[发明专利]一种T形栅极金属下部栅极沟道开口的自对准方法及器件

说明书

本发明涉及一种T形栅极金属下部栅极沟道开口的自对准方法，包括成型导体/半导体层、沉积电介质层，在电介质层上形成第一光刻胶层、第二光刻胶层，第一光刻胶层的光敏性高于第二光刻胶层，蚀刻形成栅极沟道开口，调整第二光刻胶层的厚度、开口形状，沉积金属导体，剥离第一光刻胶层、第二光刻胶层以及位于第二光刻胶层上的金属导体。一种器件，其包括由T形栅极金属下部栅极沟道开口的自对准方法形成的栅极结构。本发明方法形成的栅极导体在电介质上悬垂/延伸，实现了最终栅极导体相对于电介质开口的自对准，降低了栅极电阻（Rg）的同时也降低了寄生电容（Cgs/Cgd）。

技术领域

本发明涉及功率器件领域，特别是涉及一种T形栅极金属下部栅极沟道开口的自对准方法及器件。

背景技术

在RF功率放大器设备中，重要的是优化栅极结构，以通过降低的栅极电阻（Rg）和栅极至源极/漏极的寄生电容（Cgs / Cgd）来最大化功率增益（fmax）和电流增益（ft）。典型的原理示意如图1所示：具有T形金属栅极的典型常规RF器件结构，用于降低栅极电阻（Rg），但增加寄生电容（Cgs / Cgd）。

为了降低栅极电阻（Rg），通常使用金属栅极。使用两步工艺将传统的“I形”金属栅极替换为“T形”金属栅极，从而在第一个干法刻蚀步骤和随后的第二个金属干法刻蚀步骤中形成栅极沟道开口。

如图2-1至2-5所示，使用传统的两步T-栅极工艺，同时成型具有栅极开口和栅极金属的常规“T-栅极”结构：

步骤1：形成导体/半导体层，例如硅晶片，在导体/半导体层上沉积电介质层，例如SiO₂或SiN，

步骤2：使用正性光刻胶，通过标准光刻在光刻胶上形成图案，并蚀刻掉该部分的电介质，

步骤3：剥离剩余的光刻胶，通过电子束或溅射沉积金属导体，

步骤4：使用正性光刻胶，通过标准光刻在光刻胶上形成图案，并蚀刻掉该部分的金属导体，

步骤5：剥离剩余的光刻胶，最终栅极导体相对于电介质开口未对准（A≠B）。

即两步T-栅极工艺会导致栅极沟道开口和其上覆金属栅极之间存在对准的问题。

如图3-1至3-4所示，使用传统的一步I-栅极Liftoff工艺，通过干法蚀刻打开栅极，通过Liftoff工艺成型栅极金属的自对准“I-栅极”结构：

步骤1：形成导体/半导体层，例如硅晶片，在导体/半导体层上沉积电介质层，例如SiO₂或SiN，

步骤2：使用负性光刻胶，通过标准光刻在光刻胶上形成图案，负性光刻胶形成一个内凹角（θ 90°），并蚀刻掉该部分的电介质，

步骤3：通过电子束或溅射沉积金属导体，

步骤4：剥离剩余的光刻胶和金属导体（Liftoff工艺），最终栅极导体在电介质上没有悬垂/延伸，相对于电介质开口自对准。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种T形栅极金属下部栅极沟道开口的自对准方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种T形栅极金属下部栅极沟道开口的自对准方法，包括以下步骤：

步骤1：

（1）、成型导体/半导体层，

（2）、沉积电介质层，

步骤2：

（1）、使用双层光刻胶：在电介质层上形成第一光刻胶层，在第一光刻胶层上形成第二光刻胶层，其中：第一光刻胶层的光敏性高于第二光刻胶层，

（2）、通过光刻在第一光刻胶层、第二光刻胶层上形成图案，并蚀刻掉该部分的电介质，并且第一光刻胶层蚀刻的开口宽度大于第二光刻胶层蚀刻的开口宽度，第二光刻胶层的开口向两侧倾斜，

步骤3：调整第二光刻胶层的厚度、开口形状，使第二光刻胶层的开口向中间倾斜，形成逐渐变小的斜率（θ90°），