[发明专利]侧栅晶体管太赫兹探测器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种侧栅晶体管太赫兹探测器的制备方法及其侧栅晶体管太赫兹探测器，其中，该方法包括：在衬底上制作源电极和漏电极；在衬底和源电极、漏电极上旋涂抗蚀剂，并利用曝光技术去除掉部分抗蚀剂，露出部分衬底，形成台面抗蚀剂掩膜；根据台面抗蚀剂掩膜，刻蚀预设深度的部分衬底，形成衬底的台面；在台面抗蚀剂掩膜和衬底上制作栅极图像并形成栅电极；去除台面抗蚀剂掩膜，同时剥离台面抗蚀剂掩膜上的顶栅，在台面的两侧形成双栅电极；在衬底、源电极、漏电极和双栅电极表面制作天线图形，并形成天线及引线，得到侧栅晶体管太赫兹探测器。

技术领域

本发明涉及半导体材料与器件制造领域，尤其涉及一种侧栅晶体管太赫兹探测器及其制备方法。

背景技术

近年来，大范围商用的太赫兹探测器是二极管探测器，在实际运用中因其响应度低，响应速度慢而无法运用于精密的太赫兹探测中。因此，各国实验室都在研究场效应晶体管(FET)运用于太赫兹探测上的性能表征，并进行各种性能优化。FET探测器的共振探测在理论研究中比非共振探测的响应度高，但由于其在室温下不易检测而研究困难。而侧栅晶体管恰好是为了解决共振问题而设计出的一种结构。

侧栅晶体管(Lateral Gate Transistor)太赫兹探测器是一种新型高电子迁移率晶体管太赫兹探测器结构，包括台面，源极、漏极、位于沟道两侧的栅极以及天线。与传统高电子迁移率晶体管太赫兹探测器结构相比，侧栅晶体管可以通过两个侧栅的外加栅压来改变二维电子气的有效栅宽，控制二维电子气沟道的宽度，消除杂散等离子体波模式，从而提高器件太赫兹共振探测响应度，减小器件共振探测响应峰的带宽。

在制备侧栅晶体管的工艺中，有多层工艺需要进行多次套刻。套刻是曝光工艺控制中的一项重要工艺参数，也是影响产品成品率的主要因素之一。为满足套刻精度的要求，必须做好套刻匹配。

已有的侧栅晶体管的制备方法是传统的套刻工艺，这种套刻工艺是利用电子束曝光机将侧栅直接套刻到台面的两侧，由于各种因素的影响，比如套刻工艺之外的热处理过程、样片变形以及套刻工艺本身的套刻标记的好坏等，这些都会影响上下两层图形之间，也就是台面与侧栅之间的偏移量，会出现侧栅搭在台面上、侧栅远离台面或者其他接触不良的状况，从而很难保证套刻的准确度，并且最终会影响器件的性能。

发明内容

有鉴于此，为了能够保障栅极和台面精准对准效果和接触效果，本发明提供了一种侧栅晶体管太赫兹探测器及其制备方法，以提高侧栅晶体管太赫兹探测器的性能。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种侧栅晶体管太赫兹探测器的制备方法，包括：在衬底上制作源电极和漏电极；在衬底和源电极、漏电极上旋涂抗蚀剂，并利用曝光技术去除掉部分抗蚀剂，露出部分衬底，形成台面抗蚀剂掩膜；根据台面抗蚀剂掩膜，刻蚀预设深度的部分衬底，形成衬底的台面；在台面抗蚀剂掩膜和衬底上制作栅极图像并形成栅电极；去除台面抗蚀剂掩膜，同时剥离台面抗蚀剂掩膜上的顶栅，在台面的两侧形成双栅电极；在衬底、源电极、漏电极和双栅电极表面制作天线图形，并形成天线及引线，得到侧栅晶体管太赫兹探测器。

根据本发明的实施例，其中，在衬底上制作源电极和漏电极包括：在衬底上旋涂第一光刻胶，并利用微纳加工技术去除掉部分第一光刻胶，形成源区图形和漏区图形；在剩余第一光刻胶和源区图形、漏区图形上沉积金属层；去除剩余第一光刻胶，同时剥离源区图形和漏区图形区域外的沉积的金属层，快速热退火形成源电极和漏电极。

根据本发明的实施例，其中，衬底材料包括以下之一：硅、锗、碳化硅、氮化镓、砷化镓、磷化铟；第一光刻胶为电子束胶或紫外光刻胶。

根据本发明的实施例，其中，曝光技术包括以下之一：电子束曝光，离子束曝光，X射线曝光，全息式曝光，光学接触式曝光、光学投影式曝光。

根据本发明的实施例，其中，预设深度为1nm～10μm。