專利名稱：一種t型柵的制備方法
技術領域：
本發明涉及微電子元器件技術領域，特別涉及一種T型柵的制備方法。
背景技術：
隨著場效應晶體管(FET)的工作頻率增加，器件的截止頻率也要求隨之增加。截止頻率是衡量晶體管高速性能的重要因子，其公式為其中Vs為載流子的飽和漂移速率，Lg為柵長。可以看出，柵長是決定器件截止頻率最關鍵的因素。柵長的縮小可以提高器件的高頻性能，但同時也導致了柵電阻的增加，這將帶來器件噪聲的增加和最大振蕩頻率的降低等一系列的對器件性能的負面影響。減小柵電阻可以從以下幾個方面入手采用T型柵技術，在細柵上方形成較大的金屬截面積，從而減小 Rg ；減小源漏極歐姆接觸電阻；縮小源漏極間的距離；減小柵源漏金屬電極電阻；減小柵與源極間的距離等。在T型柵制備工藝上，常用的方法是采用復合膠工藝以及電子束直寫曝光方式， 采用多次曝光的方法，并利用不同顯影液對膠的顯影速度的差別，形成T型柵。為了獲得更高的截止頻率，器件的柵長通常在200nm以下。常用的復合膠工藝包括PMMA/PMAA/PMMA復合膠工藝；PMMA/UVIII復合膠工藝等，利用了 PMMA電子束光刻膠的高分辨率和高對比度的性能形成細的柵腳，然后利用上層光刻膠形成寬柵帽。但是，采用復合膠得到T型柵的工藝存在以下缺點1)多層膠工藝是利用上層膠形成寬的柵帽，再通過柵帽作為窗口對下層膠進行顯影，存在的很大一個問題就是實驗過程的難以重復性窗口的大小決定了下層膠的顯影速度，也就決定了細柵的寬度，因此細柵的尺寸無法精確控制；2)多層膠工藝采用多次曝光，而且底層PMMA膠靈敏度低，使用曝光劑量通常都大于800yC/cm2，效率低下；3)PMMA抗等離子體刻蝕能力非常低，柵金屬之前需要氧氣去除殘膠，會導致線條變寬。
發明內容
為了解決上述問題，本發明提出了一種能夠有效地降低T型柵的尺寸、提高T型柵的制作效率、同時提高T型柵的成品率和一致性的T型柵的制備方法本發明提供的T型柵的制備方法包括以下步驟在器件襯底外延層上勻電子束光刻膠，形成電子束光刻膠層；對所述電子束光刻膠進行曝光、顯影和定影，使所述電子束光刻膠層形成細柵線條，在形成所述細柵線條的區域，所述外延層表面露出；向所述電子束光刻膠表面和露出的外延層表面蒸發柵金屬，使所述柵金屬填滿所述細柵線條區域，并且在所述電子束光刻膠層表面和被柵金屬填滿的細柵線條區域表面一體形成柵金屬層；在所述柵金屬層表面勻光學光刻膠，形成光學光刻膠層；應用光刻版，在所述光學光刻膠層光刻出柵帽；對所述柵金屬層進行腐蝕，除去被所述柵帽覆蓋的區域之外的柵金屬；將殘留的電子束尤刻膠和光學光刻膠剝離，即在所述外延層上形成了 T型柵。作為優選，所述電子束光刻膠為^P520，所述^P520層的厚度為2000A。作為優選，在所述勻電子束光刻膠過程中，使用180°C熱板真空加熱3分鐘。作為優選，對所述電子束光刻膠進行曝光是采用電子束實現的，所述細柵線條的寬度為50nm lOOnm。作為優選，對所述電子束光刻膠進行顯影是采用顯影液^D_N50實現的，顯影時間為90s。作為優選，對所述電子束光刻膠進行定影是采用定影液ZMD-D實現的，定影時間為 15s。作為優選，所述柵金屬層的組分為Ni/Au，厚度為400 A/5000 A。作為優選，所述光刻版為陽版圖形，所述柵帽的寬度為0. 5μπι。作為優選，對所述柵金屬層進行腐蝕包括以下步驟采用腐蝕液I2 KI H2O=I 4 40，歷時!Bmin，對Au進行腐蝕；采用腐蝕液H2SO4 H2O2 H2O = 3 1 4，歷時30s，對Ni進行腐蝕。本發明提供的T型柵的制備方法的有益效果在于本發明提供的T型柵的制備方法不僅能夠有效降低T型柵的尺寸、提高T型柵制作的效率，還能提高T型柵的成品率以及一致性。
圖1為本發明實施例提供的T型柵的制備方法在器件表面形成電子束光刻膠層后的截面示意圖；圖2為本發明實施例提供的T型柵的制備方法在電子束光刻膠層形成細柵線條后的截面示意圖；圖3為本發明實施例提供的T型柵的制備方法在形成柵金屬層后的截面示意圖；圖4為本發明實施例提供的T型柵的制備方法在形成光學光刻膠層后的截面示意圖；圖5為本發明實施例提供的T型柵的制備方法在形成柵帽后的截面示意圖；圖6為本發明實施例提供的T型柵的制備方法在對所述柵金屬層進行腐蝕后的截面示意圖；圖7為本發明實施例提供的T型柵的制備方法在形成了 T型柵后的截面示意圖。
具體實施方式
為了深入了解本發明，下面結合附圖及具體實施例對本發明進行詳細說明。本發明提供的T型柵的制備方法包括以下步驟步驟10 參見附圖1，在器件襯底外延層9上勻電子束光刻膠，形成電子束光刻膠層1 ；其中，電子束光刻膠可以為ZEP520，ZEP520層的厚度可以為2000A;在勻電子束光刻膠過程中，可以使用180°C熱板真空加熱3分鐘。步驟20:參見附圖2，對電子束光刻膠層1進行曝光、顯影和定影，使電子束光刻膠層1形成細柵線條2，在形成細柵線條2的區域，外延層9表面露出。其中，對電子束光刻膠層1進行曝光可以采用電子束實現的，細柵線條2的寬度可以為 50nm IOOnm0對電子束光刻膠層1進行顯影可以采用顯影液觀D-N50實現的，顯影時間可以為 90s。對電子束光刻膠層1進行定影可以采用定影液ZMD-D實現的，定影時間可以為 15s0步驟30 參見附圖3，向電子束光刻膠層1表面和露出的外延層9表面蒸發柵金屬，使柵金屬填滿細柵線條區域，并且在電子束光刻膠層1表面和被柵金屬填滿的細柵線條區域表面一體形成柵金屬層3;其中，柵金屬層的組分可以為Ni/Au，厚度為 400 A/5000 A。步驟40 參見附圖4，在柵金屬層3表面勻光學光刻膠，形成光學光刻膠層4 ；步驟50 參見附圖5，應用光刻版，在光學光刻膠層4光刻出柵帽5 ；其中，光刻版為陽版圖形，柵帽的寬度為0. 5 μ m。步驟60 參見附圖6，對柵金屬層3進行腐蝕，除去被柵帽5覆蓋的區域之外的柵 ^riM 步驟61 可以采用腐蝕液I2 KI H2O=I 4 40，歷時!Bmin，對Au進行腐蝕；步驟62 可以采用腐蝕液H2SO4 H2O2 H2O = 3 1 4，歷時30s，對Ni進行腐蝕。步驟70 參見附圖7，將殘留的電子束光刻膠1和光學光刻膠5剝離，即在外延層 9上形成了 T型柵6。本發明提供的T型柵的制備方法不僅能夠有效降低T型柵的尺寸、提高T型柵制作的效率，還能提高T型柵的成品率以及一致性。以上所述的具體實施方式
，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式
而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種T型柵的制備方法，其特征在于，包括以下步驟在器件襯底外延層上勻電子束光刻膠，形成電子束光刻膠層；對所述電子束光刻膠進行曝光、顯影和定影，使所述電子束光刻膠層形成細柵線條，在形成所述細柵線條的區域，所述外延層表面露出；向所述電子束光刻膠表面和露出的外延層表面蒸發柵金屬，使所述柵金屬填滿所述細柵線條區域，并且在所述電子束光刻膠層表面和被柵金屬填滿的細柵線條區域表面一體形成柵金屬層；在所述柵金屬層表面勻光學光刻膠，形成光學光刻膠層；應用光刻版，在所述光學光刻膠層光刻出柵帽；對所述柵金屬層進行腐蝕，除去被所述柵帽覆蓋的區域之外的柵金屬；將殘留的電子束光刻膠和光學光刻膠剝離，即在所述外延層上形成了 T型柵。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電子束光刻膠為^P520，所述^P520 層的厚度為2000A。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在所述勻電子束光刻膠過程中，使用 180°C熱板真空加熱3分鐘。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述電子束光刻膠進行曝光是采用電子束實現的，所述細柵線條的寬度為50nm lOOnm。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，對所述電子束光刻膠進行顯影是采用顯影液ZED-N50實現的，顯影時間為90s。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，對所述電子束光刻膠進行定影是采用定影液ZMD-D實現的，定影時間為15s。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述柵金屬層的組分為M/Au，厚度為 400 A/5000 A。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述光刻版為陽版圖形，所述柵帽的寬度為 0. 5 μ m0
9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，對所述柵金屬層進行腐蝕包括以下步驟采用腐蝕液I2 KI H2O=I 4 40，歷時;3min，對Au進行腐蝕；采用腐蝕液H2SO4 H2O2 H2O = 3 1 4，歷時30s，對Ni進行腐蝕。
全文摘要
本發明公開了一種T型柵的制備方法，屬于微電子元器件技術領域。該方法包括在器件襯底外延層表面形成電子束光刻膠層，使電子束光刻膠層形成細柵線條，一體形成柵金屬層，形成光學光刻膠層，光刻出柵帽，腐蝕柵金屬層，將殘留的電子束光刻膠和光學光刻膠剝離七個步驟，從而在外延層上形成T型柵。該方法不僅能夠有效降低T型柵的尺寸、提高T型柵制作的效率，還能提高T型柵的成品率以及一致性。
文檔編號H01L21/28GK102569054SQ20121004660
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月27日 優先權日2012年2月27日
發明者劉新宇, 劉果果, 魏珂, 黃 俊 申請人:中國科學院微電子研究所