專利名稱:一種電子束對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及寬禁帶半導(dǎo)體材料器件制作技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種電子 束對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法及利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的方法。
背景技術(shù):
在半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)當(dāng)中,柵長是決定器件頻率最關(guān)鍵的因素。而對于應(yīng)用在X波段GaN HEMT器件來說,為了得到至少4倍于工 作頻率甚至更高的截止頻率,柵長的要求已經(jīng)到達(dá)亞微米水平,普通的光 學(xué)光刻技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我們的要求。因此,在制作柵的工藝過程中,采用了具有高的分辨率和套刻精度的 直寫電子束曝光方法,能制作0.1到0.25微米甚至幾十納米的微細(xì)線條。常規(guī)的用電子束直寫技術(shù)形成柵線條的GaN HEMT器件工藝中,通 常的工藝步驟如下步驟1:電子束直寫光刻或者普通光學(xué)光刻,形成電子束對準(zhǔn)標(biāo)記, 蒸發(fā)標(biāo)記金屬,金屬組分一般為Ti/Au=200/1000A。步驟2:電子束直寫或者直接普通光學(xué)光刻源漏圖形,并蒸發(fā)源漏金 屬;如圖1所示,圖1為常規(guī)對準(zhǔn)標(biāo)記金屬(Ti/Au=200/1000A)結(jié)構(gòu)退 火前形貌示意圖。步驟3:退火,使源漏金屬與襯底材料形成良好的歐姆接觸;如圖2所示,圖2為常規(guī)對準(zhǔn)標(biāo)記金屬(Ti/Au=200/1000A)結(jié)構(gòu)退火后形貌示 意圖。步驟4:有源區(qū)隔離。步驟5:電子束直寫制作柵線條。 步驟6:蒸發(fā)柵金屬。但是,這種方法中存在一個很嚴(yán)重的問題由于GaNHEMT器件工 藝中歐姆接觸采用的Ti/Al/Ti/Au多層金屬結(jié)構(gòu),要在700'C到800'C甚至
卯(TC條件下進(jìn)行退火,才能形成理想的歐姆接觸。在這種溫度退火后, 原本采用的Ti/Au對準(zhǔn)標(biāo)記金屬的表面形貌將變得粗糙不平。在隨后的電 子束直寫柵過程中,對其進(jìn)行標(biāo)記信號檢測時,在表面不平的地方會產(chǎn)生 一個增益,如果增益足夠大就會導(dǎo)致系統(tǒng)無法進(jìn)行正確定位甚至不能開始 曝光。發(fā)明內(nèi)容(一) 要解決的技術(shù)問題有鑒于此,本發(fā)明的一個目的在于提供一種電子束對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方 法,以解決高溫退火后對準(zhǔn)標(biāo)記金屬形貌發(fā)生變化而導(dǎo)致電子束曝光機(jī)無 法準(zhǔn)確辨認(rèn)對準(zhǔn)標(biāo)記的問題。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵 線條的方法,以解決高溫退火后對準(zhǔn)標(biāo)記金屬形貌發(fā)生變化而導(dǎo)致電子束 曝光機(jī)無法準(zhǔn)確辨認(rèn)對準(zhǔn)標(biāo)記的問題。(二) 技術(shù)方案為達(dá)到上述一個目的,本發(fā)明提供了一種電子束對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法,該方法包括采用Ti/Pt金屬結(jié)構(gòu)作為對準(zhǔn)標(biāo)記的金屬結(jié)構(gòu),對襯底材料采用光刻 方法進(jìn)行光刻,在襯底材料最頂層的鋁鎵氮外延層形成電子束對準(zhǔn)標(biāo)記。 該方法進(jìn)一步包括蒸發(fā)標(biāo)記金屬結(jié)構(gòu)Ti/Pt。為達(dá)到上述另一個目的,本發(fā)明提供了一種利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作 有效柵線條的方法,該方法具體包括-A、 對襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻,形成電子束對準(zhǔn)標(biāo)記,并蒸 發(fā)標(biāo)記金屬Ti/Pt;B、 對襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻,形成源漏圖形,并蒸發(fā)源漏 金屬;C、 退火合金,將源漏金屬與襯底材料形成歐姆接觸;D、 有源區(qū)離子注入隔離;E、 精確辨認(rèn)對準(zhǔn)標(biāo)記,電子束光刻柵版,完成柵線條曝光; F、蒸發(fā)柵金屬,形成有效柵線條。步驟A中所述采用的光刻方法為電子束直寫光刻,或為普通光學(xué)光刻 方法;步驟A中所述標(biāo)記金屬Ti/Pt的金屬組分為Ti/Pt=60/1000A。 步驟B中所述采用的光刻方法為普通光學(xué)光刻方法。 步驟C中所述退火溫度為750至830°C。所述步驟E包括精確辨認(rèn)對準(zhǔn)標(biāo)記,以電子束對準(zhǔn)標(biāo)記為基準(zhǔn),電 子束直寫制作細(xì)柵線條,與源漏金屬實現(xiàn)精確套刻,完成柵線條曝光。該方法進(jìn)一步包括G、金屬布線,形成有效器件,對金屬布線后的 器件進(jìn)行測試分析。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出,本發(fā)明具有以下有益效果1、 利用本發(fā)明,通過改變電子束對準(zhǔn)標(biāo)記的金屬結(jié)構(gòu)和組分的方法,在不改變退火的溫度時間和源漏金屬結(jié)構(gòu)組分的情況下,即使經(jīng)過800多 攝氏度的高溫退火,電子束對準(zhǔn)標(biāo)記形貌也能保持良好,表面仍然平滑, 可以順利地被電子束曝光系統(tǒng)辨認(rèn),有效地解決了高溫退火后對準(zhǔn)標(biāo)記金 屬形貌發(fā)生變化而導(dǎo)致電子束曝光機(jī)無法準(zhǔn)確辨認(rèn)對準(zhǔn)標(biāo)記的問題。2、 本發(fā)明提供的這種應(yīng)用于寬禁帶半導(dǎo)體材料的電子束對準(zhǔn)標(biāo)記的 制作方法,充分發(fā)揮了電子束光刻高分辨率以及精確定位的優(yōu)點,同時由 于套刻精度的提高,原本為了保證套刻精度而采用的電子束曝光制作源漏 一步完全可以用普通的光學(xué)光刻完成,大大減小了工藝時間,提高了工作 效率。3、 本發(fā)明提供的這種應(yīng)用于寬禁帶半導(dǎo)體材料的電子束對準(zhǔn)標(biāo)記的 制作方法,良好的表面情況減小了誤差,使得電子束系統(tǒng)的定位精度相當(dāng) 高;同時,歐姆接觸也達(dá)到了最理想的效果。
圖1為常規(guī)對準(zhǔn)標(biāo)記金屬(Ti/Au=200/1000A)結(jié)構(gòu)退火前形貌示意圖2為常規(guī)對準(zhǔn)標(biāo)記金屬(Ti/Au=200/1000A)結(jié)構(gòu)退火后形貌示意圖;圖3為本發(fā)明提供的利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的方法流程圖;圖4為依照本發(fā)明實施例利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的方法 流程圖;圖5為依照本發(fā)明實施例制作的新型對準(zhǔn)標(biāo)記金屬(Ti/Pt=60/1000A) 結(jié)構(gòu)退火前形貌示意圖;圖6為依照本發(fā)明實施例制作的新型對準(zhǔn)標(biāo)記金屬(Ti/Pt=60/1000A) 結(jié)構(gòu)退火后形貌示意圖;圖7為依照本發(fā)明實施例在在布線完畢后管芯的示意圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合具體實 施例,并參照附圖,對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。以下首先介紹本發(fā)明提供的電子束對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法,然后再介紹 利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的方法。本發(fā)明提供的電子束對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法具體包括采用Ti/Pt金屬 結(jié)構(gòu)作為對準(zhǔn)標(biāo)記的金屬結(jié)構(gòu),對襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻,在襯底材料最頂層的鋁鎵氮外延層形成電子束對準(zhǔn)標(biāo)記。本發(fā)明提供的電子束對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法在形成電子束對準(zhǔn)標(biāo)記后 還可以進(jìn)一步包括蒸發(fā)標(biāo)記金屬結(jié)構(gòu)TVPt?;谏鲜霰景l(fā)明提供的電子束對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法,圖3示出了本發(fā) 明提供的利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的方法流程圖,電子束曝光機(jī)能夠依據(jù)制作的電子束對準(zhǔn)標(biāo)記精確曝光,獲得高性能的HEMT器件;該方法具體包括以下步驟步驟301:對襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻,形成電子束對準(zhǔn)標(biāo)記, 并蒸發(fā)標(biāo)記金屬Ti/Pt;步驟302:對襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻,形成源漏圖形,并蒸
發(fā)源漏金屬;步驟303:退火合金,將源漏金屬與襯底材料形成歐姆接觸; 步驟304:有源區(qū)離子注入隔離;步驟305:精確辨認(rèn)對準(zhǔn)標(biāo)記,電子束光刻柵版,完成柵線條曝光; 步驟306:蒸發(fā)柵金屬,形成有效柵線條?;趫D3所述的利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的方法流程圖, 以下結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的 方法進(jìn)一步詳細(xì)說明。 實施例如圖4所示,圖4為依照本發(fā)明實施例利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的方法流程圖,該方法包括以下步驟步驟401:對襯底材料進(jìn)行處理后,采用電子束直寫光刻或普通光學(xué) 光刻方法對襯底材料進(jìn)行光刻,形成電子束對準(zhǔn)標(biāo)記,并蒸發(fā)標(biāo)記金屬 Ti/Pt;所述標(biāo)記金屬Ti/Pt的金屬組分為Ti/Pt=60/1000A。步驟402:對襯底材料采用普通光學(xué)光刻方法進(jìn)行光刻,形成源漏圖 形,并蒸發(fā)源漏金屬;如圖5所示,圖5為依照本發(fā)明實施例制作的新型對準(zhǔn)標(biāo)記金屬 (Ti/Pt=60/1000A)結(jié)構(gòu)退火前形貌示意圖。步驟403:在750至83(TC退火合金,將源漏金屬與襯底材料形成良 好的歐姆接觸;如圖6所示,圖6為依照本發(fā)明實施例制作的新型對準(zhǔn)標(biāo)記金屬 (Ti/Pt=60/1000A)結(jié)構(gòu)退火后形貌示意圖。 步驟404:有源區(qū)離子注入隔離。步驟405:精確辨認(rèn)對準(zhǔn)標(biāo)記,以電子束對準(zhǔn)標(biāo)記為基準(zhǔn),電子束直 寫制作細(xì)柵線條,與源漏金屬實現(xiàn)精確套刻,完成柵線條曝光。 步驟406:蒸發(fā)柵金屬,形成有效柵線條。在形成有效柵線條之后,該方法還可以進(jìn)一步進(jìn)行金屬布線,形成有 效器件,并對金屬布線后的器件進(jìn)行測試分析。
在對金屬布線后的器件進(jìn)行測試分析時,通過顯微鏡觀察可以看出, 電子束光刻和普通光學(xué)光刻的套準(zhǔn)精度很高,對器件進(jìn)行直流和小信號測試,輸出電流密度約為1A/mm,跨導(dǎo)約為250mS/mm,截止頻率大于 30GHz。如圖7所示,圖7為依照本發(fā)明實施例在管芯在布線完畢后的示意圖。以上所述的具體實施例,對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行 了進(jìn)一步詳細(xì)說明,所應(yīng)理解的是,以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而 已,并不用于限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所做的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種電子束對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法,其特征在于,該方法包括采用Ti/Pt金屬結(jié)構(gòu)作為對準(zhǔn)標(biāo)記的金屬結(jié)構(gòu),對襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻,在襯底材料最頂層的鋁鎵氮外延層形成電子束對準(zhǔn)標(biāo)記。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制作電子束對準(zhǔn)標(biāo)記的方法,其特征在于,該方法進(jìn)一步包括蒸發(fā)標(biāo)記金屬結(jié)構(gòu)Ti/Pt。
3、 一種利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的方法,其特征在于, 該方法具體包括-A、 對襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻,形成電子束對準(zhǔn)標(biāo)記,并蒸 發(fā)標(biāo)記金屬Ti/Pt;B、 對襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻,形成源漏圖形,并蒸發(fā)源漏 金屬;C、 退火合金,將源漏金屬與襯底材料形成歐姆接觸;D、 有源區(qū)離子注入隔離;E、 精確辨認(rèn)對準(zhǔn)標(biāo)記,電子束光刻柵版,完成柵線條曝光;F、 蒸發(fā)柵金屬,形成有效柵線條。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的方 法,其特征在于,步驟A中所述采用的光刻方法為電子束直寫光刻,或為普通光學(xué)光刻 方法;步驟A中所述標(biāo)記金屬Ti/Pt的金屬組分為Ti/Pt=60/1000A。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的方 法,其特征在于,步驟B中所述采用的光刻方法為普通光學(xué)光刻方法。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的方 法,其特征在于,步驟C中所述退火溫度為750至83(TC。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的方 法,其特征在于,所述步驟E包括-精確辨認(rèn)對準(zhǔn)標(biāo)記,以電子束對準(zhǔn)標(biāo)記為基準(zhǔn),電子束直寫制作細(xì)柵 線條,與源漏金屬實現(xiàn)精確套刻,完成柵線條曝光。
8、根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的方法,其特征在于,該方法進(jìn)一步包括-G、金屬布線,形成有效器件,對金屬布線后的器件進(jìn)行測試分析。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子束對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法,采用Ti/Pt金屬結(jié)構(gòu)作為對準(zhǔn)標(biāo)記的金屬結(jié)構(gòu),對襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻,在襯底材料最頂層的鋁鎵氮外延層形成電子束對準(zhǔn)標(biāo)記。本發(fā)明同時公開了一種利用電子束對準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條方法,A.對襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻,形成電子束對準(zhǔn)標(biāo)記,并蒸發(fā)標(biāo)記金屬Ti/Pt;B.對襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻,形成源漏圖形,并蒸發(fā)源漏金屬;C.退火合金,形成良好的歐姆接觸;D.有源區(qū)離子注入隔離;E.電子束光刻,完成柵線條曝光;F.蒸發(fā)柵金屬,形成有效柵線條。利用本發(fā)明,有效解決了高溫退火后對準(zhǔn)標(biāo)記金屬形貌發(fā)生變化而導(dǎo)致電子束曝光機(jī)無法準(zhǔn)確辨認(rèn)對準(zhǔn)標(biāo)記的問題。
文檔編號G03F7/20GK101149563SQ200610127868
公開日2008年3月26日 申請日期2006年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月22日
發(fā)明者劉新宇, 劉果果, 和致經(jīng), 鄭英奎, 珂 魏 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所