉积等工艺，在微纳米的线宽尺度下，很容易套刻偏移影响器件性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种自对准双凹槽砷化镓场效应晶体管的制作方法。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种自对准双凹槽砷化镓场效应晶体管的制作方法包括以下步骤：

1)提供外延基底，所述外延基底由下至上包括底层结构、第一终止层、N型掺杂GaAs层、第二终止层和N型重掺杂GaAs层；

2)于所述外延基底之上形成第一光刻胶层，于所述第一光刻胶层之上形成第二光刻胶层；

3)对所述第二光刻胶层和第一光刻胶层进行曝光和显影形成T型窗口；

4)蚀刻所述T型窗口底部的N型重掺杂GaAs层至所述第二终止层停止，形成第一预制槽；

5)去除所述第一预制槽底部的第二终止层；

6)采用湿法蚀刻工艺蚀刻所述第一预制槽底部的N型掺杂GaAs层同时横向蚀刻所述第一预制槽侧壁的N型重掺杂GaAs层；其中，蚀刻所述N型掺杂GaAs层至所述第一终止层停止，形成第二凹槽；所述第一预制槽扩大形成第一凹槽；

7)去除所述第二凹槽底部的第一终止层；

8)沉积金属于所述T型窗口、第一凹槽和第二凹槽之内形成T型栅；

9)剥离所述第一光刻胶和第二光刻胶。

可选的，步骤3)中，所述第一光刻胶层形成第一窗口，所述第二光刻胶层形成第二窗口，所述第二窗口的宽度大于所述第一窗口，所述第一窗口和第二窗口组成所述T型窗口。

可选的，所述T型栅包括栅足和栅帽，所述栅足的线宽等于所述第一窗口宽度，所述第二凹槽的宽度大于所述第一窗口宽度，所述栅足与所述第一凹槽和第二凹槽的侧壁分别形成设置间隙。

可选的，步骤3)中，采用电子束曝光的方式形成所述T型窗口，其他所述第一光刻胶层为PMMA电子束胶，所述第二光刻胶层为甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物电子束胶。

可选的，所述第一窗口的宽度不大于0.1μm，所述第一凹槽的宽度不大于0.3μm。