本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种多层自对准y栅晶体管器件制造方法及晶体管器件。
背景技术
本发明改进前的y栅晶体管器件的生产过程如图1所示，一般要经历如下工艺：外延片表面处理与器件源极/漏极金属化工艺——y栅底部光刻工艺——y栅顶部光刻工艺——y栅金属化沉积工艺——第一钝化层氮化物沉积工艺——第一金属层沉积工艺——第二钝化层氮化物沉积工艺——聚合物钝化平坦层工艺——第二金属层沉积工艺——第三钝化层氮化物沉积工艺等。为了提升y栅处的导电性，由于y栅长度固定，则需要增大y栅的横截面积，此时还需要在第一金属层沉积工艺后增加一步y栅金属举高的步骤，即在y栅上进行再次的金属沉积，此时就会多增加一道y栅金属举高沉积工艺。每道工艺又包含有多个处理过程，如表面清洗、曝光显影、金属化或者蚀刻沉积等。这样，制作增高的y栅晶体管器件需要经历较多的工艺步骤。
技术实现要素：
为此，需要提供一种多层自对准y栅晶体管器件制造方法及晶体管器件，解决现有y栅半导体制作步骤较多的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种多层自对准y栅晶体管制造方法，包括如下步骤：
在外延片上涂覆第一光刻胶；
在第一光刻胶上曝光显影以在漏极金属、源极金属和y栅位置处形成开口；
在外延片和第一光刻胶上涂覆第二光刻胶；
在第二光刻胶上曝光显影以在漏极金属、源极金属和y栅位置处形成开口；
进行金属蒸镀沉积，在y栅位置形成y栅金属，在漏极金属、源极金属位置形成第一金属层；
蚀刻去除第一光刻胶和第二光刻胶；
涂覆第一氮化物层；
涂覆第三光刻胶；
在第三光刻胶上曝光显影以在漏极金属、源极金属和y栅顶部位置处形成开口；
蚀刻去除漏极金属、源极金属和y栅位置处的第一氮化物层；
蚀刻去除第三光刻胶；
涂覆聚合物层；
在聚合物层上曝光显影以在漏极金属、源极金属和y栅顶部位置处形成开口；
涂覆第四光刻胶；
在第四光刻胶上曝光显影以在漏极金属、源极金属和y栅顶部位置处形成开口；
进行金属蒸镀沉积，在y栅顶部位置形成y栅举高金属，在漏极金属、源极金属位置形成第二金属层；
蚀刻去除第四光刻胶。
进一步地，还包括步骤：沉积第二氮化物层，并在第二氮化物层上蚀刻露出第二金属层顶部位置。
进一步地，所述外延片包括有依次堆叠的半导体材料衬底层、场效应晶体管器件结构层。
进一步地，所述第一光刻胶为正性光刻胶。
进一步地，所述第二光刻胶为负性光刻胶。
进一步地，所述第四光刻胶为负性光刻胶。
进一步地，在漏极金属、源极金属位置上方的第二光刻胶覆盖住第一光刻胶。
以及本发明还提供一种多层自对准y栅晶体管，所述晶体管器件由上述任意一项的一种多层自对准y栅晶体管制造方法制得。
进一步地，所述y栅金属高度与在漏极金属、源极金属处第一金属层高度相同，所述y栅举高金属高度与在漏极金属、源极金属处第二金属层高度相同。
区别于现有技术，上述技术方案在外延片上涂覆不同的光刻胶，并在漏极金属、源极金属和y栅位置处进行开口，在进行金属蒸镀的时候，则会在漏极金属、源极金属和y栅位置同时蒸镀上金属层，这样就同时实现了现有技术中的“y栅金属化沉积工艺”“第一金属层沉积工艺”的金属层蒸镀。以及通过在具有y栅金属的外延片上涂覆聚合物层，并在漏极金属、源极金属和y栅顶部位置处进行开口，在进行金属蒸镀的时候，则会在漏极金属、源极金属的第一金属层顶部和y栅顶部位置同时蒸镀上金属层，蒸镀金属层可以为两次蒸镀，则形成了第二金属层，也大大加大了y上的横截面积，这样就一次实现了现有技术中的“y栅举高金属化沉积工艺”“第二金属层沉积工艺”的金属层蒸镀，减少了制作工艺的步骤流程，不仅提高了效率，也降低了成本。
附图说明
图1为背景技术所述的晶体管器件的制作流程图；
图2为改进前的晶体管器件的结构图；
图3为改进前的晶体管器件的结构图；
图4为改进前的晶体管器件的结构图；
图5为改进前的晶体管器件的结构图；
图6为本发明实施例的晶体管器件的制作流程图；
图6a为本发明实施例的晶体管器件的结构图；
图6b为本发明实施例的晶体管器件的结构图；
图6c为本发明实施例的晶体管器件的结构图；
图7为本发明实施例的晶体管器件的结构图；
图8为本发明实施例的晶体管器件的结构图；
图9为本发明实施例的晶体管器件的结构图；
图10为本发明实施例的晶体管器件的结构图。
附图标记说明：
1、外延片。10、半导体材料衬底层；11、场效应晶体管器件结构层；
d、漏极金属(漏极欧姆接触金属)；s、源极金属(源极欧姆接触金属)；
2、光刻胶，3、光刻胶，4、金属，40、y栅金属；41、y栅举高金属。
5、第一氮化物层，50、第二氮化物层；510、第一氮化物层；51、第二氮化物层；6、光刻胶，7、第一金属层，9、第二金属层；90、第二金属层第一次沉积金属；91、第二金属层第二次沉积金属；8、聚合物；22、第一光刻胶；23、第二光刻胶；24、第一金属层，27、源极漏极第一金属层，33、第四光刻胶。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
首先对可能出现的英文名词进行说明：
1.ygb：y-gatebottom，y栅底部光刻工艺；
2.ygt：y-gatetop，y栅顶部光刻工艺；
3.ygd：y-gatedeposition，y栅金属化沉积工艺；
4.1pn：1stpassivationnitride，第一钝化层氮化物沉积工艺；
5.1md：1stmetaldeposition，第一金属层沉积工艺；
6.2pn：2ndpassivationnitride，第二钝化层氮化物沉积工艺；
7.pp：polyimidepassivation，聚合物钝化平坦层工艺；
8.2md：2ndmetaldeposition，第二金属层沉积工艺；
9.3pn：3rdpassivationnitride，第三钝化层氮化物沉积工艺。
请参阅图1到图10，本实施例提供了一种多层自对准y栅晶体管制造方法，在介绍本实施例前，先对本实施例改进前的技术进行说明。首先，要进行y栅底部光刻工艺：在外延片1上涂覆光刻胶2，并在y栅位置处开口，即在如图2所示的外延片1的中间开口，这样原先一层的光刻胶2就被分割成左右两部分，并在中间位置形成一个凹陷。而后是y栅顶部光刻工艺：继续涂覆光刻胶3，同样在y栅位置处开口，这样在y栅位置的凹陷就有一定的深度。以及进行y栅金属化沉积工艺：进行金属蒸镀，则会在光刻胶3的表面和y栅位置的凹陷处镀上金属4和金属40，形成了如图2这样的结构。而后通过化学反应去除光刻胶2和光刻胶3，就留下金属40，即生成了如图3所示的形状有点类似“y”型的y栅金属。
生成y栅金属后，要继续在外延片的源极位置(图2的s处所示)和漏极位置(图2的d处所示)生成第一金属7。首先要进行第一钝化层氮化物沉积工艺：首先在图3的片上继续涂覆氮化物层5，而后经过光刻胶阻隔后蚀刻掉源极/漏极位置处的氮化物，露出源极/漏极金属。而后进行第一金属层沉积工艺：再次涂覆光刻胶6，并在源极/漏极位置处开口，而后进行金属蒸镀，则在光刻胶6、源极/漏极位置处镀上金属7，如图4所示。最后蚀刻去除光刻胶6，则光刻胶6和光刻胶6上面的金属7被去除，保留下源极/漏极位置处的金属7。
最后进行第二钝化层氮化物沉积工艺——聚合物钝化平坦层工艺——第二金属层沉积工艺——第三钝化层氮化物沉积工艺等步骤，就形成最终的如图5所示的半导体结构。其中，由于图4的器件结构中y栅与源极/漏极的第一金属层之间位置有较大凹陷，这样需要很厚的光刻胶才能在光刻显影后形成高度差，这对现有的工艺无法实现。则可以在y栅与源极/漏极的第一金属层之间进行聚合物钝化平坦层工艺(polyimidepassivation)，填充上聚合物8，使得y栅与第一金属层之间更加平坦，而后可以进行光刻胶涂覆、显影蚀刻和金属蒸镀工艺步骤。
本实施例的晶体管器件制造方法可以参考图6。具体包括如下步骤：首先需要制作处具有y栅金属和第一金属层的外延片，具体通过如下方式：首先在外延片上涂覆第一光刻胶22；在第一光刻胶上一次曝光显影以在漏极金属、源极金属和y栅位置处形成开口；在外延片和第一光刻胶上涂覆第二光刻胶23；在第二光刻胶上一次曝光显影以在漏极金属、源极金属和y栅位置处形成开口；进行金属蒸镀沉积，在y栅位置形成y栅金属40，在漏极金属、源极金属位置形成第一金属层27；最终形成如图6a的结构。而后如图6b所示，蚀刻去除第一光刻胶和第二光刻胶，这样就在外延片上的漏极金属、源极金属和y栅位置分别渡上了第一金属层27和y栅金属40。通过本方法，可以在一次的蒸镀上实现了y栅金属和源极漏极的第一金属层，而不需要进行多次金属蒸镀。由于每次的金属蒸镀前都要清洗，涂覆光刻胶，曝光显影等多个步骤，则本发明的方法可以大大减少生产过程的工艺步骤，提高了生产效率和降低了成本。
而后可以镀上第一氮化物层510，如图6c所示。氮化物可以增加y栅金属的强度，这是由于生成后的y栅金属与外延片的接触面积较小，强度较弱，第一氮化物层510还可以提高绝缘性。现有技术中的氮化物在这里就需要两次涂覆，而本方法由于一次形成y栅金属和源/漏极第一金属层，并不需要涂覆氮化物5，只需要进行氮化物510的涂覆即可。即开始本方法的下一步骤：涂覆第一氮化物层510；涂覆第三光刻胶；在第三光刻胶上曝光显影以在漏极金属、源极金属和y栅顶部位置处形成开口；蚀刻去除漏极金属、源极金属和y栅位置处的第一氮化物层；蚀刻去除第三光刻胶；涂覆聚合物层8；在聚合物层上曝光显影以在漏极金属、源极金属和y栅顶部位置处形成开口；涂覆第四光刻胶；在第四光刻胶上曝光显影以在漏极金属、源极金属和y栅顶部位置处形成开口；进行金属蒸镀沉积，在y栅顶部位置形成y栅举高金属，在漏极金属、源极金属位置形成第二金属层；形成如图7的结构。蚀刻去除第四光刻胶，就形成如图8的结构，这样就在外延片上的漏极金属、源极金属的第一金属层顶部和y栅顶部位置分别渡上了第二金属层9和y栅举高金属41。通过本方法，可以在一次的蒸镀上实现了y栅举高金属和源极漏极的第二金属层，而不需要进行多次金属蒸镀。由于每次的金属蒸镀前都要清洗，涂覆光刻胶，曝光显影等多个步骤，则本发明的方法可以大大减少生产过程的工艺步骤，提高了生产效率和降低了成本。
而后可以进行改进前工艺的第二钝化层氮化物沉积工艺等步骤，如图9所示。即可以制作出最终的半导体结构，如图10所示。则本方法还包括步骤：沉积第二氮化物层51，并在第二氮化物层上蚀刻露出第二金属层顶部位置，沉积后的器件结构如图9所示。本方法中，氮化物是具有绝缘性的，氮化物可以是氮化硅。为了实现对氮化物层的蚀刻，一般要在氮化物层上涂覆光刻胶，而后光刻显影露出第二金属层顶部位置，最后再用氮化物化学蚀刻液对氮化物进行蚀刻，氮化物层上需要保留的区域由于光刻胶的阻隔，不会与蚀刻液反应而被保留。而后再通过光刻胶蚀刻液蚀刻掉光刻胶，这样就完成氮化物层沉积工艺。
在晶体管制作工艺中，金属层的形成一般都要经过光刻胶涂覆，光刻胶光刻显影露出原始金属层上对应需要蒸镀金属的位置，而后蒸镀上金属，则金属会粘结在原始金属层上，当然也会有部分粘结在未去除的光刻胶上，最后再用光刻胶蚀刻液去除光刻胶，就可以实现对光刻胶和光刻胶上面金属的去除。当然，光刻胶蚀刻液并不会与金属直接反应。通过光刻胶进行隔离，就要求光刻胶要有一定高度，而后开口处的金属不会与光刻胶上的金属黏连。
本申请中第一金属层上的第二金属层可以在一次工艺中通过两次金属蒸镀实现，如图7到10中可以看到第二金属层9可以包含第二金属层第一次沉积金属90和第二金属层第二次沉积金属91。通过多次的金属层增高，避免一次需要过高的金属，可以降低对工艺的要求。
本发明的器件可以是场效应晶体管器件，如高电子迁移率晶体管。所述外延片包括有依次堆叠的半导体材料衬底层10、场效应晶体管器件结构层11。其中半导体材料衬底层10的材料可以是硅、砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅或者蓝宝石等半导体材料。
进一步地，为了实现y栅举高金属的结构，所述第一为负性光刻胶。这样在光刻显影开口的时候，可以形成实现对金属的阻挡，从而形成y栅顶部举高金属形状。在某些实施例中，在漏极金属、源极金属位置上方的第二光刻胶覆盖住第一光刻胶，这样第二光刻胶的侧面直接与漏极金属、源极金属接触，在进行金属蒸镀沉积的时候，可以避免金属在漏极金属、源极金属上形成内凹的角落，可以避免在内凹角落的光刻胶无法去除干净的问题，此时优选的第二光刻胶为负性光刻胶。
本发明还提供一种多层自对准y栅晶体管，所述晶体管器件由上述晶体管器件制造方法制得。本发明的晶体管器件在制作的时候，会有明显的特点，就是所述y栅举高金属高度与在漏极金属、源极金属处第二金属层高度相同。因为y栅举高金属与第二金属层是同时蒸镀的，则会形成相同高度。而现有的除非严格控制工艺，否则不同工艺步骤形成的y栅举高金属与第二金属层高度不会相同，这也可以简单区分出本发明方法制得的晶体管器件和现有的工艺制得的晶体管器件。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。