[发明专利]一种晶体管的凹槽栅制备方法及大功率射频器件

说明书

本发明公开了一种晶体管的凹槽栅制备方法及大功率射频器件。该制备方法包括在衬底上先后沉积牺牲层和光刻胶；利用激光直写光刻对所述光刻胶的光刻区域进行相变处理；在相变后的光刻胶和所述牺牲层上进行显影得到光刻图形；进一步对相变处理后的光刻胶进行相变处理；以所述进一步相变处理后的光刻胶和所述牺牲层作为掩膜对衬底进行刻蚀；去除所述衬底上的剩余光刻胶和牺牲层，在衬底上形成晶体管的凹槽栅。由于激光直写光刻技术具有窄线宽、刻写速率快的优点，本发明利用激光直写光刻技术制备凹槽栅，能够保证得到的凹槽栅具有较窄的光刻线条的同时，能够实现大面积短栅长晶体管的制备。

技术领域

本发明涉及晶体管制备技术领域，具体而言涉及一种晶体管的凹槽栅制备方法及大功率射频器件。

背景技术

宽禁带半导体具有禁带宽度大、击穿场强高、热导率大、电子饱和漂移速度高等特点，在高温以及微波功率器件制造领域具有极大的潜力。其中，以GaN为衬底的高电子迁移率晶体管(HEMT)在微波大功率和高温应用方面均具有明显的优势，已经成为当前研究的热点之一。

在微波领域，晶体管的频率特性与晶体管的栅电极长度具有直接的关系；晶体管的栅长越短，则晶体管的频率特性越高。目前，常采用电子束光刻和步进式投影光刻的方法制备短栅长的晶体管。其中，电子束光刻可以实现百纳米级别的光刻线条，但电子束光刻效率较低；以JEOL产的型号为JBX5500ZA设备为例，其光刻速率约为6×10⁴s/mm²，并不适合于大面积的光刻。步进式投影光刻机的光刻效率较高，可以应用于大面积光刻，但相比于电子束光刻，步进式投影光刻的分辨率低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种晶体管的凹槽栅制备方法及大功率射频器件，能够保证得到的凹槽栅具有较窄的光刻线条的同时，能够实现大面积短栅长晶体管的制备。

为解决上述技术问题，本发明提出的一个技术方案是：提供一种晶体管的凹槽栅制备方法，该制备方法包括：

S01、在衬底上先后沉积牺牲层和光刻胶；

S02、利用激光直写光刻对所述光刻胶的光刻区域进行相变处理；

S03、在相变处理后的光刻胶和所述牺牲层上进行显影得到光刻图形；

S04、进一步对相变处理后的光刻胶进行相变处理；

S05、以所述进一步相变处理后的光刻胶和所述牺牲层作为掩膜对衬底进行刻蚀；

S06、去除所述衬底上的剩余光刻胶和牺牲层，在衬底上形成晶体管的凹槽栅。

其中，所述晶体管为高电子迁移率晶体管；

所述步骤S01中沉积牺牲层和光刻胶的方法包括：原子层沉积、等离子体增强化学气相沉积、电耦合等离子化学气相沉积、光学薄膜沉积、磁控溅射沉积或电子束蒸发沉积；所述衬底为氮化镓。

其中，所述步骤S03，包括：

利用显影液浸泡处理所述在相变处理后的光刻胶和所述牺牲层上进行显影得到光刻图形；

所述显影液为能够腐蚀光刻胶，但不能腐蚀相变处理后的光刻胶的溶液。

其中，所述步骤S04中，通过在氧气、压缩空气或真空环境中对相变处理后的光刻胶进行退火处理，以进一步对光刻胶进行相变处理。

其中，所述退火处理的退火时间为20～40分钟。

其中，所述步骤S05，包括：

以所述进一步相变处理后的光刻胶和所述牺牲层作为掩膜，利用等离子体刻蚀对衬底进行刻蚀；

所述等离子体刻蚀包括：反应等离子体刻蚀或电感耦合等离子体刻蚀。