专利名称：晶体管t型发射极或栅极金属图形的制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件及集成电路制造工艺中晶体管发射极或栅极金属图形的制造方法。
用砷化镓(GaAs)或磷化铟(InP)半导体材料制造的异质结双极晶体管(以下简称HBT)广泛地应用在移动通讯和光纤通讯中。特别是这类器件中的T型发射极金属自对准的HBT，因为具有可缩小其发射区和基区的面积、降低基区电阻的特点，因而可提高HBT的频率特性。制造这类器件的技术关键之一是其发射极特别是T型发射极金属图形的制作方法。
现有技术制作HBT的T型发射极金属图形的方法主要有以下三种第一、常规套刻法。
图1和图2是已有技术常规套刻法制作T型发射极金属图形的示意图。图1为俯视图。图2为纵向剖面图。图中表示了发射区1，基区2，位于两侧的集电极区3。由于晶体管各极的金属引出线需要套刻在各区之中，而发射区1及基区2的面积受光刻精度和对准间距的限制不可能缩得很小，因此其结电容很大，并且金属接触孔不能覆盖整个区域，所以各级串联电阻也较大。图2中标号的含义与图1相同，标号11、12、13、14则分别表示发射区、基区、集电区及亚集电区。
第二、湿法侧向腐蚀法。如美国专利5994194所公开的，用湿法侧向腐蚀发射极形成T型发射极，并使基区金属与发射极自对准。湿法侧向腐蚀的缺点是(1)可控性差。因为湿法腐蚀受衬底表面状况、界面粘附和腐蚀液性能等条件影响大。(2)适用的金属极少。事实上，既能被某种不腐蚀衬底材料的化学试剂湿法腐蚀，又能形成良好欧姆接触的金属极少。用此法制出的发射极也难以做到最佳的欧姆接触。
第三、等离子体刻蚀双层金属法。如Hiroshi MASUDA等在IEICETRANS ELECTRON.，VOL.E82-C，NO.3 MARCH 1999上发表的“HighPerformance InP/InGaAs HBTs for 40-Gb/s Optical Transmission ICs”文中所述。这种方法要求用作发射极引线的上下两层金属均能被等离子体刻蚀，并且下层要比上层刻得快。这种限制使得可选的金属非常有限。现有技术报导仅见W/WSi和Al/WSi两种组合。众所周知，钨硅(WSi)的导电性能差。铝(Al)的热稳定性和可靠性不佳，并且在后步工序中容易被腐蚀。还有，铝表面易被氧化，对后面的多层布线、连线均有不良影响。另外，等离子体刻蚀两层金属并侧向刻蚀，还会对片子表面产生一定的损伤。故这种方法并不是最理想的选择。
金属半导体场效应晶体管(以下简称MESFET)和膺配高电子迁移率晶体管(以下简称PHEMT)是另外一类广泛应用于通讯设备的半导体器件。这类器件都有栅极。为了提高其工作频率，降低噪声，必须缩短这类器件的栅长，但栅长的缩短会增加栅极的串连电阻，解决的这一矛盾的办法就是使栅极制备成T型。同时也要减小栅极金属上的串连电阻，解决的方案就是采用T型金属栅极结构。T型栅极通常采用三层胶工艺(参见J.S.Weiner，J.M.Kuo等Bell Labs/Lucent Technologies，MurrayHill，New Jersey 07974，Eletrochemical Society Proceedings，Volume 98-12P288)和电镀方案(参见A.Ceronio等CONFERENCE PROCEEDINGSGAAS 2000，P117，October 2000)形成MESFET和PHEMT的T型栅极金属。上述“三层胶”工艺因采用PMMA、MAA等光刻胶，故需用电子束或X射线曝光，它对通常大规模生产用的G线和I线光谱的光刻不适用。而以电镀形成栅极其工艺复杂，效率低，均匀性差。且电镀获得的金属膜的电导率及致密度都不及蒸发或溅射形成的金属膜。因此，以上两种形成T型栅极的办法对目前大规模生产而言，均有不理想之处。
本发明的目的是提供晶体管T型发射极或栅极金属图形的制造方法，制作HBT的T型发射极金属图形使发射极与基极得以自对准，其发射区和基区面积大为缩小，降低基区串联电阻提高工作频率；用于MESFET和PHEMT的T型栅极制作，可使其器件频率特性提高，噪声系数降低；并且本发明方法可以用多种低电阻率金属制作发射极或栅极连线，并能形成欧姆接触，而且图形尺寸容易控制，工艺的一致性和重复性好。
本发明晶体管T型发射极或栅极金属图形的制作方法，采用包括光刻机、等离子体刻蚀机、蒸发或/和溅射设备、浸泡剥离设备，在光刻和显影之后，用反应离子刻蚀(简称RIE)或感应耦合等离子体刻蚀(简称ICP)，将上层光刻胶上的发射极或栅极窗口图形转移到下层的光刻胶或介质层上，然后用无掩膜泛曝光或强显影，或用等离子体刻蚀将上层胶窗口适当扩大，再蒸发或溅射发射极或栅极所需金属，然后经浸泡剥离，从而获得T型发射极或栅极金属图形。
按本发明方法中几个主要的具体工艺步骤的区别，本发明方法又分成两种技术方案(1)上层光刻胶图形转移至下层光刻胶，和(2)上层光刻胶图形转移至介质层(即牺牲层)。以下分别陈述。
第一种技术方案一上层光刻胶图形转移至下层光刻胶，晶体管T型发射极或栅极金属图形制作方法包括如下主要步骤第1步光刻，又细分为以下工序(1)涂胶，首先在HBT或MESFET或PHEMT衬底片表面涂一层PMMA或PMMA-MAA正性光刻胶形成下层光刻胶层I，再在其上涂正性光刻胶如AZ-5240或常规G线i线胶形成上层光刻胶层II。
(2)光刻曝光采用具有G、H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机，用与所需发射极或栅极窗口相同图形的掩膜进行光刻曝光，(3)图形反转处理；(4)无掩膜泛曝光处理；(5)显影生成所需发射极或栅极窗口图形。
第2步等离子体刻蚀在RIE或ICP刻蚀机中，通入氧气，气压约1Pa，功率密度一般在0.1～0.2W/cm2为宜。将发射极窗口的图形由上层光刻胶层II转移到下层光刻胶层I。
第3步泛曝光或强显影。
有泛曝光加显影和强显影两种方式，选用其中一种(1)泛曝光加显影无掩模地再次曝光，然后显影，使上层光刻胶层II上的发射极或栅极窗口扩大，适当调整泛曝光及显影时间长短，可以得到不同宽度扩张的窗口。
(2)强显影用比第一次显影用的浓度更高的显影液显影，使上层光刻胶层II上的发射极或栅极窗口适当的扩大。适当调整显影液的浓度或增减此次泛曝光及显影时间长短，可以得到不同宽度扩张的窗口。
第4步蒸发或溅射，然后剥离。
又分为以下三工序(1)蒸发或溅射或溅射加蒸发制备发射极或栅极所需金属；(2)浸泡剥离将蒸发或溅射了发射极或栅极金属的片子浸入丙酮中约3～5分钟，剥离获得所需T型发射极或栅极金属图形，(3)蒸发基区金属，以T型发射极金属为掩模，腐蚀出发射极台面，露出基区后蒸发基区金属，形成发射极—基区金属自对准；或以T型栅金属为掩模，直接蒸发源漏金属，实现栅与源漏的自对准。
本发明方法的第二种技术方案—上层光刻胶图形转移至介质层(即牺牲层)，晶体管T型发射极或栅极金属图形制作方法包括如下主要步骤第1步淀积在HBT或MESFET或PHEMT外延片表面淀积一层SiO2或SiN介质层作为牺牲层。
第2步光刻，又细分为以下工序(1)涂胶，在SiO2或SiN介质层表面涂正性光刻胶，如AZ-5240或常规G线i线光刻胶，形成上层光刻胶层II；(2)光刻曝光采用具有G、H、I线光源的接触式曝光机或投影光刻机，用掩模按所需发射极或栅极窗口图形进行光刻曝光；(3)图形反转处理，对于AZ-5240，只需要在120℃热板上烘1分半钟；对常规光刻胶，需在NH3气氛下处理2分钟；(4)泛曝光，进行无掩模泛曝光处理，扩大发射极或栅极窗口；(5)显影采用与正性光刻胶配套的显影液显影，生成所需发射极或栅极窗口图形。
第3步，等离子体刻蚀—图形转移在反应离子刻蚀机或感应耦合等离子体刻蚀机中进行，采用SF6和CHF3两种气体的混合气，混合比约为SF6∶CHF3＝1∶5，将发射极或栅极窗口的图形转移到SiO2或SiN介质层上。
第4步，氧等离子体刻蚀在反应等离子刻蚀机或感应耦合等离子体刻蚀机中进行，通入氧气，气压约10Pa，功率密度为0.1-0.2/cm2，将发射极或栅极窗口扩大。
第5步，蒸发或溅射，或溅射加蒸发；浸泡、剥离—蒸发基区金属又分为以下三工序(1)蒸发或溅射，或溅射加蒸发制备发射极或栅极所金属，工作在常规的蒸发或溅射设备中进行，或者先后用这两种设备；(2)浸泡剥离，获得所需T型发射极或栅极金属图形；(3)蒸发基区金属，在蒸发设备上进行，以T型发射极金属为掩模，腐蚀发射极台面，露出基区后，再蒸发基区金属，形成发射极或栅极金属与基区金属自对准结构。
在本发明第一种技术方案的制作方法中，在其第1步的涂胶工序中，下层正性光刻胶层I的厚度为0.1-0.3μm，涂胶后的烘烤温度为160-175℃。
本发明方法的两种技术方案，在其光刻步骤的涂胶工序中，涂正性光刻胶AZ-5240常规G线i线光刻胶形成上层光刻胶层II的厚度在0.5-1.5μm之间。
本发明方法的两种技术方案实施时，光刻步骤中，正性光刻胶AZ-5240涂胶后的烘烤温度约为90℃，当其作为图形反转胶进行图形反转处理时，曝光后的烘烤温度为115-120℃，时间约为1分30秒。对于G线i线一般正性光刻胶，在进行NH3气氛下图形反转处理时，烘烤温度为100-120℃，时间约2分钟左右。
本发明方法第二种技术方案中，在其上层光刻胶图形转移至介质层即SiO2或SiN层，在用氧等离子体刻蚀扩大发射极或栅极窗口即上层光刻胶层II的窗口时，注入氧气的压力一般为5-50Pa。
本发明晶体管T型发射极或栅极金属图形的制作方法中，蒸发或溅射工序时，对衬底表面是GaAs的外延片，先后蒸发AuGeNi、Ti、Pt、Au；对衬底表面是InGaAs的外延片，先后蒸发Ti、Pt、Au；对于上述两种外延片，也可以先溅射WSi，然后顺序蒸发Ti、Pt、Au。
本发明的制作方法中，蒸发或溅射栅极时，先后蒸发栅极金属Ti、Pt、Au，或Ti、Au，或Ti、Al，或Mo、Au；亦可先溅射WSi后先后蒸发Ti、Au，或Ti、Pt、Au，或Mo、Au。
用本发明方法的两种技术方案按步骤制出发射极或栅极金属图形后，再经其它相关工序，就可以制成T型发射极—基极自对准的HBT器件，或者具有T型栅极的MESFET或PHEMT器件。事实上本发明方法T型发射极和栅极是多层金属的图形，视衬底材料的不同，制作时可以先后选用Ti、Pt、Au、W等多种金属及其合金，经多次蒸发或溅射完成。如图5所示，在完成了HBT发射极合金金属的蒸发或溅射—浸泡—剥离之后，要先后蒸发或溅射制备防止导电层与合金层互熔的阻挡层504和发射极导电金属层505，然后进行自对准发射极台面腐蚀，使其露出P型基区外延层，然后蒸发基区金属。由于有T型发射极金属503存在，在发射极周边，基区金属507与T型发射极上的基区金属506自动分离，达到了HBT器件T型发射极—基区自对准的目的。图中511和512分别表示发射区和基区。
又如用本发明方法制作PHEMT和MESFET器件T型栅极金属图形，蒸发多层栅极金属可以先后用Ti、Pt及Au，或者Ti和Au，或Ti和Al，或Mo和Au等。也可以先溅射WSi后蒸发Ti和Au，如图6-5所示。还可以先溅射WSi，后顺序蒸发Ti、Pt和Au，或Mo和Au等，选择是多样的。对溅射WSi形成的栅极根部，完成栅极金属蒸发—浸泡—剥离以后，用低功率高气压的SF6等离子体侧向刻蚀WSi，使T型栅的根部较在此之前刻蚀出的窗口更窄，从而达到压缩栅长的目的，如图6-7所示。
本发明方法有如下突出的实质性特点和显著的优点(1)用于HBT器件制作，形成的T型发射极可以实现发射极—基区自对准，从而缩小发射极结和基区结面积，减小两结的电容和串联电阻，最终提高晶体管的频率特性。
(2)本发明方法更有利于获得细的发射极或栅极。众所周知，如图7所示，现有技术制出的T型栅极或发射极形状是上下叠起的大小两个梯形702和701，它们的下底比上底宽。这里701是WSi层，702是W层。
图8是本发明的方法制出的T型发射极和栅极断面的示意图，犹如“V”字形，其下端根部窄，用等离子体刻蚀侧向压缩WSi 801的根部时，将较之图7所示现有技术更有利于获得细的发射极和栅极。图中802和803分别是Ti层和Au层。
(3)用于制造MESFET或PHEMT等场效应管器件的T型栅极，由于栅长缩短，串联电阻减小，有利于这些器件提高工作频率，降低噪声系数。
(4)本发明方法可以用多种低电阻率的金属制作发射极或栅极连线，形成欧姆接触。本发明适用的金属有Ti/Pt/Au，AuGeNi/Ti/Pt/Au，Ti/Au，Ti/Al，Mo/Au等多种组合。
(5)本发明方法工艺的一致性和重复性好，图形尺寸容易控制。
图1为已有技术常规套刻制作的T型发射极金属图形俯视示意图。
图2为已有技术常规套刻制作的T型发射极金属图形纵向剖面图。
图3，包括图3-1至图3-3为本发明方法第一种技术方案制作T型发射极或栅极金属图形几个主要步骤的示意图，其中图3-1为光刻—显影，图3-2为等离子体刻蚀—图形转移，图3-3为泛曝光或强显影后的剖面示意图。
图4，包括图4-1至图4-3为本发明方法第二种技术方案制作T型发射极或栅极金属图形几个主要步骤的示意图，其中图4-1为光刻—显影，图4-2为等离子体刻蚀—图形转移，图4-3为泛曝光或强显影后的剖面示意图。
图5为本发明方法制备的晶体管T型发射极或栅极金属并蒸发了基区金属的断面图。
图6，包括图6-1至图6-7为本发明方法第一种技术方案制作PHEMT或MESFET晶体管T型栅极金属图形主要步骤示意图。其中图6-1为涂胶，图6-2为显影出栅极窗口，图6-3为刻蚀—图形转移，图6-4为腐蚀N+GaAs帽层，图6-5溅射—蒸发，图6-6为浸泡—剥离，图6-7为等离子体侧向刻蚀WSi压缩栅长。
图7是已有技术制出的T型发射极或栅极金属断面示意图。
图8为本发明方法制出的T型发射极或栅极金属断面示意图。
以下结合附图详细说明本发明方法的实施例。
实施例1，第一种技术方案，用半导体材料GaAs制造自对准HBT的T型发射极金属图形。参见附图3(包括图3-1至图3-3)和图5。按以下步骤(工序)进行。
(1).涂胶首先在GaAs外延片101上涂PMMA或MAA正性光刻胶，形成下层光刻胶层I 102，厚度为0.15μm，在170℃下烘烤10分钟。再涂正性光刻胶AZ-5240，厚度为1.4μm，在约90℃下烘烤约20分钟，形成上层光刻胶层II 103；(2).光刻曝光在投影光刻机上进行，用阳版掩模即与所需发射极窗口相同图形的掩模进行曝光，参见图3-1；(3).图形反转处理在温度约115℃下烘烤约90秒；(4).无掩模泛曝光在紫外光下无掩模曝光，曝光时间以能显影干净窗口中的光刻胶为准，使上层光刻胶层II103上的发射极窗口扩大；(5).显影生成所需发射极或栅极窗口图形104，参见图3-1，采用与正性光刻胶配套的显影液显影，显影液浓度为显影液∶水＝1∶1；(6).等离子体刻蚀—图形转移在RIE或ICP刻蚀机中进行，通入氧气，气压约1Pa，功率密度为0.1-0.2W/cm2，将发射极窗口图形由上层光刻胶层II 103转移到下层光刻胶层I 102上，将发射极窗口内的PMMA光刻胶层刻蚀干净，获得窗口图形105，然后用NH4OH去除表面氧化层。参见图3-2；(7).强显影扩大窗口显影液不加水，使上层光刻胶层II 103上的发射极窗口各边扩大约0.1-0.3μm。获得窗口图形106，参见图3-3；(8)蒸发或溅射发射极金属在蒸发设备上进行，先后蒸发AuGeNi/Ti/Pt/Au，金属总厚度为0.5μm左右。或者先在溅射设备上溅射WSi，再先后蒸发Ti/Pt/Au，形成发射极金属；(9).剥离将蒸发完毕的片子浸泡入丙酮中约5分钟，然后施加轻微超声处理，即可完成剥离，形成T型发射极金属图形；
(10).自对准发射极台面腐蚀—蒸发基区金属先进行自对准发射极台面腐蚀处理，使其露出P型基区外延层，然后蒸发基层金属。由于有T型发射极金属存在，在发射极周边，基区金属与T型发射极上的基区金属自动分离，达到了T型发射极与基区自对准的目的。参见图5。
实施例2.第二种技术方案—上层光刻胶图形转移至介质层，用半导体材料GaAs或InP制造HBT(或MESFET或PHEMT)T型发射极或栅极金属图形。参见附图4(包括图4-1至图4-3)。按以下步骤/工序进行(1).淀积在半导体材料GaAs外延片201表面淀积一层SiO2(或SiN)介质层202作为牺牲层，其厚度为1500左右。
(2).涂胶在介质层202表面涂正性光刻胶AZ-5240，厚度约为1.2μm，在温度90℃下烘烤20分钟，形成光刻胶层203。
(3)光刻曝光在具有G、H、i线光源的接触式曝光机或投影光刻机上进行，用阳版掩模进行曝光。
(4).图形反转处理上层光刻胶层203是AZ-5240，在120℃热板上烘烤约1分半钟。
(5).泛曝光在紫外光下进行无掩模曝光，曝光时间以能显影干净窗口中的光刻胶为准。
(6).显影采用与正性光刻胶配套的显影液显影，生成所需发射极或栅极窗口图形204，显影液浓度为显影液∶水＝1∶1，参见图4-1。
(7).等离子体刻蚀—图形转移在RIE或ICP刻蚀机中进行，采用SF6和CHF3两种气体的混合气，混合比约为SF6∶CHF3＝1∶5，将发射极窗口图形转移到SiO2或SiN介质层202上，获得窗口图形205，参见图4-2。
(8).氧等离子体刻蚀—扩大窗口在RIE或ICP刻蚀机中进行，通入氧气，气压约10Pa，功率密度为0.1-0.2W/cm2，时间1-3分钟，将发射极或栅极窗口扩大。获得窗口图形206，参见图4-3。
(9).蒸发或溅射发射极或栅极金属在蒸发或溅射设备上进行。先后蒸发Ti/Pt/All。
(10).剥离将完成了蒸发的片子浸泡入丙酮中约5分钟，然后施加轻微超声处理即可完成剥离，获得所需发射极或栅极金属图形。
(11).自对准发射极台面腐蚀—蒸发基区金属首先用SF6在RIE刻蚀机中刻蚀掉SiO2(或SiN)，并让其有一定的侧向腐蚀。然后，用H3PO4∶H2O2∶H2O的溶液腐蚀GaAs N+层到P型基区表面为止，然后，以T型发射极为掩模，垂直蒸发基区金属Pt/Ti/Pt/Au，获得自对准结构。
实施例3.本发明方法第一技术方案，在GaAs衬底片上制作PHEMT及MESFET金属半导体场效应管的T型栅极金属图形。参见图6，包括图6-1至图6-7。包括如下具体步骤和工序。
(1).涂胶参见图6-1，在GaAs衬底上涂两层正性光刻胶下层光刻胶305和上层光刻胶306。GaAs衬底片由GaAs基片301、AlGaAs层302、和N+帽层303组成。已制作了PHEMT或MESFET隔离区，并且GaAs衬底片上已进行了源、漏区金属合金304处理。
两层光刻胶涂胶厚度分别为0.15μm和1μm。光刻胶烘烤温度分别约为170℃和90℃，时间分别约为20分钟和2分钟。
(2).曝光在投影光刻机上进行，采用阳版掩模，掩膜上有与所需栅极窗口相同的图形。
(3).图形反转处理在温度约115℃烘烤约90秒。
(4).泛曝光在紫外光下无掩膜曝光，曝光时间以能显影干净窗口中的光刻胶为准。
(5).显影生成所需栅极窗口图形307，参见图6-2，显影采用与正性光刻胶配套的显影液，浓度为显影液∶水＝1∶1。
(6).等离子体刻蚀—图形转移。
在RIE或ICP刻蚀机中进行，通入氧气，气压约1Pa，功率密度为0.1-0.2W/cm2，将栅极窗口内的PMMA光刻胶层刻蚀干净，栅极窗口图形307由上层光刻胶层306转移到下层光刻胶305上，形成窗口图形308，参见图6-3。
(7).腐蚀N+GaAs帽层303如图6-4，形成窗口图形309，腐蚀液采用H3PO4∶H2O2∶H2O＝3∶1∶50；时间约为40秒。
(8).蒸发栅极金属在蒸发和溅射设备上进行。先溅射WSi317，后顺序蒸发Ti318和Au319，如图6-5所示。或者先溅射WSi，后蒸发Ti、Pt、Au，或顺序蒸发Mo和Au。
也可以直接先后蒸发Ti、Pt、Au或Ti、Au，或Ti、Al或Mo、Au。
(9).剥离先将蒸发完毕的片子浸泡入丙酮中约5分钟，然后施加轻微超声处理完成剥离，获得T型栅极金属图形，参见图6-6。
(10).等离子体侧向刻蚀WSi在RIE或ICP刻蚀机中进行，用低功率、高气压的SF6等离子体侧向刻蚀WSi，使T型栅极的根部较刻蚀前的窗口更窄，从而可以压缩栅长，如图6-7所示。SF6气体压力为10-20Pa，功率密度为0.1-0.2w/cm2。
实施例3所述的工艺方法，也适用于通常GaAs衬底片制造MESFET金属半导体场效应晶体管的T型栅极金属图形。
权利要求
1.一种晶体管T型发射极或栅极金属图形的制作方法，采用包括光刻机、刻蚀机、蒸发或溅射设备、浸泡剥离设备，其特征是先在衬底片上涂两层正性光刻胶，或者先在衬底片的表面淀积一层SiO2或SiN介质层，再在其上涂正性光刻胶；然后在上层正性光刻胶上光刻出发射极或栅极窗口图形，再用等离子体刻蚀或感应耦合等离子体刻蚀，将上层光刻胶上的发射极或栅极窗口图形转移到下层的光刻胶或介质层上，然后用无掩模泛曝光或强显影或等离子体刻蚀将上层胶窗口适当扩大，继而通过蒸发或溅射制备发射极或栅极所需金属，再经浸泡剥离，从而获得T型发射极或栅极金属图形。
2.按照权利要求1所述的晶体管T型发射极或栅极金属图形的制作方法，其特征是当用涂两层正性光刻胶方式时，该方法包括如下主要步骤第1步光刻，又细分为以下工序(1)涂胶，首先在HBT或MESET或PHEMT衬底片表面涂一层PMMA或PMMA-MAA正性光刻胶形成下层光刻胶层I，再在其上涂正性光刻胶如AZ-5240或常规G线或i线胶形成上层光刻胶层II，(2)光刻曝光，采用具有G、H、i线光源的接触式曝光机或投影光刻机，用与所需发射极或栅极窗口相同图形的掩模进行光刻曝光，(3)图形反转处理，(4)泛曝光无掩模泛曝光处理；(5)显影，生成所需发射极或栅极窗口图形；第2步等离子体刻蚀，在反应离子刻蚀机或感应耦合等离子体刻蚀机中进行，通入氧气，气压约1Pa，功率密度为0.1-0.2W/cm2，将发射极或栅极窗口的图形由上层光刻胶层II转移到下层光刻胶层I上；第3步泛曝光或强显影扩大窗口有两种方式，选用一种(1)泛曝光加显影无掩模地再次曝光，然后显影，使上层光刻胶层II上的发射极或栅极窗口扩大，适当调整泛曝光及显影时间长短，可以得到不同宽度扩张的窗口，(2)强显影不用泛曝光而只用强显影，即用比第一次显影所用的浓度更高的显影液显影，使上层光刻胶层II上的发射区窗口适当的扩大，适当调整显影液的浓度及显影时间的长短，可以得到不同宽度扩张的窗口；第4步蒸发或溅射，然后剥离，又分为以下三工序，(1)蒸发或溅射，或溅射加蒸发制备发射极或栅极所需金属，工作在蒸发或溅射设备上进行，或者先后用两种设备进行；(2)浸泡剥离，将蒸发或溅射了发射极或栅极金属的片子浸入丙酮中约3-5分钟，剥离获得所需T型发射极或栅极金属图形；(3)蒸发基区金属，以T型发射极金属为掩模，腐蚀出发射极台面，使曝露出基区，然后蒸发基区金属，形成发射极与基区金属自对准结构。
3.按照权利要求1所述的晶体管T型发射极或栅极金属图形的制作方法，其特征是当用先在衬底片的表面淀积一层SiO2或SiN介质层，然后在其上涂正性光刻胶方式时，该方法包括如下主要步骤第1步，淀积在HBT或MESFET或PHEMT外延片表面淀积一层SiO2或SiN介质层作为牺牲层，第2步，光刻又细分为以下工序(1)涂胶在SiO2或SiN介质层表面涂正性光刻胶，如AZ-5240或常规G线i线光刻胶，形成上层光刻胶层II，(2)光刻曝光采用具有G、H、i线光源的接触式曝光机或投影光刻机，用掩模按所需发射极或栅极窗口图形进行光刻曝光，(3)图形反转处理，对于涂AZ-5240正性光刻胶的上层光刻胶层II，只需要在约120℃热板上烘烤约1分半钟；对于常规G线、i线光刻胶，需在NH3气氛下处理2分钟；(4)泛曝光，进行无掩模泛曝光处理，(5)显影采用与正性光刻胶配套的显影液显影，生成所需发射极或栅极窗口图形，第3步，等离子体刻蚀—图形转移在反应离子刻蚀机或感应耦合等离子体刻蚀机中进行，采用SF6和CHF3两种气体的混合气，混合比约为SF6∶CHF3＝1∶5，将发射极窗口图形转移到SiO2或SiN介质层上；第4步，氧等离子体刻蚀在反应等离子刻蚀机或感应耦合等离子体刻蚀机中进行，通入氧气，气压约1Pa，功率密度为0.1-0.2/cm2，将发射极或栅极窗口扩大；第5步，蒸发或溅射，或溅射加蒸发—浸泡、剥离—蒸发基区金属又分为以下三工序(1)蒸发或溅射，或溅射加蒸发制备发射极或栅极所需金属，工作在常规的蒸发或溅射设备中进行，或者要先后用这两种设备；(2)浸泡剥离，将蒸发或溅射了发射极或栅极金属的片子浸入丙酮中约3-5分钟，剥离获得所需T型发射极或栅极金属图形；(3)蒸发基区金属，以T型发射极金属为掩模，腐蚀出发射极台面，使露出基区，然后蒸发基区金属，在蒸发设备上进行，形成发射极与基区金属自对准结构。
4.按照权利要求2所述的晶体管T型发射极或栅极金属图形的制作方法，其特征是在其第1步的涂胶工序中，下层光刻胶层I的厚度为0.1-0.3μm，涂胶后的烘烤温度为160-175℃。
5.按照权利要求2或3所述的晶体管T型发射极或栅极金属图形的制作方法，其特征是在其光刻步骤的涂胶工序中，涂正性光刻胶AZ-5240或常规G线i线光刻胶形成上层光刻胶层II的厚度在0.5-1.5μm之间。
6.按照权利要求2或3所述的晶体管T型发射极或栅极金属图形的制作方法，其特征是光刻步骤中，正性光刻胶AZ-5240涂胶后的烘烤温度约为90℃，当其作为圆形反转胶进行图形反转处理时，曝光后的烘烤温度为115-120℃，时间约为1分30秒；对于G线i线一般正性光刻胶，在进行NH3气氛下图形反转处理时，烘烤温度为100-120℃，时间约2分钟左右。
7.按照权利要求3所述的晶体管T型发射极或栅极金属图形的制作方法，其特征是在其上层光刻胶图形转移至介质层即SiO2或SiN层，在用氧等离子体刻蚀扩大发射极或栅极窗口即上层光刻胶II的窗口时，注入氧气的压力为5-50Pa。
8.按照权利要求1所述的晶体管T型发射极或栅极金属图形的制作方法，其特征是制作T型发射极金属蒸发或溅射工序时，对衬底表面是GaAs的外延片，先后蒸发AuGeNi、Ti、Pt、Au；对衬底表面是InGaAs的外延片，先后蒸发Ti、Pt、Au；对于上述两种外延片，也可以先溅射WSi，然后顺序蒸发Ti、Pt、Au。
9.按照权利要求1所述的晶体管T型发射极或栅极金属图形的制作方法，其特征是蒸发或溅射栅极时，先后蒸发栅极金属Ti、Pt、Au，或Ti、Au，或Ti、Al，或Mo、Au；亦可先溅射WSi后先后蒸发Ti、Au，或Ti、Pt、Au，或Mo、Au。
全文摘要
本发明晶体管T型发射极或栅极金属图形的制造方法属于半导体集成电路工艺。本方法是先在衬底片上涂两层正性光刻胶,或者先淀积一层SiO
文档编号H01L21/331GK1373502SQ0110927
公开日2002年10月9日 申请日期2001年3月2日 优先权日2001年3月2日
发明者刘训春, 李无瑕, 王润梅, 钱永学, 吴德馨, 张龙海, 郑坚斌, 罗明雄 申请人:中国科学院微电子中心