一种浮空T型栅及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115241285A(43)申请公布日2022.10.25(21)申请号202210868730.8(22)申请日2022.07.22(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人宓珉瀚马晓华王鹏飞陈治宏周雨威安思瑞龚灿张濛杜翔(74)专利代理机构西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙)61230专利代理师王丹(51)Int.Cl.H01L29/423(2006.01)H01L21/28(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图7页(54)发明名称一种浮空T型栅及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种浮空T型栅及其制备方法，浮空T型栅包括，晶圆片、刻蚀牺牲层、栅脚、微型栅场板和栅帽。刻蚀牺牲层位于晶圆片上；刻蚀牺牲层中设置有栅脚凹槽，栅脚位于栅脚凹槽中。微型栅场板位于刻蚀牺牲层和栅脚上；栅帽位于微型栅场板上。本发明结合了电子束光刻与步进式光刻工艺，解决了多层光刻胶之间的互溶问题，提高了器件制备效率；采用蓝膜剥离工艺，有效解决留在金属蒸镀后，剥离过程中，由金属粘连造成的栅条坍塌问题，提高目前主流浮空T型栅技术的成品率；采用微型栅场板结构，明显提升了目前主流浮空T型栅结构在器件等比例缩小后导致的栅脚局部电场峰值剧增，击穿电压下降的问题。CN115241285ACN115241285A权利要求书1/1页1.一种浮空T型栅，其特征在于，包括，晶圆片、刻蚀牺牲层、栅脚、微型栅场板和栅帽；其中，所述刻蚀牺牲层位于所述晶圆片上；所述刻蚀牺牲层中设置有栅脚凹槽，所述栅脚位于所述栅脚凹槽中；所述微型栅场板位于所述刻蚀牺牲层和所述栅脚上；所述栅帽位于所述微型栅场板上。2.根据权利要求1所述的浮空T型栅，其特征在于，所述刻蚀牺牲层材料为氮化硅、二氧化硅或三氧化二铝，所述刻蚀牺牲层厚度为20～50nm。3.根据权利要求1所述的浮空T型栅，其特征在于，所述栅脚的长度为20～100nm，小于所述微型栅场板的长度。4.一种浮空T型栅的制备方法，适用于上述权利要求1‑3任一项所述的浮空T型栅，其特征在于，包括，S1：选取晶圆片，在晶圆片上淀积刻蚀牺牲层；S2:在刻蚀牺牲层上涂覆电子束抗蚀胶，通过对电子束抗蚀胶进行曝光和显影，制作得到栅脚区域；S3：刻蚀栅脚区域的刻蚀牺牲层形成栅脚凹槽，并去除电子束抗蚀胶；S4：在具有凹槽的刻蚀牺牲层上涂覆第一层电子束光刻胶，通过对第一层电子束光刻胶进行曝光和显影，制作得到第二层栅脚区域；S5：在器件上淀积栅脚金属层，采用蓝膜剥离工艺对第一层电子束光刻胶上的栅脚金属进行剥离，形成栅脚和微型栅场板；S6：在第一层电子束光刻胶上依次涂覆第二层光刻胶和第三层光刻胶，通过对第二层光刻胶和第三层光刻胶进行曝光和显影，形成undercut结构；S7：在器件上沉积栅帽金属层后对第三层光刻胶上的栅帽金属以及第一层电子束光刻胶、第二层光刻胶和第三层光刻胶进行剥离，形成浮空T型栅。5.根据权利要求4所述的浮空T型栅的制备方法，其特征在于，所述栅脚金属层的厚度低于第一层电子束光刻胶的厚度。6.根据权利要求4所述的浮空T型栅的制备方法，其特征在于，所述栅脚金属层为Ni/Au叠层金属，所述栅脚为Ni结构，所述微型栅场板和栅帽为单层Au结构。7.根据权利要求4所述的浮空T型栅的制备方法，其特征在于，所述第二层光刻胶的厚度大于第三层光刻胶的厚度。2CN115241285A说明书1/8页一种浮空T型栅及其制备方法技术领域[0001]本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种浮空T型栅及其制备方法。背景技术[0002]GaNHEMT作为第三代宽禁带化合物半导体器件，因具有更大禁带宽度、更高的击穿电压、更大的输出功率和电子饱和速度，使其在毫米波领域较Si和GaAs基器件拥有更显著的性能优势。尤其是当通信系统的应用频段向W波段(75‑100GHz)等更高频率范围移动时，器件需要拥有更高的本征截止频率以满足更高频段的应用需求。[0003]为了实现器件的更高应用频率，一种最直接的方法是减小HEMT器件的栅长，降低载流子在栅下的渡越时间，从而提升器件频率特性。为了平衡栅长降低带来的较大的栅电阻效益，T型栅技术已经成为目前国际上高频超高频器件制备的主流技术，“T型”栅帽结构的引入可以明显降低栅电阻，但同时也带来了新的寄生电容，对器件频率特性的进一步提升造成阻碍。为了最大可能减少寄生电容的影响，浮空T型栅结构已经被成功制备并应用。[0004]对于GaNHEMT器件而言，常通过对器件等比例缩小来提升固有频率(fT/fmax)，然而，随着器件尺寸的不断缩小和栅长的逐渐降低，在相同偏置电压范围内，等比例缩小的超高频器件在栅脚靠近漏端局部呈现更明显的非均匀电场分布，其电场峰值急剧增加