專利名稱：一種電子束對(duì)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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法及利用電子束對(duì)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(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)當(dāng)中，柵長(zhǎng)是決定器件頻率最關(guān)鍵的因素。而對(duì)于應(yīng)用在X波段GaN HEMT器件來(lái)說(shuō)，為了得到至少4倍于工 作頻率甚至更高的截止頻率，柵長(zhǎng)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(guò)程中，采用了具有高的分辨率和套刻精度的 直寫(xiě)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(xiě)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(xiě)光刻或者普通光學(xué)光刻，形成電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記， 蒸發(fā)標(biāo)記金屬，金屬組分一般為T(mén)i/Au=200/1000A。步驟2:電子束直寫(xiě)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(duì)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(duì)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(xiě)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(gè)很嚴(yán)重的問(wèn)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(duì)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(xiě)柵過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記信號(hào)檢測(cè)時(shí)，在表面不平的地方會(huì)產(chǎn)生 一個(gè)增益，如果增益足夠大就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行正確定位甚至不能開(kāi)始 曝光。發(fā)明內(nèi)容(一) 要解決的技術(shù)問(wèn)題有鑒于此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的制作方 法，以解決高溫退火后對(duì)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(wú) 法準(zhǔn)確辨認(rèn)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的問(wèn)題。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種利用電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵 線條的方法，以解決高溫退火后對(duì)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(wú)法準(zhǔn)確辨認(rèn)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的問(wèn)題。(二) 技術(shù)方案為達(dá)到上述一個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種電子束對(duì)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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的金屬結(jié)構(gòu)，對(duì)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(duì)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(gè)目的，本發(fā)明提供了一種利用電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記制作 有效柵線條的方法，該方法具體包括-A、 對(duì)襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻，形成電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，并蒸 發(fā)標(biāo)記金屬Ti/Pt;B、 對(duì)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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，電子束光刻?hào)虐妫瓿蓶啪€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(xiě)光刻，或?yàn)槠胀ü鈱W(xué)光刻 方法；步驟A中所述標(biāo)記金屬Ti/Pt的金屬組分為T(mén)i/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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，以電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記為基準(zhǔn)，電 子束直寫(xiě)制作細(xì)柵線條，與源漏金屬實(shí)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(duì)金屬布線后的 器件進(jìn)行測(cè)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(guò)改變電子束對(duì)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(shí)間和源漏金屬結(jié)構(gòu)組分的情況下，即使經(jīng)過(guò)800多 攝氏度的高溫退火，電子束對(duì)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(duì)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(wú)法準(zhǔn)確辨認(rèn)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的問(wèn)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(duì)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(diǎn)，同時(shí)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(shí)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(duì)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(shí)，歐姆接觸也達(dá)到了最理想的效果。


圖1為常規(guī)對(duì)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(duì)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(duì)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(shí)施例利用電子束對(duì)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(shí)施例制作的新型對(duì)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(shí)施例制作的新型對(duì)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(shí)施例在在布線完畢后管芯的示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí) 施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。以下首先介紹本發(fā)明提供的電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法，然后再介紹 利用電子束對(duì)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(duì)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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的金屬結(jié)構(gòu)，對(duì)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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。本發(fā)明提供的電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法在形成電子束對(duì)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。基于上述本發(fā)明提供的電子束對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻，形成電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記， 并蒸發(fā)標(biāo)記金屬Ti/Pt;步驟302:對(duì)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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，電子束光刻?hào)虐?，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(duì)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(shí)施例對(duì)本發(fā)明利用電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條的 方法進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 實(shí)施例如圖4所示，圖4為依照本發(fā)明實(shí)施例利用電子束對(duì)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(duì)襯底材料進(jìn)行處理后，采用電子束直寫(xiě)光刻或普通光學(xué) 光刻方法對(duì)襯底材料進(jìn)行光刻，形成電子束對(duì)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T(mén)i/Pt=60/1000A。步驟402:對(duì)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(shí)施例制作的新型對(duì)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(shí)施例制作的新型對(duì)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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，以電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記為基準(zhǔn)，電子束直 寫(xiě)制作細(xì)柵線條，與源漏金屬實(shí)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(duì)金屬布線后的器件進(jìn)行測(cè)試分析。
在對(duì)金屬布線后的器件進(jìn)行測(cè)試分析時(shí)，通過(guò)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(duì)器件進(jìn)行直流和小信號(hào)測(cè)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(shí)施例在管芯在布線完畢后的示意圖。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)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(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)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(duì)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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的金屬結(jié)構(gòu)，對(duì)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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制作電子束對(duì)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(duì)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(duì)襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻，形成電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，并蒸 發(fā)標(biāo)記金屬Ti/Pt;B、 對(duì)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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，電子束光刻?hào)虐妫瓿蓶啪€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(duì)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(xiě)光刻，或?yàn)槠胀ü鈱W(xué)光刻 方法；步驟A中所述標(biāo)記金屬Ti/Pt的金屬組分為T(mén)i/Pt=60/1000A。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用電子束對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，以電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記為基準(zhǔn)，電子束直寫(xiě)制作細(xì)柵 線條，與源漏金屬實(shí)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(duì)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(duì)金屬布線后的器件進(jìn)行測(cè)試分析。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法，采用Ti/Pt金屬結(jié)構(gòu)作為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的金屬結(jié)構(gòu)，對(duì)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(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)了一種利用電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記制作有效柵線條方法，A.對(duì)襯底材料采用光刻方法進(jìn)行光刻，形成電子束對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，并蒸發(fā)標(biāo)記金屬Ti/Pt；B.對(duì)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(duì)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(wú)法準(zhǔn)確辨認(rèn)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101149563SQ200610127868
公開(kāi)日2008年3月26日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所