專利名稱：太赫茲肖特基二極管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，更具體地，涉及太赫茲肖特基二極管及其制造方法。
背景技術(shù)：
太赫茲波指的是頻率在O. ITHz IOTHz (波長(zhǎng)3mm 30 μ m)范圍內(nèi)的電磁輻射，位于電磁波譜中介于毫米波和紅外輻射之間。太赫茲的獨(dú)特性能使其在通信(寬帶通信)、雷達(dá)、電子對(duì)抗、電磁武器、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)成像(無(wú)標(biāo)記的基因檢查、細(xì)胞水平的成像)、無(wú)損檢測(cè)、安全檢查(生化物的檢查)等領(lǐng)域具有廣泛的用途。在大多數(shù)太赫茲應(yīng)用領(lǐng)域中，夕卜差式接收機(jī)以其頻譜分辨率高、瞬時(shí)帶寬大、靈敏度高等特點(diǎn)，成為主要的太赫茲信號(hào)探測(cè) 方式；而太赫茲混頻器是外差式接收機(jī)中的重要部件之一。在O. 1ΤΗζ-3ΤΗζ范圍內(nèi)，通常采用超導(dǎo)-絕緣-超導(dǎo)結(jié)(SIS)、熱電子輻射計(jì)(HEB)、肖特基二極管等非線性器件作為混頻器件，實(shí)現(xiàn)太赫茲頻段的信號(hào)與本振信號(hào)進(jìn)行混頻產(chǎn)生中頻信號(hào)，進(jìn)而供后續(xù)的中頻和數(shù)字電路進(jìn)行信息處理。相比于SIS和HEB來(lái)說(shuō)，應(yīng)用肖特基二極管的混頻器件無(wú)需制冷環(huán)境，從而減小了系統(tǒng)的復(fù)雜度，適合于安檢、通信、電子對(duì)抗等領(lǐng)域的應(yīng)用；在制冷環(huán)境下，混頻器的噪聲性能可以進(jìn)一步減小，從而滿足天文、對(duì)地觀測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。另一方面，相比于三端器件，如HEMT等器件來(lái)說(shuō)，肖特基二極管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于集成且在制造實(shí)現(xiàn)上相對(duì)容易。因此，肖特基二極管廣泛應(yīng)用于太赫茲頻段的混頻器?，F(xiàn)有使用肖特基二極管的太赫茲頻段混頻器的一種實(shí)現(xiàn)方法是太赫茲信號(hào)通過(guò)波導(dǎo)饋入，耦合到低損耗介質(zhì)基底的微帶線上，然后經(jīng)過(guò)二極管混頻后輸出。然而，由于太赫茲頻段的頻率高，許多高頻寄生效應(yīng)都會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)，這些效應(yīng)會(huì)降低混頻器的混頻效率，增加變頻損耗。因此，寄生效應(yīng)小的平面肖特基二極管結(jié)構(gòu)對(duì)于提高混頻器的混頻效率、減少變頻損耗顯得十分重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種太赫茲肖特基~■極管，減少寄生效應(yīng)，從而提聞混頻器的混頻效率和減少變頻損耗。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種太赫茲肖特基二極管的制造方法，包括以下步驟第一步驟在半絕緣砷化鎵層11上自下而上依次形成高摻雜濃度砷化鎵層12、低摻雜濃度砷化鎵層13 第二步驟在低摻雜濃度砷化鎵層13上光刻第一歐姆接觸圖形121和第二歐姆接觸圖形123，并腐蝕所述圖形區(qū)域的低摻雜濃度砷化鎵層13直至高摻雜濃度砷化鎵層12 ；第三步驟在第一歐姆接觸圖形121上形成歐姆接觸金屬23，在第二歐姆接觸圖形123上形成歐姆接觸陰極22，歐姆接觸金屬23和歐姆接觸陰極22的材料相同；第四步驟在低摻雜濃度砷化鎵層13上形成具有小孔211的二氧化硅層14 ；第五步驟在小孔211中以及在歐姆接觸金屬23和歐姆接觸陰極22上蒸發(fā)接觸金屬，接觸金屬充滿小孔211，小孔211中的接觸金屬與低摻雜濃度砷化鎵層13形成肖特基結(jié)，小孔211中的接觸金屬形成肖特基接觸陽(yáng)極21，在歐姆接觸金屬23上蒸發(fā)的接觸金屬為第一接觸金屬421，在歐姆接觸陰極22上蒸發(fā)的接觸金屬為第二接觸金屬422 ；第六步驟在二氧化硅層(14)和肖特基接觸陽(yáng)極21上形成懸空電鍍橋圖形26，在第一接觸金屬421上形成第三接觸金屬431，在第二接觸金屬422上形成第四接觸金屬432 ;由第一接觸金屬421和第三接觸金屬431構(gòu)成歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25，由第二接觸金屬422和第四接觸金屬432肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24。在所述第一步驟，采用分子束外延工藝，在半絕緣砷化鎵層11上依次生長(zhǎng)高摻雜濃度砷化鎵層12、低摻雜濃度砷化鎵層13 ;高摻雜濃度層的濃度為7X 1018CnT3，厚度為3. 5um ;低摻雜濃度為2 X 1017cm_3,厚度為O. lum。在所述第二步驟，使用正性光刻膠，光刻第一歐姆接觸圖形121和第二歐姆接觸圖形123。所述第三步驟包括在第一歐姆接觸圖形121和第二歐姆接觸圖形123上自下至·上依次蒸發(fā)金、鍺、鎳、金，并在360°C合金，以形成歐姆接觸金屬，在第一歐姆接觸圖形121上形成的歐姆接觸金屬為歐姆接觸金屬23，在第二歐姆接觸圖形123上形成的歐姆接觸金屬為歐姆接觸陰極22 ;歐姆接觸金屬23和歐姆接觸陰極22的材料相同。所述第四步驟包括在低摻雜濃度砷化鎵層13、歐姆接觸陰極22和歐姆接觸金屬23上淀積二氧化硅層14，厚度為5000 A;使用正性光刻膠，在二氧化硅層14上光刻肖特基接觸陽(yáng)極圖形、肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)圖形以及歐姆接觸陰極壓點(diǎn)圖形；并顯影出肖特基接觸陽(yáng)極圖形，肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)圖形以及歐姆接觸陰極壓點(diǎn)圖形；腐蝕肖特基接觸陽(yáng)極圖形直至輕摻雜濃度砷化鎵層，從而形成小孔211，腐蝕肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)圖形和歐姆接觸陰極壓點(diǎn)圖形分別直至歐姆接觸陰極22和歐姆接觸金屬23。在第五步驟中所述接觸金屬自下至上依次為鈦、鉬、金。所述第六步驟包括使用負(fù)性光刻膠，光刻懸空電鍍橋圖形、第三接觸金屬圖形以及第四接觸金屬圖形；在懸空電鍍橋圖形、第三接觸金屬圖形以及第四接觸金屬圖形上電鍍金，電鍍的金的厚度為3um。在所述第六步驟之后還包括形成溝道28的步驟，形成溝道28的步驟包括除去在懸空電鍍橋26下面并且在肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24與肖特基接觸陽(yáng)極21之間的二氧化硅、低摻雜濃度砷化鎵層、高摻雜濃度砷化鎵層，直至半絕緣砷化鎵襯底，形成溝道28。可以使用正性光刻膠進(jìn)行光刻來(lái)形成溝道28。在所述第六步驟之后或在所述形成溝道28的步驟之后還包括如下步驟背面減薄半絕緣砷化鎵層11至IOOum以下；劃片；分片。根據(jù)本發(fā)明的太赫茲肖特基二極管的制造方法具有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)和有益效果肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24和歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25的下方分別直接與歐姆接觸金屬接觸，從而避免了由于介質(zhì)層引入的額外的寄生電容；本發(fā)明的太赫茲肖特基二極管包括形成在高濃度摻雜砷化鎵層12、低濃度摻雜砷化鎵層13和二氧化硅層14中的溝道28，從而減小了寄生效應(yīng)，也降低了存在于n+GaAs中的熱電子噪聲；本發(fā)明的GaAs太赫茲平面肖特基二極管的陽(yáng)極壓點(diǎn)和陰極壓點(diǎn)為漸變形狀，既保證了與外圍電路焊接的可實(shí)現(xiàn)性，又減小了壓點(diǎn)間的寄生電容；同時(shí)，降低了陽(yáng)極壓點(diǎn)到懸空電鍍橋26的不連續(xù)性；本發(fā)明的太赫茲肖特基二極管采用了高摻雜(1018量級(jí))砷化鎵和低摻雜(IO16-IO17量級(jí))的雙層外延結(jié)構(gòu)，能夠有效地降低外延層中的擴(kuò)散電阻，從而降低二極管的串聯(lián)電阻；本發(fā)明的太赫茲肖特基二極管的肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24與歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25的厚度相同，肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24的上平面和歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25的上平面在同一平面，使本發(fā)明的肖特基二極管易于使用倒裝焊實(shí)現(xiàn)與外圍電路的集成。


應(yīng)說(shuō)明的是，下面描述中的附圖僅示意地示出了一些實(shí)施例，并沒(méi)有包括所有可能的實(shí)施例。
圖I是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的太赫茲平面肖特基二極管的俯視圖的示意圖；圖2是圖I所示太赫茲平面肖特基二極管的A-A剖視圖；圖3是肖特基接觸陽(yáng)極21和歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25的截面圖的局部放大圖；圖4a至圖4i示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的太赫茲肖特基二極管的制造方法的剖視圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的技術(shù)方案。顯然，所描述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。所描述的實(shí)施例僅用于圖示說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。為了敘述方面，本文中所稱的“上”、“下”與附圖2本身的上、下方向一致，但并不對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)起限定作用。盡管本申請(qǐng)中使用了詞語(yǔ)第一、第二等來(lái)描述多個(gè)元件或構(gòu)成部分，這些元件或構(gòu)成部分不應(yīng)受這些詞語(yǔ)的限制。這些詞語(yǔ)僅用于區(qū)分一個(gè)元件或構(gòu)成部分和另一元件或構(gòu)成部分，而不包含“順序”。因此，將下面討論的第一元件或構(gòu)成部分稱為第二元件或構(gòu)成部分也沒(méi)有超出本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的太赫茲平面肖特基_■極管俯視圖的不意圖，圖2是圖I所示太赫茲平面肖特基二極管的A-A剖視圖，圖3是肖特基接觸陽(yáng)極21和歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25的局部放大圖。如圖1-2所示，肖特基二極管包括砷化鎵半導(dǎo)體襯底11、高濃度摻雜N型砷化鎵層12、低濃度摻雜N型砷化鎵層13、歐姆接觸陰極22、歐姆接觸金屬23、二氧化硅層14、肖特基接觸陽(yáng)極21、歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25、肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24、懸空電鍍橋26和溝道28。如圖2所示，高濃度摻雜砷化鎵層12形成在砷化鎵半導(dǎo)體襯底11上，低濃度摻雜砷化鎵層13形成在高濃度摻雜砷化鎵層12上。所述的高濃度摻雜砷化鎵層12濃度為IO18CnT3量級(jí)；所述的低濃度摻雜砷化鎵層13濃度為IO16-IO17cnT3量級(jí)。高濃度摻雜砷化鎵層12的厚度至少為對(duì)應(yīng)的工作頻率下趨膚深度的2倍，以減小高頻時(shí)的電阻損耗。低濃度摻雜砷化鎵層13的厚度為不小于零偏置條件下的耗盡層厚度，以防止低正向偏壓時(shí)擊穿。在低濃度摻雜砷化鎵層13上光刻歐姆接觸陰極圖形和歐姆接觸金屬圖形并腐蝕所述圖形區(qū)域的低摻雜濃度砷化鎵層13直至高摻雜濃度砷化鎵層12。在歐姆接觸陰極圖形上形成歐姆接觸陰極22，在歐姆接觸金屬圖形上形成歐姆接觸金屬23。從而，歐姆接觸陰極22和歐姆接觸金屬23形成在高濃度摻雜砷化鎵層12上，低濃度摻雜砷化鎵層13位于歐姆接觸陰極22和歐姆接觸金屬23之間，與低濃度摻雜砷化鎵層13接觸的高濃度摻雜砷化鎵層12的厚度大于與歐姆接觸陰極22和歐姆接觸23接觸的高濃度摻雜砷化鎵層12的厚度，如圖2所不。歐姆接觸金屬23和歐姆接觸陰極22的材料相同。歐姆接觸陰極22和歐姆接觸金屬23的材料自下向上依次為金、鍺、鎳、金，與高濃度砷化鎵層12接觸，并通過(guò)合金形成。
形成在所述的低濃度摻雜砷化鎵層13上的二氧化硅層14作為肖特基接觸陽(yáng)極的保護(hù)層，用光刻的方法或現(xiàn)有技術(shù)的腐蝕方法或去除二氧化硅層的任何方法在二氧化硅層14中形成一個(gè)小孔，暴露出低濃度摻雜砷化鎵層13。肖特基接觸陽(yáng)極21形成在小孔中，肖特基接觸陽(yáng)極21與低濃度摻雜砷化鎵層13接觸形成肖特基結(jié)。歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25形成在歐姆接觸陰極22上，歐姆接觸陰極22的材料為金屬，即歐姆接觸陰極22為歐姆接觸金屬。肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24形成在歐姆接觸金屬23上。肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24和歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25的下方分別直接與歐姆接觸金屬接觸，從而避免了在工作頻率高的情況下由于介質(zhì)層引入的額外寄生電容。肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24通過(guò)懸空電鍍橋26與肖特基接觸陽(yáng)極21相連。懸空電鍍橋26形成在二氧化硅層14和肖特基接觸陽(yáng)極21上。如圖2所示，肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24與歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25的厚度相同，肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24的上表面和歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25的上表面在同一平面，肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24的下表面和歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25的下表面在同一平面。因此，本發(fā)明的肖特基二極管易于使用倒裝焊實(shí)現(xiàn)與外圍電路的集成。在滿足倒裝焊的尺寸要求基礎(chǔ)上，肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24和歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25應(yīng)該盡量小以減小壓點(diǎn)自身的寄生電容效應(yīng)。肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24與懸空電鍍橋26相連的一邊變窄；并且，歐姆接觸陰極25與肖特基接觸陽(yáng)極21相鄰的一邊變窄；以減小壓點(diǎn)間的寄生電容效應(yīng)。肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24、歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25及懸空電鍍橋26的金屬厚度至少為對(duì)應(yīng)的工作頻率下趨膚深度的6倍，從而減小高頻條件下的電阻損耗。例如，肖特基接觸陽(yáng)極21是圓柱形或者近圓柱形，從而保證電流能夠盡量均勻地、呈軸對(duì)稱地分布。歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25靠近肖特基接觸陽(yáng)極21的一邊是有一開(kāi)口的圓柱面或近圓柱面251，所述有一開(kāi)口的圓柱面或近圓柱面251是與圓柱形或者近圓柱形的肖特基接觸陽(yáng)極21同心的圓柱面，所述有一開(kāi)口的圓柱面或近圓柱面251沿如圖I所示A-A線是對(duì)稱的。A-A線通過(guò)圓柱形或者近圓柱形陽(yáng)極21的圓心，且歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25、肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24、懸空電鍍橋26相對(duì)于A-A線是對(duì)稱的。圖3示出了肖特基接觸陽(yáng)極21和歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25的橫截面圖的局部放大圖。所述橫截面與圓柱形或者近圓柱形的肖特基接觸陽(yáng)極21的軸垂直。圓柱面或近圓柱面251的橫截面是一段圓弧或近圓弧，該圓弧或近圓弧的一端到該圓弧或近圓弧對(duì)應(yīng)的圓心的直線與該圓弧或近圓弧的另一端到所述圓心的直線之間的夾角A定義為圓柱面或近圓柱面251的開(kāi)口角度A。所述有一開(kāi)口的圓柱面或近圓柱面251是沿圓柱面或近圓柱面251對(duì)應(yīng)的圓柱體的軸向去除一部分圓柱面或近圓柱面后形成的。所述去除的一部分圓柱面或近圓柱面的橫截面的圓弧的圓心角即為所述圓柱面或近圓柱面251的開(kāi)口角度A。圓柱面或近圓柱面251的開(kāi)口角度A小于180°，這樣可以使肖特基接觸陽(yáng)極21到歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25的電流呈軸對(duì)稱分布，降低寄生電阻。當(dāng)所述開(kāi)口角度A不大于180°時(shí)，圓柱面或近圓柱面251的橫截面的圓弧的圓心角大于180°，這是因?yàn)樗鲩_(kāi)口角度A與圓柱面或近圓柱面251的橫截面的圓弧的圓心角的和為360°。本文所述圓柱面或近圓柱面251的橫截面是垂直于所述圓柱面或近圓柱面的橫截面。 在圖3中，肖特基接觸陽(yáng)極21的形狀為圓形或者近圓形。歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25緊鄰肖特基接觸陽(yáng)極21的一邊251為開(kāi)口圓環(huán)形或一段圓弧線形，與肖特基接觸陽(yáng)極21的圓形或者近圓形同心，開(kāi)口角度A不大于180°。肖特基接觸陽(yáng)極直徑不大于I. 5um，以便具有較小的結(jié)電容，從而可以提高二極管的截止頻率。肖特基接觸陽(yáng)極21距歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25的距離不大于3um，可以減小擴(kuò)散電阻。對(duì)于太赫茲二極管來(lái)說(shuō)，需要盡量減小結(jié)電容，因此肖特基接觸陽(yáng)極21的面積應(yīng)該盡量小，從而減小結(jié)電容對(duì)太赫茲信號(hào)的旁路損耗。肖特基接觸陽(yáng)極21的材料自下向上依次為鈦、鉬、金，與低摻雜砷化鎵層接觸形成。除歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25、肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24、肖特基接觸陽(yáng)極24以及肖特基接觸陽(yáng)極和肖特基接觸陰極壓點(diǎn)之間的下方所覆蓋的區(qū)域外，其他區(qū)域的二氧化硅14、低濃度摻雜砷化鎵層13以及高濃度摻雜砷化鎵層12均被腐蝕掉或被除去，直至露出半絕緣砷化鎵襯底11，形成溝道28，從而減小了寄生效應(yīng)，也降低了存在于n+GaAs中的熱電子噪聲。溝道28形成在高濃度摻雜砷化鎵層12、低濃度摻雜砷化鎵層13和二氧化硅層14中，溝道28中的高濃度摻雜砷化鎵層12、低濃度摻雜砷化鎵層13和二氧化硅層14被除去，溝道28形狀為反錐形，溝道28的下表面與砷化鎵半導(dǎo)體襯底11接觸，溝道28的上表面與懸空電鍍橋26接觸，溝道28的側(cè)面從溝道28的下表面相對(duì)于砷化鎵半導(dǎo)體襯底11成預(yù)定的角度延伸到上表面，例如，所述預(yù)定的角度為92度，溝道28的上表面大于溝道28的下表面，溝道28在14層的部分位于肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24與陽(yáng)極21之間并且不與肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24與陽(yáng)極21接觸。圖4a至圖4i解釋根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的太赫茲肖特基二極管的制造方法的剖視圖。本發(fā)明實(shí)施例的太赫茲肖特基二極管的制造基于半絕緣砷化鎵襯底，例如，4英寸半絕緣砷化鎵襯底。參照?qǐng)D4a，在半絕緣砷化鎵層11上自下而上依次形成高摻雜濃度砷化鎵層12、低摻雜濃度砷化鎵層13。例如，采用分子束外延工藝(MBE)，在半絕緣砷化鎵層上依次生長(zhǎng)高摻雜濃度砷化鎵層、低摻雜濃度砷化鎵層。所述的高濃度摻雜砷化鎵層12濃度為IO18CnT3量級(jí)。例如，高摻雜濃度層的濃度為7 X 1018Cm_3，厚度為3. 5um。所述的低濃度摻雜砷化鎵層13濃度為1016-1017cm_3量級(jí)。例如，低摻雜濃度為2X 1017cm_3，厚度為O. lum。參照?qǐng)D4b，在半絕緣砷化鎵層11上自下而上依次形成高摻雜濃度砷化鎵層12、低摻雜濃度砷化鎵層13之后，在低摻雜濃度砷化鎵層13上光刻第一歐姆接觸圖形121和第二歐姆接觸圖形123，并腐蝕所述圖形區(qū)域的低摻雜濃度砷化鎵層13直至高摻雜濃度砷化鎵層12，從而在高摻雜濃度砷化鎵層12形成第一歐姆接觸圖形121和第二歐姆接觸圖形123。例如，使用負(fù)性光刻膠，光刻第一歐姆接觸圖形121和第二歐姆接觸圖形123，并腐蝕所述圖形區(qū)域的低摻雜濃度砷化鎵層直至高摻雜濃度砷化鎵層。參照?qǐng)D4c，在形成第一歐姆接觸圖形121和第二歐姆接觸圖形123。之后，在第一歐姆接觸圖形121上形成歐姆接觸金屬23，在第二歐姆接觸圖形123上形成歐姆接觸陰極22。歐姆接觸金屬23和歐姆接觸陰極22的材料相同。例如，在第一歐姆接觸圖形121和第二歐姆接觸圖形123上自下至上依次蒸發(fā)金、鍺、鎳、金，并在360°C合金，形成歐姆接觸金屬，形成在第一歐姆接觸圖形121上的歐姆接觸金屬為歐姆接觸金屬23，形成在第二歐姆接觸圖形123上歐姆接觸金屬為歐姆接觸陰極22。從而，歐姆接觸陰極22和歐姆接觸金屬23形成在高濃度摻雜砷化鎵層12上，低濃度摻雜砷化鎵層13位于歐姆接觸陰極22和歐姆接觸金屬23之間。
度砷化鎵層13上形成具有小孔211的二氧化硅14。可以用光刻的方法或現(xiàn)有技術(shù)的腐蝕方法或去除二氧化硅層的任何方法在二氧化硅層14中形成一個(gè)小孔，暴露出低濃度摻雜砷化鎵層13。例如，在低摻雜濃度砷化鎵層13上形成具有小孔211的二氧化硅14可以通過(guò)如下的方法(I)參照?qǐng)D4d，在低摻雜濃度砷化鎵層13、歐姆接觸陰極22和歐姆接觸金屬23上淀積二氧化硅14，二氧化硅的厚度為5000 A；(2)參照?qǐng)D4e，使用正性光刻膠，在二氧化硅上光刻肖特基接觸陽(yáng)極圖形、肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)圖形以及歐姆接觸陰極壓點(diǎn)圖形；并顯影出肖特基接觸陽(yáng)極圖形、肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)圖形以及歐姆接觸陰極壓點(diǎn)圖形；腐蝕肖特基接觸陽(yáng)極圖形直至輕摻雜濃度砷化鎵層13，從而形成小孔211，腐蝕肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)圖形和歐姆接觸陰極壓點(diǎn)圖形分別直至歐姆接觸陰極22和歐姆接觸金屬23。然后，參照?qǐng)D4f，在小孔211中以及在歐姆接觸金屬23和歐姆接觸陰極22上蒸發(fā)接觸金屬，接觸金屬充滿小孔211，小孔211中的接觸金屬與低摻雜濃度砷化鎵層13形成肖特基結(jié)，小孔211中的接觸金屬形成肖特基接觸陽(yáng)極21，在歐姆接觸金屬23上蒸發(fā)的接觸金屬為第一接觸金屬421，在歐姆接觸陰極22上蒸發(fā)的接觸金屬為第二接觸金屬422。所述蒸發(fā)的接觸金屬自下至上依次為鈦、鉬、金。參照?qǐng)D4g，在形成肖特基接觸陽(yáng)極21、第一接觸金屬421以及第二接觸金屬422之后，在二氧化硅層14和肖特基接觸陽(yáng)極21上形成懸空電鍍橋26，在第一接觸金屬421上形成第三接觸金屬431，在第二接觸金屬422上形成第四接觸金屬432。由第一接觸金屬421和第三接觸金屬431構(gòu)成歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25，由第二接觸金屬422和第四接觸金屬432構(gòu)成肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24。懸空電鍍橋26、第三接觸金屬431和第四接觸金屬432的材料相同，都為金。例如，使用正性光刻膠，光刻懸空電鍍橋圖形、第三接觸金屬圖形以及第四接觸金屬圖形；在懸空電鍍橋圖形、第三接觸金屬圖形以及第四接觸金屬圖形上電鍍金43，電鍍的金的厚度為3um，使上述區(qū)域電鍍加厚。
參照?qǐng)D4h，在形成懸空電鍍橋26、肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24以及歐姆接觸陰極壓點(diǎn)25之后，除去在懸空電鍍橋26下面并且在肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)24與肖特基接觸陽(yáng)極21之間的二氧化硅、低摻雜濃度砷化鎵層、高摻雜濃度砷化鎵層，直至半絕緣砷化鎵襯底，形成溝道28。例如，使用正性光刻膠進(jìn)行光刻，光刻肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)圖形、歐姆接觸陰極壓點(diǎn)圖形、懸空電鍍橋26、肖特基接觸陽(yáng)極21，肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)圖形、歐姆接觸陰極壓點(diǎn)圖形、懸空電鍍橋26、肖特基接觸陽(yáng)極21被光刻膠保護(hù)住，其他區(qū)域顯影后依次腐蝕上述圖形以外的二氧化硅、低摻雜濃度砷化鎵層、高摻雜濃度砷化鎵層，直至半絕緣砷化鎵襯底，形成溝道28。參照?qǐng)D4i，背面減薄半絕緣砷化鎵層(11)至IOOum以下。然后進(jìn)行劃片、分片。經(jīng)過(guò)上述工藝步驟，最終形成太赫茲肖特基二極管芯片，器件的俯視圖或平面示意圖參照?qǐng)D1，器件的剖面圖參照?qǐng)D2。
以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的描述僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，本發(fā)明并不限于所公開(kāi)的這些實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，而這些修改或替換都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種太赫茲肖特基二極管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟 第一步驟在半絕緣砷化鎵層(11)上自下而上依次形成高摻雜濃度砷化鎵層(12)、低摻雜濃度砷化鎵層(13): 第二步驟在低摻雜濃度砷化鎵層(13)上光刻第一歐姆接觸圖形(121)和第二歐姆接觸圖形(123)，并腐蝕所述圖形區(qū)域的低摻雜濃度砷化鎵層(13)直至高摻雜濃度砷化鎵層(12)； 第三步驟在第一歐姆接觸圖形(121)上形成歐姆接觸金屬(23)，在第二歐姆接觸圖形(123)上形成歐姆接觸陰極(22)，歐姆接觸金屬(23)和歐姆接觸陰極(22)的材料相同； 第四步驟在低摻雜濃度砷化鎵層(13)上形成具有小孔(211)的二氧化硅層(14)； 第五步驟在小孔(211)中以及在歐姆接觸金屬(23)和歐姆接觸陰極(22)上蒸發(fā)接觸金屬，接觸金屬充滿小孔(211)，小孔(211)中的接觸金屬與低摻雜濃度砷化鎵層(13)形成肖特基結(jié)，小孔(211)中的接觸金屬形成肖特基接觸陽(yáng)極(21)，在歐姆接觸金屬(23)上蒸發(fā)的接觸金屬為第一接觸金屬(421)，在歐姆接觸陰極(22)上蒸發(fā)的接觸金屬為第二接觸金屬(422)； 第六步驟在二氧化硅層(14)和肖特基接觸陽(yáng)極(21)上形成懸空電鍍橋圖形(26)，在第一接觸金屬(421)上形成第三接觸金屬(431)，在第二接觸金屬(422)上形成第四接觸金屬(432);由第一接觸金屬(421)和第三接觸金屬(431)構(gòu)成歐姆接觸陰極壓點(diǎn)(25)，由第二接觸金屬(422)和第四接觸金屬(432)肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)(24)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于在所述第一步驟，采用分子束外延工藝，在半絕緣砷化鎵層(11)上依次生長(zhǎng)高摻雜濃度砷化鎵層(12)、低摻雜濃度砷化鎵層(13);高摻雜濃度層的濃度為7X 1018cm_3，厚度為3. 5um ;低摻雜濃度為2 X 1017cm_3，厚度為O. lum。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于在所述第二步驟，使用正性光刻膠，光刻第一歐姆接觸圖形(121)和第二歐姆接觸圖形(123)。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述第三步驟包括在第一歐姆接觸圖形(121)和第二歐姆接觸圖形(123)上自下至上依次蒸發(fā)金、鍺、鎳、金，并在360°C合金，以形成歐姆接觸金屬，在第一歐姆接觸圖形(121)上形成的歐姆接觸金屬為歐姆接觸金屬(23)，在第二歐姆接觸圖形(123)上形成的歐姆接觸金屬為歐姆接觸陰極(22);歐姆接觸金屬(23)和歐姆接觸陰極(22)的材料相同。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述第四步驟包括在低摻雜濃度砷化鎵層(13)、歐姆接觸陰極(22)和歐姆接觸金屬(23)上淀積二氧化硅層(14)，厚度為5000 A;使用正性光刻膠，在二氧化硅層(14)上光刻肖特基接觸陽(yáng)極圖形、肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)圖形以及歐姆接觸陰極壓點(diǎn)圖形；并顯影出肖特基接觸陽(yáng)極圖形，肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)圖形以及歐姆接觸陰極壓點(diǎn)圖形；腐蝕肖特基接觸陽(yáng)極圖形直至輕摻雜濃度砷化鎵層，從而形成小孔(211)，腐蝕肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)圖形和歐姆接觸陰極壓點(diǎn)圖形分別直至歐姆接觸陰極(22)和歐姆接觸金屬(23)。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于在第五步驟中所述接觸金屬自下至上依次為鈦、鉬、金。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述第六步驟包括使用負(fù)性光刻膠，光刻懸空電鍍橋圖形、第三接觸金屬圖形以及第四接觸金屬圖形；在懸空電鍍橋圖形、第三接觸金屬圖形以及第四接觸金屬圖形上電鍍金，電鍍的金的厚度為3um。
8.如權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在所述第六步驟之后還包括形成溝道(28)的步驟，形成溝道(28)的步驟包括除去在懸空電鍍橋(26)下面并且在肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)(24)與肖特基接觸陽(yáng)極(21)之間的二氧化硅、低摻雜濃度砷化鎵層、高摻雜濃度砷化鎵層，直至半絕緣砷化鎵襯底，形成溝道(28)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述形成溝道(28)的步驟包括使用正性光刻膠，光刻肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)圖形、歐姆接觸陰極壓點(diǎn)圖形、懸空電鍍橋(26)和肖特基接觸陽(yáng)極(21)，肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)圖形、歐姆接觸陰極壓點(diǎn)圖形、懸空電鍍橋(26)和肖特基接觸陽(yáng)極(21)被光刻膠保護(hù)住，其他區(qū)域顯影后依次腐蝕上述圖形以外的二氧化硅、低摻雜濃度砷化鎵層、高摻雜濃度砷化鎵層，直至半絕緣砷化鎵襯底，形成溝道(28)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于在所述第六步驟之后或在所述形成溝道(28)的步驟之后還包括如下步驟 背面減薄半絕緣砷化鎵層(11)至IOOum以下； 劃片； 分片。
全文摘要
本發(fā)明提供了太赫茲肖特基二極管的制造方法，包括在砷化鎵半導(dǎo)體襯底上依次形成高濃度摻雜砷化鎵層和低濃度摻雜砷化鎵層；在高濃度摻雜砷化鎵層上形成歐姆接觸陰極和歐姆接觸金屬；在低摻雜濃度砷化鎵層上形成具有小孔的二氧化硅層；形成肖特基接觸陽(yáng)極；形成歐姆接觸陰極壓點(diǎn)、肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)、懸空電鍍橋，肖特基接觸陽(yáng)極延伸壓點(diǎn)通過(guò)懸空電鍍橋與肖特基接觸陽(yáng)極相連。根據(jù)所述制造方法制造的肖特基二極管減小了寄生效應(yīng)，降低了存在于n+GaAs中的熱電子噪聲、陽(yáng)極壓點(diǎn)到懸空電鍍橋的不連續(xù)性、二極管的串聯(lián)電阻，易于使用倒裝焊實(shí)現(xiàn)與外圍電路的集成。
文檔編號(hào)H01L21/329GK102891081SQ20121038289
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者王昊 申請(qǐng)人:王昊