专利名称：单次纳米压印制作深纳米t型栅的方法
技术领域：
本发明属于微电子技术中的纳米、深亚微米加工技术领域，特别涉及一种单次纳米压印制作深纳米T型栅的方法。它的特点无须采用基于光子、电子、离子的光刻方法，而是首先制作倒T型纳米压印模，再采用并行的单次纳米压印方法。
背景技术：
对于砷化镓金属半导体场效应晶体管(GaAs MESFET)、砷化镓赝配高电子迁移率晶体管(GaAs PHEMT)和磷化铟赝配高电子迁移率晶体管(InP PHEMT)，它们的器件高频性能直接与器件的加工工艺相关，栅线条的制作结果是影响器件高频性能的最重要因素。为了提高它们的截止频率，必须减少栅极的面积，缩短栅长是减少栅极面积的有效方法；在缩短栅长的同时也为了降低栅电阻，通常需要采用T型栅的结构。一般采用基于光子、电子、离子的光刻方法来制作深亚微米栅长。
发明内容
本发明的目的是提供一种单次纳米压印制作深纳米T型栅的方法，它首先制作倒T型纳米压印模，再用该压印模进行单次纳米压印制作纳米T型栅图形，从而获得纳米T型栅结构。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其T型栅图形的形成是由两次电子束光刻、两次各向异性等离子体刻蚀获得倒T型纳米压印模，再用该倒T型纳米压印模对片子进行压印，然后经氧等离子体灰化、蒸发、剥离栅金属而获得纳米T型栅。
所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其步骤如下
步骤1、在熔石英基片表面上淀积铬薄膜；步骤2、在铬薄膜表面做倒T型纳米压印模的宽栅槽图形；步骤3、第一次各向异性刻蚀铬薄膜；步骤4、第一次各向异性刻蚀熔石英；步骤5、去除电子束光刻胶；步骤6、甩电子束光刻胶，电子束光刻窄栅槽图形；步骤7、第二次各向异性刻蚀铬薄膜；步骤8、第二次各向异性刻蚀熔石英；步骤9、去除电子束光刻胶；步骤10、去除铬薄膜，完成倒T型纳米压印模的制作；步骤11、在待作纳米T型栅的片子表面甩纳米压印光刻胶，用倒T型纳米压印模对待作纳米T型栅的片子进行压印；步骤12、对压印后的片子进行氧等离子体灰化；步骤13、蒸发、剥离栅金属，完成纳米T型栅制作。
所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其所述步骤1的在熔石英基片表面上淀积的铬薄膜，厚度是10～90nm，用电子束蒸发的方法获得。
所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其所述步骤2倒T型纳米压印模的宽栅槽图形，是通过在铬薄膜表面上甩电子束光刻胶并电子束光刻、显影获得的。
所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其所述步骤3第一次各向异性刻蚀铬薄膜是采用氯基气体，其目的是制作用于第一次各向异性刻蚀熔石英的掩蔽层。
所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其所述步骤4第一次各向异性刻蚀熔石英采用氟基气体，被刻蚀的熔石英深度等于纳米T型栅所要求的总高度，其目的是形成倒T型纳米压印模的宽栅槽熔石英图形。
所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其所述步骤6倒T型纳米压印模的窄栅槽图形，是电子束光刻、显影获得的。
所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其所述步骤7第二次各向异性刻蚀铬薄膜是采用氯基气体，其目的是制作用于第二次各向异性刻蚀熔石英的掩蔽层。
所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其所述步骤8第二次各向异性刻蚀熔石英是采用氟基气体，被刻蚀的熔石英深度等于纳米T型栅所要求的底层窄栅槽图形高度，其目的是形成倒T型纳米压印模的窄栅槽熔石英图形。
所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其所述步骤5、步骤9的去除电子束光刻胶，方法是采用丙酮湿法去除或者氧气等离子体去除。
所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其所述步骤10的去除铬薄膜，是采用去铬液湿法腐蚀方法完成的。
所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其所述步骤11的在待作纳米T型栅的片子表面所甩的纳米压印光刻胶，包括热压印胶和基于紫外光的压印胶两种。
所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其所述步骤11的用倒T型纳米压印模对待作纳米T型栅的片子进行压印，采用的方法包括热压印和基于紫外光的压印两种。
图1-1至图1-13是本发明单次纳米压印制作深纳米T型栅的方法的流程图；图2-1至图2-16是本发明实施例的流程图。
具体实施例方式
本发明单次纳米压印制作深纳米T型栅的方法的具体实施步骤如下
1、如图1-1所示，在熔石英基片101表面上淀积铬薄膜102，铬薄膜102厚度是10～90nm，是采用电子束蒸发的方法获得的。
2、如图1-2所示，在铬薄膜102表面上甩电子束光刻胶，电子束光刻显影获得光刻胶宽栅槽图形103。
3、如图1-3所示，以光刻胶宽栅槽图形103做掩蔽，采用氯基气体各向异性刻蚀铬薄膜，获得铬宽栅槽图形104。
4、如图1-4所示，以光刻胶宽栅槽图形103和铬宽栅槽图形104做掩蔽，采用氟基气体各向异性刻蚀熔石英101，被刻蚀的熔石英深度等于纳米T型栅所要求的总高度，获得熔石英宽栅槽图形105。
5、如图1-5所示，采用丙酮湿法或者氧气等离子体的方法去除光刻胶宽栅槽图形103。
6、如图1-6所示，甩电子束光刻胶，电子束光刻、显影获得窄栅槽图形106和107。
7、如图1-7所示，以窄栅槽图形106和107做掩蔽，采用氯基气体各向异性刻蚀铬宽栅槽图形104，获得铬窄栅槽图形108。
8、如图1-8所示，以窄栅槽图形106、107和铬窄栅槽图形108做掩蔽，采用氟基气体各向异性刻蚀熔石英宽栅槽图形105，被刻蚀的熔石英深度等于纳米T型栅所要求的底层窄栅槽图形高度，获得熔石英窄栅槽图形109。
9、如图1-9所示，采用丙酮湿法或者氧气等离子体的方法去除光刻胶窄栅槽图形106和107。
10、如图1-10所示，采用去铬液湿法腐蚀方法去除铬窄栅槽图形108，完成倒T型纳米压印模的制作。
11、如图1-11所示，在待作纳米T型栅的片子110表面甩纳米压印光刻胶111，用倒T型纳米压印模对待作纳米T型栅的片子进行压印，得到纳米T型栅图形112。
12、如图1-12所示，对压印后的片子110上的纳米T型栅图形112进行氧等离子体灰化，采用氧气的流量为50～120毫升每秒，等离子体偏压功率为5～20瓦特，氧等离子体灰化后片子立即送入蒸发台。
13、如图1-13所示，蒸发剥离栅金属113，栅金属一般为钛/铂/金，总厚度为600~1000nm，完成T型栅制作。
实施例1、如图2-1所示，在熔石英基片201表面上淀积铬薄膜202，铬薄膜202厚度是10～90nm，是采用电子束蒸发的方法获得的。
2、如图2-2所示，铬薄膜202表面上甩电子束光刻胶203，并用热板进行前烘。
3、如图2-3所示，电子束光刻、显影后获得光刻胶宽栅槽图形204。
4、如图2-4所示，以光刻胶宽栅槽图形204做掩蔽，采用氯基气体各向异性刻蚀铬薄膜202，获得铬宽栅槽图形205。
5、如图2-5所示，以光刻胶宽栅槽图形204和铬宽栅槽图形205做掩蔽，采用氟基气体各向异性刻蚀熔石英201，被刻蚀的熔石英深度等于纳米T型栅所要求的总高度，获得熔石英宽栅槽图形206。
6、如图2-6所示，采用丙酮湿法或者氧气等离子体的方法去除光刻胶宽栅槽图形204。
7、如图2-7所示，甩电子束光刻胶207，并用热板进行前烘。
8、如图2-8所示，电子束光刻、显影获得窄栅槽图形208和209。
9、如图2-9所示，以窄栅槽图形208和209做掩蔽，采用氯基气体各向异性刻蚀铬宽栅槽图形205，获得铬窄栅槽图形210。
10、如图2-10所示，以窄栅槽图形208、209和铬窄栅槽图形210做掩蔽，采用氟基气体各向异性刻蚀熔石英宽栅槽图形105，被刻蚀的熔石英深度等于纳米T型栅所要求的底层窄栅槽图形高度，获得熔石英窄栅槽图形211。
11、如图2-11所示，采用丙酮湿法或者氧气等离子体的方法去除光刻胶窄栅槽图形208和209。
12、如图2-12所示，采用去铬液湿法腐蚀方法去除铬窄栅槽图形210，完成倒T型纳米压印模的制作。
13、如图2-13所示，在待作纳米T型栅的片子212表面甩纳米压印光刻胶213，并用热板进行前烘。
14、如图2-14所示，用倒T型纳米压印模对待作纳米T型栅的片子212表面纳米压印光刻胶213进行压印，得到纳米T型栅图形214。
15、如图2-15所示，对压印后的片子212上的纳米T型栅图形214进行氧等离子体灰化，采用氧气的流量为50～120毫升每秒，等离子体偏压功率为5～20瓦特，氧等离子体灰化后片子立即送入蒸发台。
16、如图2-16所示，蒸发剥离栅金属215，栅金属一般为钛/铂/金，总厚度为600~1000nm，完成T型栅制作。
权利要求
1.一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其特征在于，其T型栅图形的形成是由两次电子束光刻、两次各向异性等离子体刻蚀获得倒T型纳米压印模，再用该倒T型纳米压印模对片子进行压印，然后经氧等离子体灰化、蒸发、剥离栅金属而获得纳米T型栅。
2.根据权利要求1所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其特征在于，步骤如下步骤1、在熔石英基片表面上淀积铬薄膜；步骤2、在铬薄膜表面做倒T型纳米压印模的宽栅槽图形；步骤3、第一次各向异性刻蚀铬薄膜；步骤4、第一次各向异性刻蚀熔石英；步骤5、去除电子束光刻胶；步骤6、甩电子束光刻胶，电子束光刻窄栅槽图形；步骤7、第二次各向异性刻蚀铬薄膜；步骤8、第二次各向异性刻蚀熔石英；步骤9、去除电子束光刻胶；步骤10、去除铬薄膜，完成倒T型纳米压印模的制作；步骤11、在待作纳米T型栅的片子表面甩纳米压印光刻胶，用倒T型纳米压印模对待作纳米T型栅的片子进行压印；步骤12、对压印后的片子进行氧等离子体灰化；步骤13、蒸发、剥离栅金属，完成纳米T型栅制作。
3.根据权利要求2所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其特征在于，所述步骤1的在熔石英基片表面上淀积的铬薄膜，厚度是10～90nm，用电子束蒸发的方法获得。
4.根据权利要求2所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其特征在于，所述步骤2倒T型纳米压印模的宽栅槽图形，是通过在铬薄膜表面上甩电子束光刻胶并电子束光刻、显影获得的。
5.根据权利要求2所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其特征在于，所述步骤3第一次各向异性刻蚀铬薄膜是采用氯基气体，其目的是制作用于第一次各向异性刻蚀熔石英的掩蔽层。
6.根据权利要求2所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其特征在于，所述步骤4第一次各向异性刻蚀熔石英采用氟基气体，被刻蚀的熔石英深度等于纳米T型栅所要求的总高度，其目的是形成倒T型纳米压印模的宽栅槽熔石英图形。
7.根据权利要求2所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其特征在于，所述步骤6倒T型纳米压印模的窄栅槽图形，是电子束光刻、显影获得的。
8.根据权利要求2所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其特征在于，所述步骤7第二次各向异性刻蚀铬薄膜是采用氯基气体，其目的是制作用于第二次各向异性刻蚀熔石英的掩蔽层。
9.根据权利要求2所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其特征在于，所述步骤8第二次各向异性刻蚀熔石英是采用氟基气体，被刻蚀的熔石英深度等于纳米T型栅所要求的底层窄栅槽图形高度，其目的是形成倒T型纳米压印模的窄栅槽熔石英图形。
10.根据权利要求2所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其特征在于，所述步骤5、步骤9的去除电子束光刻胶，方法是采用丙酮湿法去除或者氧气等离子体去除。
11.根据权利要求2所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其特征在于，所述步骤10的去除铬薄膜，是采用去铬液湿法腐蚀方法完成的。
12.根据权利要求2所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其特征在于，所述步骤11的在待作纳米T型栅的片子表面所甩的纳米压印光刻胶，包括热压印胶和基于紫外光的压印胶两种。
13.根据权利要求2所述的一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其特征在于，所述步骤11的用倒T型纳米压印模对待作纳米T型栅的片子进行压印，采用的方法包括热压印和基于紫外光的压印两种。
全文摘要
一种单次纳米压印制作纳米T型栅的方法，其工艺步骤如下1.熔石英基片表面上淀积铬薄膜；2.铬薄膜表面上甩电子束光刻胶，电子束光刻宽栅槽图形；3.一次各向异性刻蚀铬薄膜；4.一次各向异性刻蚀熔石英，被刻蚀的熔石英深度等于纳米T型栅所要求的总高度；5.除电子束光刻胶；6.电子束光刻胶，电子束光刻窄栅槽图形；7.二次各向异性刻蚀铬薄膜；8.二次各向异性刻蚀熔石英，被刻蚀的熔石英深度等于纳米T型栅所要求的底层窄栅槽图形高度；9.除电子束光刻胶；10.除铬薄膜，完成倒T型纳米压印模的制作；11.待作纳米T型栅的片子表面甩纳米压印光刻胶，用倒T型纳米压印模对待作纳米T型栅的片子进行压印；12.压印后的片子进行氧等离子体灰化；13.发、剥离栅金属，完成纳米T型栅制作。
文档编号H01L21/00GK1782879SQ20041000993
公开日2006年6月7日 申请日期2004年12月2日 优先权日2004年12月2日
发明者谢常青, 范东升, 刘明 申请人:中国科学院微电子研究所