一种新的高成品率InP基T型纳米栅制作方法

提出了一种新的 PMMA/ PMGI/ PMMA三层胶复合结构 ,通过一次对准和电子束曝光、多次显影在 In PPHEMT材料上制作出高成品率的 T型纳米栅 .在曝光显影条件变化 2 0 %的情况下 ,In P HEMT成品率达到 80 %以上 ;跨导变化范围在 5 90～ 6 10 m S/ mm,夹断电压为 - 1.0～ - 1.2 V,器件的栅长分布均匀 .这种新的结构工艺步骤少 ,工艺宽容度大 ,重复性好 ,大大提高了纳米栅器件的成品率     

88 nm栅长fmax＝201 GHz InP基In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As HEMT器件

我们成功研制了栅长88 nm, 栅宽2 50 μm, 源漏间距为2.4 μm 的InP基In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As高电子迁移率器件(HEMT)。栅是使用PMMA/Al/UVⅢ,通过优化电子束曝光时间及其显影时间的方式制作的。这些器件有比较好的直流及其射频特性：峰值跨导、最大源漏饱和电流密度、开启电压、ft和fmax 分别为765 mS/mm, 591 mA/mm, -0.5 V, 150 GHz 和201 GHz。这些器件将非常适合于毫米波段集成电路。     

120nm栅长晶格匹配InGaAs/InAlAs HEMTs 器件研制

利用新型的PMMA/PMGI/ZEP520/PMGI四层胶电子束光刻胶研制出一种性能卓越的T型栅,该T型栅栅头宽980纳米,栅脚宽120纳米,有效地减小了栅的寄生电阻和电容效应, 增强了器件的高频特性。利用该T型栅工艺制备出的120nm栅长晶格匹配In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As InP基HEMT器件获得了优越的直流和高频性能,电流增益截止频率和最大单向功率增益频率分别达到190 GHz 及 146 GHz。文中的材料结构和所有器件制备均为本研究小组自主研究开发。     

PMMA的离子束曝光特性

用B~+、F~+离子束曝光PMMA,实验得到灵敏度为(1-8)×10~(12)离子/厘米~2,饱和曝光深度t由能量损失的深度分布范围决定,且t≌R_p+2△R_p,阈值能量8_m=(30-330)焦耳/厘米~3,并估算了本实验条件下离子束曝光PMMA的分辨率d～(25-100)纳米.XPS分析结果表明,在剂量D>1×10~(13)离子/厘米~2时,PMMA表层中含氧量才显著减少,由此推想在离子束曝光常用剂量范围内,PMMA发生降解反应时并不伴随含氧侧基的脱落.     

用X光光刻法制备亚波长抗反射结构

为了提高太阳电池的转换效果,降低反射光栅的偏振敏感性,开发了一种新的抗反射结构的微细加工技术.首先用X光光刻在PMMA光刻胶上得到相应的亚微米级的线宽图形,再利用显影技术获得了高深宽比的立体亚波长纳米结构,即抗反射结构.设计了适用于可见光波段的二维亚波长抗反射光栅,用X光光刻制作工艺在硅衬底上进行了实验制备.用此纳米加工技术获得了线宽为150 nm、高度约为450 nm(即深宽比为3.O)的PMMA减反射结构.同时还优化了曝光近接间隔、曝光剂量、显影时间等X光光刻参数.     

亚微米尺寸金属电极的制备工艺

亚微米尺寸金属电极在高电子迁移率晶体管(HEMT)等半导体电子学器件中有重要应用,其制作是器件制作中的关键工艺,对器件性能有着重要影响。本文选择合适的涂胶旋转转速、烘烤温度(180℃)和时间,可以有效地减少电子束曝光后所产生的气泡。通过对聚甲基丙烯酸甲酯/聚二甲基戊二酰亚胺(PMMA/PMGI)双层胶进行电子束曝光和显影,确定了合适的曝光剂量为550 μC/cm2。通过调整显影液配比,并将显影时间控制在合理范围,获得了光滑完整的PMMA/PMGI双层光刻胶曝光图形。开发了双层光刻胶电子束曝光工艺,制备出宽度为200 nm的金属电极。     

3 mm 频段InP HEMT 低噪声器件研究

通过优化设计材料纵向结构,得到了满足3 mm频段工作的InP外延材料结构,最终采用外延工艺制作了InP外延材料。设计了3 mm频段InP HEMT器件横向结构,确定合适源漏间距和单指栅宽,基于InP外延材料采用自主研发流片工艺,优化了欧姆接触工艺,最终制作成功3 mm频段InP HEMT低噪声器件。测试结果表明,在频率为75～110 GHz,Uds为1.2 V,Ugs为-0.1 V时,InP HEMT单胞器件最大增益大于9 dB,噪声系数1.2 dB。     

增强型InGaP／AlGaAs／InGaAs PHEMT栅退火工艺

针对InGaP/AlGaAs/lnGaAs PHEMT器件,进行了Ti/Pt/Au和Pt/Ti/Pt/Au两种栅金属结构的退火实验,通过实验研究比较,得到了更适用于增强型器件的退火工艺,利用Ti/Pt/Au结构,在320℃退火40min,使器件阈值电压正向移动大约200mV,从而成功制作了高成品率的稳定一致的增强型器件,保证了增强型器件阈值电压在零以上.     

聚合物栅绝缘层厚度对并五苯有机场效应管性能的影响

采用不同厚度的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为栅绝缘层,制备了并五苯有机场效应晶体管(OFET)。测量了不同厚度的PMMA的介电特性,并详细分析了栅绝缘层厚度对器件性能的影响。其中,采用260nm厚的PMMA栅绝缘层的OFET具有比采用其它厚度的器件更优越的性能,其场效应迁移率、阈值电压与开关电流比分别达到3.39×10-3 cm2/Vs、-19V和103。     

增强型InGaP/AlGaAs/InGaAs PHEMT栅退火工艺

针对InGaP/AlGaAs/lnGaAs PHEMT器件,进行了Ti/Pt/Au和Pt/Ti/Pt/Au两种栅金属结构的退火实验,通过实验研究比较,得到了更适用于增强型器件的退火工艺,利用Ti/Pt/Au结构,在320℃退火40min,使器件阈值电压正向移动大约200mV,从而成功制作了高成品率的稳定一致的增强型器件,保证了增强型器件阈值电压在零以上.