[发明专利]单片集成增强/耗尽型GaAs MHEMT环形振荡器的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及化合物半导体器件技术领域，特别是指一种利用GaAs基E/D MHEMT环形振荡器的制作方法。

背景技术

高电子迁移率晶体管(HEMT)具有高频、高速、高功率增益和低噪声系数的特点，因而大量应用于军事、太空和民用通讯领域。如毫米波雷达、电子战、智能装备、卫星通讯和辐射天文学等。

GaAs基HEMT主要应用于Ka波段以下，而InP基HEMT在更高的W波段仍具有高增益和低噪声性能，但是InP基HEMT的不足之处在于：一是源漏击穿电压低，输出功率小，制约了其在微波功率放大器电路上的应用；二是InP衬底易碎，晶片尺寸小，价格高昂，加工成本高。

GaAs基应变高电子迁移率晶体管(MHEMT)结构，即在GaAs衬底上外延InP基HEMT的外延结构，对InP基HEMT是一种很好的替代外延结构，既可以利用GaAs衬底成熟的制备工艺，降低了制备成本；同时也可以获得与InP基HEMT相近的高频、高速性能。目前，采用E/D MHEMT形式的DCFL逻辑电路由于具有低功耗，单一电源，易于设计等优点，在国际上引起了广泛的关注，是制造LSI及VLSI电路的基础。但目前国内MHEMT工艺并不成熟，尤其是增强型MHEMT器件的域值电压(Vth)无法达到正值，内部器件特性的测量无法精确，导致DCFL失效。因此，E/D MHEMT工艺成熟度有待验证。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种单片集成增强/耗尽型(E/D)GaAs MHEMT环形振荡器的制作方法，以采用改良的E/D MHEMT工艺技术，制备出性能良好的MHEMT 9阶和15阶环型振荡器，对E/D MHEMT制备工艺技术进行验证，确保内部器件特性的测量更精确。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种单片集成E/D GaAs MHEMT环形振荡器的制作方法，该方法包括：

对源漏进行光刻，蒸发Ti/Pt/Au形成欧姆接触，实现源漏的制备；

采用湿法腐蚀形成隔离台面，采用分步栅工艺，挖栅槽，分别蒸发Pt/Ti/Pt/Au和Ti/Pt/Au分步形成增强型栅极和耗尽型栅极，实现栅极的制备；

采用PECVD生长一层SiN介质，溅射NiCr合金制作电阻；

刻孔，蒸发一次布线金属，再长介质SiN，再进行光刻二次布线Ti/Au；

常规金属剥离形成金属图形，完成单片集成E/D GaAs MHEMT环形振荡器的制作。

上述方案中，所述对源漏进行光刻的步骤之前进一步包括：对GaAs基应变高电子迁移率晶体管外延片进行预处理。

上述方案中，所述对GaAs基应变高电子迁移率晶体管外延片进行预处理具体包括：对GaAs基应变高电子迁移率晶体管外延片进行腐蚀隔离，丙酮冲洗，乙醇清洗，水冲洗6遍，120℃烘箱10分，130℃走程序，991原胶3000转/分，涂1分，厚度1.5μm，95℃热板，90s，正胶显影液显60s，水冲洗，吹干，打底胶RIE O₂，流量60sccm，功率20W，120秒，HCL∶H₂O＝1∶10，漂10s，去除表面氧化层，测台阶高度，采用腐蚀液H₃PO₄∶H₂O₂∶H₂O＝3∶1∶50进行腐蚀，腐蚀时间40s，监测电流及岛高，漂酸，丙酮去胶，清洗，吹干。

上述方案中，所述对源漏进行光刻，蒸发Ti/Pt/Au形成欧姆接触，实现源漏的制备，具体包括：涂胶原胶AZ5214，3500转/分，涂1分，厚度1.6μm，95℃热板，90s，源漏版，小机器曝光20秒，AZ5214显影液显60s，水冲洗，打底胶30s，H₃PO₄∶H₂O＝1∶15，漂20s去除氧化层，丙酮剥离，然后蒸发Ti/Pt/Au形成欧姆接触。

上述方案中，所述实现栅极制备的步骤具体包括：涂胶AZ5206，3000转/分，涂1分，厚度1.4μm，95℃热板，90s，栅金属版，大机器曝光2.1s，挖栅槽，柠檬酸∶双氧水＝1∶1，腐蚀InGaAs帽层，形成增强耗尽型栅极，蒸发栅金属Pt/Ti/Pt/Au和Ti/Pt/Au，在Ti/Pt/Au中，Ti的厚度为500埃，Pt的厚度为800埃，Au的厚度为2200埃，然后丙酮剥离，形成增强型栅极和耗尽型栅极。