T形栅结构的光刻方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体工艺技术领域，特别是涉及一种T形栅结构的光刻方法。
【背景技术】
[0002]在化合物半导体生产工艺过程中，为了使产品能够在高工作频率下工作，必须要缩短栅长，但是缩短栅长又会对栅极电阻、器件性能及可靠性产生影响，为了消除这些影响，化合物半导体普遍采用T形栅。T形栅包括栅脚和栅帽，栅脚在栅帽下方，从外形看与“T”字母相似，因此叫做T形栅。
[0003]以往制作T形栅的方式是使用电子束光刻机，通过在不同区域应用不同能量的电子束以及使用多层不同电子束感应度的电子束光刻胶，从而一次性完成栅脚和栅帽的光刻做出T形栅。但是电子束光刻机有一个致命的弱点就是速度慢，I小时能做出2片6寸的晶圆就已经是量产型电子束光刻机的极限。随着市场的蓬勃发展，化合物半导体的需求越来越高，所以现在业内对化合物半导体产能的要求也越来越高。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题是提供一种T形栅结构的光刻方法，能够大幅提高化合物半导体的产能。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种T形栅结构的光刻方法，包括:在晶圆的衬底表面涂布投影式光刻胶，并进行烘烤后得到栅脚层；对所述栅脚层进行投影式光刻、烘烤和显影后在所述栅脚层上形成栅脚凹槽，所述衬底表面露出在所述栅脚凹槽中；在所述栅脚层表面以及所述栅脚凹槽表面涂布非感光材料，并进行烘烤后得到隔离层，其中，所述栅脚凹槽边缘处的隔离层与所述栅脚层在烘烤时发生反应形成耐显影物质薄层；对所述隔离层进行显影后在所述栅脚凹槽中形成露出所述衬底表面的栅脚结构，其中，所述耐显影物质薄层在显影时保留；在所述隔离层上再次涂布所述投影式光刻胶，并进行烘烤后得到栅帽层；对所述栅帽层进行投影式光刻、烘烤和显影后在所述栅帽层上形成栅帽凹槽，其中，所述栅帽凹槽的侧壁垂直于所述衬底表面；对所述栅帽层进行烘烤，使所述栅帽凹槽的侧壁与所述衬底表面形成夹角，从而得到栅帽结构。
[0006]优选地，在所述在晶圆的衬底表面涂布投影式光刻胶，并进行烘烤后得到栅脚层的步骤之前，所述光刻方法还包括:清洁所述晶圆的表面，以提高与投影式光刻胶的粘附力。
[0007]优选地，进行投影式光刻时采用的投影式光刻机包含步进式光刻机和扫描式光刻机，采用的光源是波长为365nm的I线或者波长为248nm或193nm的深紫外线。
[0008]区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是:采用隔离层对栅脚层和栅帽层进行隔离，并采用投影式光刻得到栅脚结构和栅帽结构，而投影式光刻的速度相较电子束光刻显著提高，从而能够大幅提高化合物半导体的产能，可以降低化合物半导体的生产成本，而且可以缩小栅脚结构的尺寸。
【附图说明】
[0009]图1是本发明实施例提供的T形栅结构的光刻方法在衬底表面形成栅脚层后的截面示意图。
[0010]图2是本发明实施例提供的T形栅结构的光刻方法在栅脚层上形成栅脚凹槽后的截面示意图。
[0011]图3是本发明实施例提供的T形栅结构的光刻方法在栅脚层表面和栅脚凹槽表面形成隔离层后的截面示意图。
[0012]图4是本发明实施例提供的T形栅结构的光刻方法在隔离层上形成栅脚结构后的截面示意图。
[0013]图5是本发明实施例提供的T形栅结构的光刻方法在隔离层上形成栅帽层后的截面示意图。
[0014]图6是本发明实施例提供的T形栅结构的光刻方法在栅帽层上形成栅帽凹槽后的截面示意图。
[0015]图7是本发明实施例提供的T形栅结构的光刻方法在得到栅帽结构后的截面示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017]请一并参见图1至图7，本发明实施例提供的T形栅结构的光刻方法包括以下步骤:
[0018]步骤一:在晶圆的衬底I表面涂布投影式光刻胶，并进行烘烤后得到栅脚层2。
[0019]其中，参见图1，在晶圆的衬底I上涂布投影式光刻胶后，经过烘烤使投影式光刻胶成型后得到栅脚层2。在本实施例中，投影式光刻胶在光刻工艺中所能形成最小宽度应小于栅脚层的设计宽度，投影式光刻胶的涂布厚度至少应达到栅脚层的设计高度。可选地，衬底I米用常用的半导体材料，包括但不限于GaAs、GaN、SiC、S1、Sapphire。
[0020]在本实施例中，在步骤一之前，光刻方法还包括:清洁衬底I表面，以提高与投影式光刻胶的粘附力。
[0021]步骤二:对栅脚层2进行投影式光刻、烘烤和显影后在栅脚层2上形成栅脚凹槽3，衬底I表面露出在栅脚凹槽3中。
[0022]其中，参见图2，栅脚层2在进行投影式光刻时，需要形成栅脚凹槽3的部分接受光源照射，而其它部分则进行遮挡。在显影后，光源照射的部分被除去，而其它部分被保留。在本实施例中，进行投影式光刻时采用的投影式光刻机可以包含步进式光刻机和扫描式光刻机，采用的光源可以是波长为365nm的I线或者波长为248nm或193nm的深紫外线。
[0023]步骤三:在栅脚层2表面以及栅脚凹槽3表面涂布非感光材料，并进行烘烤后得到隔离层4，其中，栅脚凹槽3边缘处的隔离层与栅脚层2在烘烤时发生反应形成耐显影物质薄层5ο
[0024]其中，参见图3和图4，涂布非感光材料后，非感光材料覆盖栅脚层2以及栅脚凹槽3，经过烘烤成型后得到隔离层4。隔离层4不感光并且易于溶解在显影液或清洗液中，非感光材料可以采用AZ公司的RELACS型号、TOK公司的CAUT型号等产品。
[0025]步骤四:对隔离层4进行显影后在栅脚凹槽3中形成露出衬底I表面的栅脚结构6，其中，耐显影物质薄层5在显影时保留。
[0026]其中，再参见图4，由于在显影时，隔离层4暴露在显影液中，会被显影