一種GaAs襯底MHEMT柵凹槽腐蝕監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微納器件制造領(lǐng)域，具體涉及一種GaAs (砷化鎵）襯底MHEMT (變組分 高電子迀移率晶體管）柵凹槽腐蝕監(jiān)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在器件制造中，尤其在微波器件方面往往需要制作出納米級(jí)的柵凹槽，以拓寬器 件頻率范圍。柵凹槽腐蝕工藝是器件整體性能的關(guān)鍵部分，在器件制造過程中尤為重要。精 確的柵凹槽工藝可以使器件獲得良好跨導(dǎo)特性、關(guān)斷特性和最大輸出電流、高頻率特性等 一系列性能。納米凹槽的腐蝕不僅與腐蝕凹槽的尺寸有關(guān)，而且與掩膜層的厚度也有密切 關(guān)系。在納米級(jí)凹槽腐蝕過程中，尤其在T型柵的制備過程中，凹槽腐蝕監(jiān)控是一項(xiàng)非常重 要的工作，監(jiān)控精度越高，對(duì)提高器件性能越有利。
[0003] 目前用于納米器件凹槽腐蝕監(jiān)控方法主要有電流曲線監(jiān)控法，而針對(duì)濕法腐蝕的 柵凹槽電流曲線監(jiān)控法的不足體現(xiàn)為：首先，無(wú)法直觀地觀察凹槽腐蝕的表面形貌。其次， 存在監(jiān)控不準(zhǔn)確性，如果凹槽腐蝕不均勻，沒有充分腐蝕去帽層部分，則會(huì)導(dǎo)致電流監(jiān)控曲 線不會(huì)達(dá)到飽和，繼續(xù)增加腐蝕時(shí)間則會(huì)使得柵凹槽表面腐蝕質(zhì)量降低，橫向腐蝕嚴(yán)重，最 終使得監(jiān)控偏差較大，柵長(zhǎng)腐蝕不準(zhǔn)確。另外，對(duì)于極易被氧化的器件材料，對(duì)器件進(jìn)行柵 槽腐蝕后，在電流監(jiān)控測(cè)試過程中腐蝕出的柵槽新材料極易被氧化，如果利用電子束光刻 膠做柵腐蝕的掩膜層，那么在電流監(jiān)控測(cè)試過程中用做掩膜層的電子束光刻膠對(duì)外界溫度 影響非常敏感，掩膜層上的圖形極易被破壞，進(jìn)而給后續(xù)工藝帶來(lái)較多不穩(wěn)定的因素，影響 器件性能與器件制造工藝進(jìn)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的是用于微納器件柵凹槽濕法腐蝕電流曲線監(jiān)控法存在不直觀、 不精確和對(duì)掩膜圖形存在影響的不足，提供一種針對(duì)GaAs襯底MHEMT柵凹槽腐蝕監(jiān)控方 法。
[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 一種GaAs襯底MHEMT柵凹槽腐蝕監(jiān)控方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟1 :在用于制作納米柵條的樣品表面勻電子束光刻膠，利用電子束光刻機(jī)曝 光，形成柵凹槽腐蝕掩膜圖形；
[0008] 步驟2 :配制柵凹槽腐蝕液；
[0009] 步驟3 :將以上電子束光刻后的樣品裂分成多個(gè)小樣品，并使用配制的腐蝕液對(duì) 小樣品進(jìn)行腐蝕，每個(gè)小樣品設(shè)定不同的腐蝕時(shí)間；
[0010] 步驟4 :去除樣品表面的電子束光刻膠掩膜層；
[0011] 步驟5 :利用AFM(原子力顯微鏡）測(cè)試各個(gè)小樣品凹槽腐蝕深度；利用SEM(掃描 電子顯微鏡）觀察在不同腐蝕時(shí)間各小樣品的不同柵長(zhǎng)下的柵凹槽表面腐蝕形貌結(jié)構(gòu)即 平整度；
[0012] 步驟6 :根據(jù)樣品給定的外延層材料種類與厚度，初步確定希望腐蝕的深度，分析 AFM對(duì)不同樣品進(jìn)行腐蝕深度測(cè)試結(jié)果，找出相應(yīng)腐蝕深度相近的樣品，通過SEM檢測(cè)AFM 所找出對(duì)應(yīng)樣品的對(duì)應(yīng)柵長(zhǎng)的凹槽腐蝕的平整度，表面腐蝕平滑的樣品確定為腐蝕質(zhì)量最 好的樣品，即為對(duì)應(yīng)柵長(zhǎng)希望腐蝕深度下的最佳腐蝕條件。
[0013] 上述步驟1具體為：先將需要腐蝕的樣品勻電子束光刻膠，勻膠的厚度通過勻膠 機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)，再對(duì)所勻膠進(jìn)行熱板烘烤處理，然后進(jìn)行自對(duì)準(zhǔn)電子束曝光、顯影和定影 后，形成需要腐蝕的柵條掩膜結(jié)構(gòu)。
[0014] 上述步驟2具體為：檸檬酸溶液的配制方法：按照1克檸檬酸粉末與lmL去離子水 配制檸檬酸溶液；柵凹槽腐蝕液的配制方法：檸檬酸：雙氧水=1:1，溶液混合均勻供柵凹 槽腐蝕使用。
[0015] 上述步驟3中，將進(jìn)行電子束光刻后的樣品裂分成多個(gè)小樣品，每個(gè)小樣品上都 包含多個(gè)待腐蝕的不同柵長(zhǎng)陣列。
[0016] 上述步驟3中，第一個(gè)小樣品的腐蝕時(shí)間的確定是針對(duì)需要腐蝕的材料厚度，參 考在相應(yīng)腐蝕液對(duì)該材料的腐蝕速率確定第一個(gè)小樣品的腐蝕時(shí)間，其次對(duì)剩余小樣品的 腐蝕時(shí)間按其編號(hào)依次呈等差方式遞增。
[0017] 上述步驟6具體為：先通過原子力顯微鏡對(duì)各小樣品對(duì)應(yīng)不同柵長(zhǎng)的柵凹槽腐蝕 深度進(jìn)行匯總，將達(dá)到預(yù)期腐蝕深度的樣品初步確定為最佳樣品，；對(duì)初步確定的最佳樣品 再通過掃描電子顯微鏡對(duì)最佳腐蝕深度的小樣品的不同柵長(zhǎng)凹槽腐蝕的表面質(zhì)量進(jìn)行觀 察，判斷不同柵長(zhǎng)的最佳小樣品的柵凹槽腐蝕表面是否滿足平整度要求；選取表面腐蝕較 平整的小樣品所對(duì)應(yīng)的腐蝕時(shí)間為該柵長(zhǎng)腐蝕的最佳腐蝕時(shí)間。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要針對(duì)納米柵長(zhǎng)腐蝕監(jiān)控困難，而提出的一種簡(jiǎn)單監(jiān) 控與快速提取工藝窗口的方法；其利用原子力顯微鏡（AFM)與掃描電子顯微鏡（SEM)相結(jié) 合，提供一種GaAs襯底變組分高電子迀移率晶體管柵凹槽濕法腐蝕監(jiān)控方法，其具監(jiān)控精 確、直觀形象、對(duì)器件影響小和適用范圍廣的特點(diǎn)，改善了以往一直以來(lái)利用電流曲線監(jiān)控 柵凹槽腐蝕的不足。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為用于本發(fā)明器件制造的外延材料結(jié)構(gòu)圖。
[0020] 圖2為用于本發(fā)明不同柵長(zhǎng)凹槽腐蝕的最佳SEM照片。
[0021] 圖3為用于本發(fā)明不同柵長(zhǎng)凹槽腐蝕的最佳AFM三維掃描照片。
[0022] 圖4為用于本發(fā)明不同柵長(zhǎng)凹槽腐蝕的最佳AFM深度掃描照片。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明以腐蝕多層半導(dǎo)體材料為例進(jìn)行說(shuō)明，如圖1所示，需要腐蝕的材料結(jié) 構(gòu)至上而下依次為5nm的In Q. 65GaQ. 35As、20nm的InQ. 53GaQ. 47As和5nm的InP層。首先，在 20mmX 20mm的樣品上采用三層電子束光刻膠做掩膜（用于制作T型柵掩膜層），三層光刻 膠掩膜層厚度約為650nm?700nm。其次，利用電子束光刻機(jī)寫出30nm、50nm、80nm、100nm、 150nm和200nm柵長(zhǎng)，100 ym柵寬的腐蝕條，顯影定影后。，將樣品分裂成6個(gè)小樣品，分別 給