[发明专利]一种双T型栅及制作方法和应用

说明书

本发明公开了一种双T型栅及制作方法和应用，双T型栅包括栅足、栅根和栅帽，栅足和栅根形成第一级T型栅，栅根和栅帽形成第二级T型栅，栅帽悬空，栅足穿过介质钝化层生长在衬底上。本发明能降低栅极电阻，其制作方法不仅可以有效实现小线宽栅极，降低栅极寄生电容,也可以提高栅极制作的效率。

技术领域

本发明属于微电子器件制造领域,尤其涉及一种双T型栅及制作方法和应用。

背景技术

在砷化镓/氮化镓射频毫米波单片集成电路上，栅长是影响微波器件性能的一个重要参数，在一定条件下，栅长与器件频率直接相关，减小栅长能够大幅提高器件的频率和增益性能。T型栅是为了减小栅电阻而普遍采用的一种栅形状，如中国专利CN201611237056.4中揭示的T型栅，从其附图可以看出，T型栅包括栅足和栅帽，栅足生长在AlGaN/GaN外延层上，栅帽直接覆盖在介质钝化层上。又如中国专利CN201410005454中揭示的T型栅，从其附图中可以看出，T型栅包括栅足和栅帽，栅足穿过介质钝化层,栅足生长在AlGaN/GaN外延层上，栅帽悬空，不与介质钝化层接触。

缩小栅长是提升性能的最直接办法，但是随着栅长尺寸的不断减小，栅极金属易脱落，T型栅的成品质量不断下降，因此，采用何种工艺方法制作T型栅是十分重要的。在T型栅制备的工艺上，常用的方法是：采用复合胶工艺以及电子束直写曝光方式，采用多次曝光的方法，并利用不同显影液对胶的显影速度的差别，形成T型栅。为了获得更高的截止频率，器件的栅长通常在200nm以下。常用的复合胶工艺包括：PMMA/PMAA/PMMA 复合胶工艺；PMMA/UVIII复合胶工艺等，利用了PMMA电子束光刻胶的高分辨率和高对比度的性能形成细的栅脚，然后利用上层光刻胶形成宽栅帽。

电子束光刻作为目前制作纳米级栅极的重要方法，因其电子束斑大小可以控制在2nm以下，可以曝光出小于50nm的图形；但是，电子束光刻的重大缺点在于产率很低。

因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种双T型栅及其制作方法和应用，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种双T型栅，降低栅极电阻。

本发明的目的之二在于提供一种双T型栅的制作方法，可改善目前电子束光刻制作T栅工艺中低效率、栅极金属易脱落两个问题。

本发明的目的之三在于提供一种双T型栅的应用，能够大幅提高HEMT器件的频率和增益性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种双T型栅，生长在具有介质钝化层的衬底上，包括栅足、栅根和栅帽，栅足和栅根形成第一级T型栅，栅根和栅帽形成第二级T型栅，栅帽悬空，栅足穿过介质钝化层生长在衬底上。

进一步，栅足的线宽为70～150nm。

进一步，栅帽与介质钝化层的距离为100～350nm。

进一步，栅帽为等腰梯形，栅根和栅足为方形。

进一步，介质钝化层的厚度为50～100nm。

进一步，第二级T型栅为Γ形。

一种双T型栅的制作方法，包括以下步骤：

1) 提供一衬底，于衬底上沉积一介质钝化层；

2) 于介质钝化层上涂布PMMA电子束光刻胶并烘烤，在PMMA电子束光刻胶上涂布I-Line负型光刻胶或DUV光刻胶并烘烤；

3) I-Line负型光刻胶或DUV光刻胶曝光与显影，用氧气等离子体处理，去除PMMA电子束光刻胶与I-Line负型光刻胶之间的互溶层或与DUV光刻胶之间的互溶层，形成栅帽的图形；

4) 电子束曝光及PMMA电子束光刻胶的显影，形成栅根的图形；