一种制备晶体管T型纳米栅的方法
专利汇可以提供一种制备晶体管T型纳米栅的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种制备晶体管T型纳米栅的方法，包括：A.在清洗干净的 外延 片上匀一层易于实现去胶和剥离的第一层 电子 束胶，然后前烘；B.在第一层电子束胶上匀第二层电子束胶ZEP520A，然后前烘；C.在第二层电子束胶ZEP520A上匀一层易于实现去胶和剥离的第三层电子束胶，然后前烘；D.在第三层电子束胶上匀第四层电子束胶ZEP520A，然后前烘；E.进行栅脚版 电子束曝光 ；F.进行栅帽版电子束曝光；G.依次显影第四层电子束胶ZEP520A，第三层电子束胶，第二层电子束胶ZEP520A和第一层电子束胶；H. 腐蚀 栅槽， 蒸发 栅金属并剥离，形成晶体管T型纳米栅。利用本发明，容易制作出极小尺寸的 栅线 条，对准 精度 高，可靠性强，不需要生长和 刻蚀 介质，大大减小了工艺难度。，下面是一种制备晶体管T型纳米栅的方法专利的具体信息内容。
1、一种制备晶体管T型纳米栅的方法，其特征在于，该方法包括以 下步骤：
A、在清洗干净的外延片上均匀涂敷一层易于实现去胶和剥离的第一 层电子束胶PMGI或LOR，然后前烘；
B、在所述第一层电子束胶PMGI或LOR上均匀涂敷第二层电子束胶 ZEP520A，然后前烘；
C、在所述第二层电子束胶ZEP520A上均匀涂敷一层易于实现去胶和 剥离的第三层电子束胶PMGI或LOR，然后前烘；
D、在所述第三层电子束胶PMGI或LOR上均匀涂敷第四层电子束胶 ZEP520A，然后前烘；
E、进行栅脚版电子束曝光；
F、进行栅帽版电子束曝光；
G、依次显影第四层电子束胶ZEP520A，易于实现去胶和剥离的第三 层电子束胶PMGI或LOR，第二层电子束胶ZEP520A和易于实现去胶和 剥离的第一层电子束胶PMGI或LOR；
H、腐蚀栅槽，蒸发栅金属并剥离，形成晶体管T型纳米栅。
2、根据权利要求1所述的制备晶体管T型纳米栅的方法，其特征在 于，所述步骤A之前进一步包括：
清洗外延片，在130度的真空烘箱内将六甲基二硅氨烷蒸发在清洗干 净的外延片上，用于增加外延片与胶的粘附性。
3、根据权利要求2所述的制备晶体管T型纳米栅的方法，其特征在 于，所述清洗外延片的步骤包括：
先用丙酮冲洗，再用乙醇冲洗，然后用去离子水冲洗，如此反复至少 6次，最后用氮气吹干。
4、根据权利要求1所述的制备晶体管T型纳米栅的方法，其特征在 于，步骤A中所述第一层电子束胶PMGI或LOR在前烘前的厚度为300 至700埃，在前烘后的厚度为200至600埃，前烘条件为在180度烘箱中 烘6分钟。
5、根据权利要求1所述的制备晶体管T型纳米栅的方法，其特征在 于，步骤B中所述第二层电子束胶ZEP520A在前烘前的厚度为1000至 1800埃，在前烘后的厚度为900至1500埃，前烘条件为在180度烘箱中 烘30分钟。
6、根据权利要求1所述的制备晶体管T型纳米栅的方法，其特征在 于，步骤C中所述第三层电子束胶PMGI或LOR在前烘前的厚度为3000 至5500埃，在前烘后的厚度为2500至5000埃，前烘条件为在180度烘 箱中烘6分钟。
7、根据权利要求1所述的制备晶体管T型纳米栅的方法，其特征在 于，步骤D中所述第四层电子束胶ZEP520A在前烘前的厚度为1700至 4000埃，在前烘后的厚度为1500至3500埃，前烘条件为在180度烘箱中 烘30分钟。
8、根据权利要求1所述的制备晶体管T型纳米栅的方法，其特征在 于，
步骤E中所述栅脚版电子束曝光的条件为：曝光剂量60至150 μC/cm2，束流小于等于50pA；
步骤F中所述栅帽版电子束曝光的条件为：曝光剂量30至70μC/cm2， 束流小于等于50pA。
9、根据权利要求1所述的制备晶体管T型纳米栅的方法，其特征在 于，步骤H中所述腐蚀栅槽包括：
对于帽层/腐蚀截止层为砷化镓/砷化铝的材料，采用磷酸：双氧水： 水体积比为3：1：50的溶液进行腐蚀；
对于帽层/腐蚀截止层为铟镓砷/磷化铟的材料，采用柠檬酸：双氧水 体积比为1∶1的溶液进行腐蚀；
步骤H中所述蒸发的栅金属由外延片表面向上依次为钛/铂/金，其厚 度分别为
技术领域
本发明涉及化合物半导体技术领域，尤其涉及一种制备高电子迁移率 晶体管T型纳米栅的方法。
背景技术
随着栅长缩短，栅电阻增大，当栅长减至0.5μm以下时，栅电阻的微 波损耗使增益衰减比较严重。因此要在栅金属的顶部构筑大的金属截面， 从而形成T形栅的制作方法。
目前国内外应用广泛、已报道的制备HEMT器件T型栅的典型方法 有以下两种：
一种方法采用PMMA/PMGI/PMMA三层电子束胶结构，通过一次电 子束曝光制备栅(石华芬，张海英，刘训春等。一种新的高成品率InP基T 型纳米栅制作方法。半导体学报，2003，23(4)：411～415)；
另一种方法采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A三层电子束胶结构，通过 两次电子束曝光制备栅(Yoshimi Yamashita，Akira Endoh，Keisuke Shinohara，ec al.Ultra-Short 25-nm-Gate Lattice-Matched InAlAs/InGaAs HEMTs within the Range of 400 GHz Cutoff Frequency.IEEE Electron Device Letters，Aug 2001，22(8)：367～369)。
如图1所示，图1为目前采用PMMA/PMGI/PMMA三层电子束胶结 构和一次电子束曝光制备栅的示意图。该方法采用PMMA/PMGI/PMMA 三层电子束胶结构，通过一次电子束曝光来制备栅，仅使用一次电子束曝 光，不存在栅帽和栅脚的对准问题。但由于PMMA电子束胶对显影液非 常敏感，使显影时间不易控制，不易做出极小尺寸的纳米栅线条。
如图2所示，图2为目前采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A三层电子束 胶结构和两次电子束曝光制备栅的示意图。该方法采用 ZEP520A/PMGI/ZEP520A三层电子束胶结构，通过两次电子束曝光来制备 栅。这种方法栅帽版曝光完成后，需将外延片取出电子束光刻机进行显影， 之后再重新放入电子束光刻机进行栅脚版的曝光，这样多次移动样片将会 人为的增加栅帽和栅脚的对准误差。
此外，由于ZEP520A与外延片粘附性不好，匀胶前需要先淀积一层 介质，该介质通常为氮化硅或二氧化硅，曝光显影后还要将栅槽处的介质 刻蚀掉，纳米尺寸的细线条刻蚀很难控制，工艺难度较大，且底层的 ZEP520A电子束胶较难去除，容易影响器件的特性。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种制备高电子迁移率晶体管 T型纳米栅的方法，以克服目前高电子迁移率晶体管(HEMT)T型纳米 栅制备时存在的不足。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种制备晶体管T型纳米栅的方法，该方法包括以下步骤：
A、在清洗干净的外延片上均匀涂敷一层易于实现去胶和剥离的第一 层电子束胶PMGI或LOR，然后前烘；
B、在所述第一层电子束胶PMGI或LOR上均匀涂敷第二层电子束胶 ZEP520A，然后前烘；
C、在所述第二层电子束胶ZEP520A上均匀涂敷一层易于实现去胶和 剥离的第三层电子束胶PMGI或LOR，然后前烘；
D、在所述第三层电子束胶PMGI或LOR上均匀涂敷第四层电子束胶 ZEP520A，然后前烘；
E、进行栅脚版电子束曝光；
F、进行栅帽版电子束曝光；
G、依次显影第四层电子束胶ZEP520A，易于实现去胶和剥离的第三 层电子束胶PMGI或LOR，第二层电子束胶ZEP520A和易于实现去胶和 剥离的第一层电子束胶PMGI或LOR；
H、腐蚀栅槽，蒸发栅金属并剥离，形成晶体管T型纳米栅。
所述步骤A之前进一步包括：清洗外延片，在130度的真空烘箱内将 六甲基二硅氨烷(HMDS)蒸发在清洗干净的外延片上，用于增加外延片 与胶的粘附性。
所述清洗外延片的步骤包括：先用丙酮冲洗，再用乙醇冲洗，然后用 去离子水冲洗，如此反复至少6次，最后用氮气吹干。
步骤A中所述第一层电子束胶PMGI或LOR在前烘前的厚度为300 至700埃，在前烘后的厚度为200至600埃，前烘条件为在180度烘箱中 烘6分钟。
步骤B中所述第二层电子束胶ZEP520A在前烘前的厚度为1000至 1800埃，在前烘后的厚度为900至1500埃，前烘条件为在180度烘箱中 烘30分钟。
步骤C中所述第三层电子束胶PMGI或LOR在前烘前的厚度为3000 至5500埃，在前烘后的厚度为2500至5000埃，前烘条件为在180度烘 箱中烘6分钟。
步骤D中所述第四层电子束胶ZEP520A在前烘前的厚度为1700至 4000埃，在前烘后的厚度为1500至3500埃，前烘条件为在180度烘箱中 烘30分钟。
步骤E中所述栅脚版电子束曝光的条件为：曝光剂量60至150 μC/cm2，束流小于等于50pA；
步骤F中所述栅帽版电子束曝光的条件为：曝光剂量30至70μC/cm2， 束流小于等于50pA。
步骤H中所述腐蚀栅槽包括：
对于帽层/腐蚀截止层为砷化镓GaAs/砷化铝AlAs的材料，采用磷酸： 双氧水：水体积比为3：1：50的溶液进行腐蚀；
对于帽层/腐蚀截止层为铟镓砷InGaAs/磷化铟InP的材料，采用柠檬 酸；双氧水体积比为1：1的溶液进行腐蚀；
步骤H中所述蒸发的栅金属由外延片表面向上依次为钛Ti/铂Pt/金 Au，其厚度分别为250/250/3000。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种制备高电子迁移率晶体管T型纳米栅的方法， 与采用PMMA/PMGI/PMMA或ZEP520A/PMGI/ZEP520A电子束胶结构制 备高电子迁移率晶体管(HEMT)T型栅的传统方法相比，具有容易制作 更小尺寸的栅线条，容易去胶，工艺简单，可靠性强等特点。
2、采用PMMA/PMGI/PMMA电子束结构制备高电子迁移率晶体管 (HEMT)T型纳米栅的传统方法，由于PMMA电子束胶对显影液非常敏 感，显影出的线条尺寸容易变大，这种方法显影时间不好控制，不易作出 极小尺寸的纳米栅线条。本发明采用的PMGI/ZEP520A/PMGI/ZEP520A四 层电子束胶结构中使用了ZEP520A电子束胶，ZEP520A电子束胶对显影 液敏感度较低，显影出的线条尺寸随时间变化很小，显影时间容易控制， 容易制作出极小尺寸的栅线条，可靠性强。
3、采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A电子束胶结构制备高电子迁移率晶 体管(HEMT)T型纳米栅的传统方法，在栅帽版曝光完成后，需将外延 片取出电子束光刻机进行显影，之后再重新放入电子束光刻机进行栅脚的 曝光，这样多次移动外延片将会人为的增加栅帽和栅脚的对准误差。本发 明在栅脚和栅帽版曝光完成后才将样片取出电子束光刻机进行显影，栅脚 版和栅帽版两次电子束曝光过程之间不移动样片，从而减小了栅帽和栅脚 的对准误差本。
4、采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A电子束胶结构制备高电子迁移率晶 体管(HEMT)T型纳米栅的传统方法，由于底层ZEP520A电子束胶与外 延片粘附性不好，需要在外延片上先淀积一层介质(通常为氮化硅或二氧 化硅)，在显影后再将栅槽处的介质刻蚀掉，但纳米尺寸的细线条刻蚀很 难控制，工艺难度较大；且由于底层的ZEP520A电子束胶较难去除，容 易影响器件的特性。本发明提供的这种制备高电子迁移率晶体管T型纳米 栅的方法，采用PMGI/ZEP520A/PMGI/ZEP520A四层电子束胶结构，在外 延片上先匀一层PMGI电子束胶，以增加ZEP520A电子束胶与外延片的 粘附性，不需要生长和刻蚀介质，大大减小了工艺难度，且由于PMGI和 LOR胶去胶很容易，不存在去胶问题。
附图说明
图1为目前采用PMMA/PMGI/PMMA三层电子束胶结构和一次电子 束曝光制备栅的示意图；
图2为目前采用ZEP520A/PMGI/ZEP520A三层电子束胶结构和两次 电子束曝光制备栅的示意图；
图3为本发明提供的制备高电子迁移率晶体管T型纳米栅总体技术方 案的实现流程图；
图4为依照本发明实施例制备高电子迁移率晶体管T型纳米栅的方法 流程图。
具体实施方式
如图3所示，图3为本发明提供的制备高电子迁移率晶体管T型纳米 栅总体技术方案的实现流程图，该方法包括以下步骤：
步骤301：在清洗干净的外延片上均匀涂敷一层易于实现去胶和剥离 的第一层电子束胶PMGI或LOR，然后前烘；
步骤302：在所述第一层电子束胶PMGI或LOR上均匀涂敷第二层电 子束胶ZEP520A，然后前烘；
步骤303：在所述第二层电子束胶ZEP520A上均匀涂敷一层易于实现 去胶和剥离的第三层电子束胶PMGI或LOR，然后前烘；
步骤304：在所述第三层电子束胶PMGI或LOR上均匀涂敷第四层电 子束胶ZEP520A，然后前烘；
步骤305：进行栅脚版电子束曝光；
步骤306：进行栅帽版电子束曝光；
步骤307：依次显影第四层电子束胶ZEP520A，易于实现去胶和剥离 的第三层电子束胶PMGI或LOR，第二层电子束胶ZEP520A和易于实现 去胶和剥离的第一层电子束胶PMGI或LOR；
步骤308：腐蚀栅槽，蒸发栅金属并剥离，形成晶体管T型纳米栅。
上述步骤301之前进一步包括：清洗外延片，在130度的真空烘箱内 将六甲基二硅氨烷(Hexamethyldisilazane，HMDS)蒸发在清洗干净的外 延片上，其作用在于增加外延片与胶的粘附性。
所述清洗外延片的步骤包括：先用丙酮冲洗，再用乙醇冲洗，然后用 去离子水冲洗，如此反复至少6次，最后用氮气吹干。
上述易于实现去胶和剥离的第一层电子束胶和第三层电子束胶可以 为PMGI电子束胶，也可以为LOR胶。
步骤301中所述第一层电子束胶PMGI或LOR在前烘前的厚度为300 至700埃，典型值为500埃；在前烘后的厚度为200至600埃，典型值为 300埃；前烘条件为在180度烘箱中烘6分钟。
步骤302中所述第二层电子束胶ZEP520A在前烘前的厚度为1000至 1800埃，典型值为1400埃；在前烘后的厚度为900至1500埃，典型值为 1200埃；前烘条件为在180度烘箱中烘30分钟。
步骤303中所述第三层电子束胶PMGI或LOR在前烘前的厚度为 3000至5500埃，典型值为4500埃；在前烘后的厚度为2500至5000埃， 典型值为4000埃；前烘条件为在180度烘箱中烘6分钟。
步骤304中所述第四层电子束胶ZEP520A在前烘前的厚度为1700至 4000埃，典型值为2600埃；在前烘后的厚度为1500至3500埃，典型值 为2400埃；前烘条件为在180度烘箱中烘30分钟。
步骤305中所述栅脚版电子束曝光的条件为：曝光剂量60至150 μC/cm2，束流小于等于50pA。
步骤306中所述栅帽版电子束曝光的条件为：曝光剂量30至70 μC/cm2，束流小于等于50pA。
步骤308中所述腐蚀栅槽包括：
对于帽层/腐蚀截止层为砷化镓(GaAs)/砷化铝(AlAs)的材料，采 用磷酸：双氧水：水＝3：1：50(体积比)的溶液进行腐蚀；
对于帽层/腐蚀截止层为铟镓砷(InGaAs)/磷化铟(InP)的材料，采 用柠檬酸：双氧水＝1：1(体积比)的溶液进行腐蚀；
步骤308中所述蒸发的栅金属由外延片表面向上依次为钛(Ti)/铂(Pt) /金(Au)，其厚度的典型值分别为250/250/3000。
基于图3所述的制备高电子迁移率晶体管T型纳米栅总体技术方案的 实现流程图，以下结合具体的实施例对本发明制备高电子迁移率晶体管T 型纳米栅的方法进一步详细说明。
实施例
本实施例中高电子迁移率晶体管(HEMT)T型纳米栅制备的方法是 针对目前高电子迁移率晶体管(HEMT)T型纳米栅制备时存在的一些不 足，采用PMGI/ZEP520A/PMGI/ZEP520A四层电子束光刻胶结构(如表1 所示)和两次电子束曝光方法来制备高电子迁移率晶体管(HEMT)T型 纳米栅。
表1为本发明高电子迁移率晶体管(HEMT)T型纳米栅制备的方法 中所采用的PMGI/ZEP520A/PMGI/ZEP520A四层电子束光刻胶结构示意 表：
表1
在本实施例中，易于实现去胶和剥离的第一层电子束胶和第三层电子 束胶为PMGI电子束胶，高电子迁移率晶体管(HEMT)T型纳米栅制备 的方法中所采用的PMGI/ZEP520A/PMGI/ZEP520A四层电子束光刻胶结 构，各层胶的作用如下：
1、位于最底层的第一层电子束胶PMGI的作用在于增加第二层胶 ZEP520A电子束胶与外延片的粘附性，同时有助于去胶；
2、第二层胶ZEP520A电子束胶的作用是通过该层的曝光显影定义栅 脚；
3、第三层胶PMGI电子束胶的作用是隔离第二层胶ZEP520A电子束 胶和第四层胶ZEP520A电子束胶，且有助于栅金属剥离；
4、第四层胶ZEP520A电子束胶的作用是通过该层的曝光显影定义栅 帽。
如图4所示，图4为依照本发明实施例制备高电子迁移率晶体管T型 纳米栅的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤401：清洗外延片。先用丙酮溶液冲洗，再用乙醇冲洗，然后用 去离子水冲洗，如此反复至少6次，最后用氮气吹干。
步骤402：在130度的真空烘箱内将六甲基二硅氨烷(HMDS)蒸发 在清洗干净的外延片上，用于增加外延片与胶的粘附性。
步骤403：在所述外延片上均匀涂敷一层厚度为500埃的电子束胶 PMGI，然后在180度烘箱中烘6分钟，烘后本层胶的厚度为300埃左右。
步骤404：在所述第一层电子束胶PMGI上均匀涂敷厚度为1400埃的 第二层胶，即ZEP520A电子束胶，然后在180度烘箱中烘30分钟，烘后 本层胶的厚度为1200埃左右。
步骤405：在所述第二层胶上均匀涂敷厚度为4500埃的第三层胶 PMGI电子束胶，然后在180度烘箱中烘6分钟，烘后本层胶的厚度为4000 埃左右。
步骤406：在所述第三层胶上均匀涂敷厚度为2600埃的第四层胶 ZEP520A电子束胶，然后在180度烘箱中烘30分钟，烘后本层胶的厚度 为2400埃左右。
步骤407：进行栅脚版电子束曝光，曝光剂量60至150μC/cm2，束流 小于等于50pA。
步骤408：进行栅帽版电子束曝光，曝光剂量30至70μC/cm2，束流 小于等于50pA。
步骤409：依次显影第四层胶ZEP520A电子束胶，第三层胶PMGI 电子束胶，第二层胶ZEP520A电子束胶和第一层胶PMGI电子束胶。
步骤410：腐蚀栅槽，蒸发栅金属并剥离，形成晶体管T型纳米栅。
在本步骤中，对于帽层/腐蚀截止层为砷化镓GaAs/砷化铝AlAs的材 料，可采用磷酸：双氧水：水＝3：1：50(体积比)的溶液进行腐蚀；
对于帽层/腐蚀截止层为铟镓砷InGaAs/磷化铟InP的材料，可采用可 采用柠檬酸：双氧水＝1：1(体积比)的溶液进行腐蚀；
所述蒸发的栅金属由外延片表面向上依次为钛Ti/铂Pt/金Au，其厚度 的典型值分别为250/250/3000。
在本发明所举的这个实施例中，易于实现去胶和剥离的第一层电子束 胶和第三层电子束胶为PMGI电子束胶。在实际应用中，所述第一层电子 束胶和第三层电子束胶也可以为LOR胶。这样的技术方案与本发明提供 的技术方案在技术思路上是一致的，应包含在本发明的保护范围之内。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而 已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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