专利名称：单片集成GaAs基E/D MHEMT的制作方法
技术领域：
本发明涉及化合物半导体器件MMIC技术领域，尤其涉及一种单 片集成GaAs基增强/耗尽型高电子迁移率晶体管(E/DMHEMT)的制
作方法。
背景技术：
高电子迁移率晶体管(HEMT)具有高频、高速、高功率增益和 低噪声系数的特点，因而大量应用于军事、太空和民用通讯领域。如 毫米波雷达、电子战、智能装备、卫星通讯和辐射天文学等。
GaAs基HEMT主要应用于Ka波段以下，而InP基HEMT在更高 的W波段仍具有高增益和低噪声性能，但是InP基HEMT的不足之处 在于 一是源漏击穿电压低，输出功率小，制约了其在微波功率放大 器电路上的应用；二是InP衬底易碎，晶片尺寸小，价格高昂，加工 成本高。
GaAs基应变高电子迁移率晶体管(MHEMT)结构，即在GaAs 衬底上外延InP基HEMT的外延结构，对InP基HEMT是一种很好的 替代外延结构，既可以利用GaAs衬底成熟的制备工艺，降低了制备成 本。同时，也可以获得与InP基HEMT相近的高频、高速性能。
目前，采用E/D MHEMT形式的DCFL逻辑电路由于具有低功耗， 单一电源，易于设计等优点，在国际上引起了广泛的关注，是制造LSI 及VLSI电路的基础。但目前国内MHEMT工艺并不成熟，尤其是增 强型MHEMT器件的域值电压(Vth)无法达到正值，E/DMHEMT无 法完整制备，内部器件特性的测量无法精确，导致DCFL失效。
因此，E/DMHEMT工艺成熟度有待验证。(一) 要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种单片集成GaAs基E/D MHEMT的制作方法，采用改良的分步栅MHEMT制备工艺技术，制 备出性能良好的增强型和耗尽型MHEMT器件，为采用E/D MHEMT 形式的DCFL逻辑电路的大规模推广奠定基础。
(二) 技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种单片集成GaAs基E/D
MHEMT的制作方法，该方法包括
对GaAs基E/D MHEMT外延片进行有源区隔离和腐蚀； 对进行有源区隔离和腐蚀后的外延片进行漏源制备； 采用分步栅工艺，挖栅槽，蒸发Ti/Pt/Au分步形成增强型栅极和
耗尽型栅极；
金属剥离，形成金属图形。
优选地，所述对GaAs基E/D MHEMT外延片进行有源区隔离和 腐蚀的步骤具体包括对GaAs基E/D MHEMT外延片进行丙酮冲洗， 乙醇清洗，水冲洗6遍，120。C烘箱10分钟，13(TC走程序，9912原胶 3000转/分，涂1分钟，厚度1.5pm， 95。C热板，90s，正胶显影液显 60s，水冲洗，吹干，打底胶RIE02，流量60sccm，功率20W，时间 120秒，然后采用HCL: H20=1: 10的混合溶液漂10s，去除表面氧化 层，测台阶高度；采用H3P04:H202:H2O3:l:50的腐蚀液对InGaAs和 InAlAs进行腐蚀，腐蚀时间40s，监测电流及隔离岛高，漂酸，丙酮 去胶，清洗，吹干。
优选地，所述对进行有源区隔离和腐蚀后的外延片进行漏源制备 的步骤具体包括涂胶原胶AZ5214， 3500转/分，涂1分钟，厚度1.6)am， 95。C热板，90s，源漏版，小机器曝光20秒，AZ5214显影液显60s， 水冲洗，打底胶30s，采用H3P04: H20 =1: 15混合溶液漂20s去除 氧化层，蒸发Ti/Pt/Au形成欧姆接触，丙酮剥离，完成漏源的制备。
优选地，所述采用分步栅工艺，挖栅槽，蒸发Ti/Pt/Au分步形成增强型栅极和耗尽型栅极的步骤具体包括涂胶AZ5206， 3000转/分， 涂1分钟，厚度1.4pm， 95。C热板，卯s，栅金属版，曝光2.1s，挖栅 槽，采用柠檬酸双氧水二l: 1的混合溶液腐蚀InGaAs帽层，形成 增强耗尽型栅极，蒸发栅金属Ti/Pt/Au，其中Ti的厚度为200A， Pt 的厚度为500A， Au的厚度为3000A。
优选地，所述金属剥离形成金属图形的步骤中，采用丙酮进行剥 离，形成金属图形，完成单片集成GaAs基E/DMHEMT的制作。
(三)有益效果 从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果 1 、利用本发明提供的这种单片GaAs基E/D MHEMT的制作方法，
能够制作出性能良好的E/D MHEMT器件，成功的将增强型MHEMT
器件和耗尽型MHEMT器件集成于同一芯片内。
2、 利用本发明提供的这种单片GaAs基E/D MHEMT制作方法， 使内部器件特性的测量更精确。
3、 利用本发明提供的这种单片GaAs基E/D MHEMT的制作方法， 制作成功性能优良的逻辑器件，很好的证明了器件E/D性能的良好， 为制造LSI及VLSI电路打下基础。
4、 利用本发明提供的这种单片GaAs基E/D MHEMT的制作方法， 充分使用DCFL的优点，证明了增强型MHEMT器件的域值电压(Vth) 达到正值，反相性能良好。
5、 本发明提供的这种单片GaAs基E/DMHEMT的制作方法，具 有成效明显，工艺简单易行，经济适用和可靠性强的优点，容易在微 波、毫米波化合物半导体器件制作中采用和推广。
图1为本发明制作单片GaAs基E/D MHEMT所采用的GaAs基 E/D MHEMT外延片的结构示意图2为本发明提供的制作单片GaAs基E/D MHEMT方法流程图； 图3为本发明制作的单片GaAs基E/D MHEMT的剖面6图4为本发明制作的单片GaAs基增强型MHEMT器件芯片的照
片；
图5为本发明制作的单片GaAs基耗尽型MHEMT器件芯片的照片。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的这种制作单片GaAs基E/D MHEMT的方法，利用先进的光刻腐蚀工艺，利用栅极金属到InGaAs沟道的距离不同分别来形成增强耗尽型器件，制成的耗尽型器件的最大饱和漏电流密度为389mA/mm，最大跨导为337mS/mm，夹断电压在一0.3V —1.5V之间，增强型器件的最大饱和漏电流密度为270mA/mm，最大跨导为491mS/mm，域值电压在一0.1 0.5V之间。
如图1所示，图1为本发明制作单片GaAs基E/D MHEMT所采用的GaAs基E/D MHEMT外延片的结构示意图，该外延片结构共包含有8层，从上到下依次为InQ.53Gao.47As、 InG.52Al謹As、 Si delta惨杂层、InQ.52Ala48As、 Ina6Gao.4As、 InAlAs缓冲层和Si-GaAs。
在图1所示GaAs基E/D MHEMT外延片的基础上，本发明提供了一种制作单片GaAs基E/D MHEMT的方法，如图2所示，该方法包括以下步骤
步骤201:对GaAs基E/D MHEMT外延片进行有源区隔离和腐蚀；步骤202:对进行有源区隔离和腐蚀后的外延片进行漏源制备；步骤203:采用分步栅工艺，挖栅槽，蒸发Ti/Pt/Au分步形成增强
型栅极和耗尽型栅极；
步骤204:金属剥离，形成金属图形，完成单片集成GaAs基E/D
MHEMT的制作。
基于图2所示的制作单片GaAs基E/D MHEMT的方法流程图，以下结合具体实施例对本发明进一步详细说明，具体包括以下步骤步骤1 、对GaAs基E/D MHEMT外延片进行丙酮冲洗，乙醇清洗，水冲洗6遍，120。C烘箱10分钟，13(TC走程序，9912原胶3000转/分，涂1分钟，厚度1.5|im， 95。C热板，90s，正胶显影液显60s，水冲洗，吹千，打底胶RIE02，流量60sccm，功率20W，时间120秒，然后采用HCL: H20=1: 10的混合溶液漂10s，去除表面氧化层，测台阶高度；采用H3PO4:H2O2:H2O=3:l:50的腐蚀液对InGaAs禾B InAlAs进行腐蚀，腐蚀时间40s，监测电流及隔离岛高，漂酸，丙酮去胶，清洗，吹干。
步骤2、涂胶原胶AZ5214， 3500转/分，涂1分钟，厚度1.6pm，95。C热板，90s，源漏版，小机器曝光20秒，AZ5214显影液显60s，水冲洗，打底胶30s，采用H3P04: H20 =1: 15混合溶液漂20s去除氧化层，蒸发Ti/Pt/Au形成欧姆接触，丙酮剥离，完成漏源的制备。
步骤3、涂胶AZ5206， 3000转/分，涂1分钟，厚度1.4jim， 95°C热板，90s，栅金属版，大机器曝光2.1s，挖栅槽，采用柠檬酸双氧水=1: 1的混合溶液腐蚀InGaAs帽层，形成增强耗尽型栅极，蒸发栅金属Ti/Pt/Au，其中Ti的厚度为200A， Pt的厚度为500 A， Au的厚度为3000 A。
步骤4、釆用丙酮进行金属剥离，形成金属图形，完成单片集成
GaAs基E/D MHEMT的制作。
图3示出了本发明制作的单片GaAs基E/DMHEMT的剖面图。图4示出了本发明制作的单片GaAs基增强型MHEMT器件芯片
的照片。
图5示出了本发明制作的单片GaAs基耗尽型MHEMT器件芯片的照片。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而己，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种单片集成GaAs基增强/耗尽型高电子迁移率晶体管E/DMHEMT的制作方法，其特征在于，该方法包括对GaAs基E/D MHEMT外延片进行有源区隔离和腐蚀；对进行有源区隔离和腐蚀后的外延片进行漏源制备；采用分步栅工艺，挖栅槽，蒸发Ti/Pt/Au分步形成增强型栅极和耗尽型栅极；金属剥离，形成金属图形。
2、 根据权利要求1所述的单片集成GaAs基E/D MHEMT的制作 方法，其特征在于，所述对GaAs基E/D MHEMT外延片进行有源区隔离和腐蚀的步骤具体包括对GaAs基E/D MHEMT外延片进行丙酮冲洗，乙醇清洗，水冲 洗6遍，12(TC烘箱10分钟，13(TC走程序，9912原胶3000转/分，涂 1分钟，厚度1.5pm， 95。C热板，90s，正胶显影液显60s，水冲洗， 吹干，打底胶RIE02，流量60sccm，功率20W，时间120秒，然后采 用HCL: H20=h 10的混合溶液漂10s，去除表面氧化层，测台阶高 度；采用H3PO4:H2O2:H2O=3:l:50的腐蚀液对InGaAs和InAlAs进行腐 蚀，腐蚀时间40s，监测电流及隔离岛高，漂酸，丙酮去胶，清洗，吹 干。
3、 根据权利要求1所述的单片集成GaAs基E/D MHEMT的制作 方法，其特征在于，所述对进行有源区隔离和腐蚀后的外延片进行漏 源制备的步骤具体包括涂胶原胶AZ5214， 3500转/分，涂1分钟，厚度1.6pm， 95°C热 板，90s，源漏版，小机器曝光20秒，AZ5214显影液显60s，水冲洗， 打底胶30s，采用H3PCM H20=1: 15混合溶液漂20s去除氧化层， 蒸发Ti/Pt/Au形成欧姆接触，丙酮剥离，完成漏源的制备。
4、 根据权利要求1所述的单片集成GaAs基E/D MHEMT的制作 方法，其特征在于，所述采用分步栅工艺，挖栅槽，蒸发Ti/Pt/Au分 步形成增强型栅极和耗尽型栅极的步骤具体包括.-涂胶AZ5206， 3000转/分，涂1分钟，厚度1.4nm， 95°C热板， 90S，栅金属版，大机器曝光2.1s，挖栅槽，采用柠檬酸双氧水=1:1的混合溶液腐蚀InGaAs帽层，形成增强耗尽型栅极，蒸发栅金属 Ti/Pt/Au，其中Ti的厚度为200A，Pt的厚度为500 A，Au的厚度为3000 A。
5、根据权利要求1所述的单片集成GaAs基E/D MHEMT的制作 方法，其特征在于，所述金属剥离形成金属图形的步骤中，采用丙酮 进行剥离，形成金属图形，完成单片集成GaAs基E/D MHEMT的制作。
全文摘要
本发明公开了一种单片集成GaAs基E/D MHEMT的制作方法，该方法包括对GaAs基E/D MHEMT外延片进行有源区隔离和腐蚀；对进行有源区隔离和腐蚀后的外延片进行漏源制备；采用分步栅工艺，挖栅槽，蒸发Ti/Pt/Au分步形成增强型栅极和耗尽型栅极；金属剥离，形成金属图形。利用本发明，能够制作出性能良好的E/D MHEMT器件，成功的将增强型MHEMT器件和耗尽型MHEMT器件集成于同一芯片内，具有成效明显，工艺简单易行，经济适用和可靠性强的优点，容易在微波、毫米波化合物半导体器件制作中采用和推广。
文档编号H01L21/8232GK101552236SQ20081010322
公开日2009年10月7日 申请日期2008年4月2日 优先权日2008年4月2日
发明者付晓君, 张海英, 徐静波, 明 黎 申请人:中国科学院微电子研究所