太赫茲肖特基二極管的制造方法技術

本發明專利技術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；形成肖特基接觸陽極；形成歐姆接觸陰極壓點、肖特基接觸陽極延伸壓點、懸空電鍍橋，肖特基接觸陽極延伸壓點通過懸空電鍍橋與肖特基接觸陽極相連。根據所述制造方法制造的肖特基二極管減小了寄生效應，降低了存在于n+GaAs中的熱電子噪聲、陽極壓點到懸空電鍍橋的不連續性、二極管的串聯電阻，易于使用倒裝焊實現與外圍電路的集成。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體器件，更具體地，涉及太赫茲肖特基二極管及其制造方法。
技術介紹
太赫茲波指的是頻率在O. ITHz IOTHz (波長3mm 30 μ m)范圍內的電磁輻射，位于電磁波譜中介于毫米波和紅外輻射之間。太赫茲的獨特性能使其在通信(寬帶通信)、雷達、電子對抗、電磁武器、天文學、醫學成像(無標記的基因檢查、細胞水平的成像)、無損檢測、安全檢查(生化物的檢查)等領域具有廣泛的用途。在大多數太赫茲應用領域中，夕卜差式接收機以其頻譜分辨率高、瞬時帶寬大、靈敏度高等特點，成為主要的太赫茲信號探測 方式；而太赫茲混頻器是外差式接收機中的重要部件之一。在O. 1ΤΗζ-3ΤΗζ范圍內，通常采用超導-絕緣-超導結(SIS)、熱電子輻射計(HEB)、肖特基二極管等非線性器件作為混頻器件，實現太赫茲頻段的信號與本振信號進行混頻產生中頻信號，進而供后續的中頻和數字電路進行信息處理。相比于SIS和HEB來說，應用肖特基二極管的混頻器件無需制冷環境，從而減小了系統的復雜度，適合于安檢、通信、電子對抗等領域的應用；在制冷環境下，混頻器的噪聲性能可以進一步減小，從而滿足天文、對地觀測等領域的應用。另一方面，相比于三端器件，如HEMT等器件來說，肖特基二極管結構簡單，易于集成且在制造實現上相對容易。因此，肖特基二極管廣泛應用于太赫茲頻段的混頻器。現有使用肖特基二極管的太赫茲頻段混頻器的一種實現方法是太赫茲信號通過波導饋入，耦合到低損耗介質基底的微帶線上，然后經過二極管混頻后輸出。然而，由于太赫茲頻段的頻率高，許多高頻寄生效應都會顯現出來，這些效應會降低混頻器的混頻效率，增加變頻損耗。因此，寄生效應小的平面肖特基二極管結構對于提高混頻器的混頻效率、減少變頻損耗顯得十分重要。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是克服現有技術的上述缺點，提供一種太赫茲肖特基~■極管，減少寄生效應，從而提聞混頻器的混頻效率和減少變頻損耗。為了解決上述技術問題，根據本專利技術的第一方面，提供了一種，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，小孔211中的接觸金屬形成肖特基接觸陽極21，在歐姆接觸金屬23上蒸發的接觸金屬為第一接觸金屬421，在歐姆接觸陰極22上蒸發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構成歐姆接觸陰極壓點25，由第二接觸金屬422和第四接觸金屬432肖特基接觸陽極延伸壓點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極圖形、肖特基接觸陽極延伸壓點圖形以及歐姆接觸陰極壓點圖形；并顯影出肖特基接觸陽極圖形，肖特基接觸陽極延伸壓點圖形以及歐姆接觸陰極壓點圖形；腐蝕肖特基接觸陽極圖形直至輕摻雜濃度砷化鎵層，從而形成小孔211，腐蝕肖特基接觸陽極延伸壓點圖形和歐姆接觸陰極壓點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極延伸壓點24與肖特基接觸陽極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行光刻來形成溝道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。根據本專利技術的具有以下技術優點和有益效果肖特基接觸陽極延伸壓點24和歐姆接觸陰極壓點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層引入的額外的寄生電容；本專利技術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，也降低了存在于n+GaAs中的熱電子噪聲；本專利技術的GaAs太赫茲平面肖特基二極管的陽極壓點和陰極壓點為漸變形狀，既保證了與外圍電路焊接的可實現性，又減小了壓點間的寄生電容；同時，降低了陽極壓點到懸空電鍍橋26的不連續性；本專利技術的太赫茲肖特基二極管采用了高摻雜(1018量級)砷化鎵和低摻雜(IO16-IO17量級)的雙層外延結構，能夠有效地降低外延層中的擴散電阻，從而降低二極管的串聯電阻；本專利技術的太赫茲肖特基二極管的肖特基接觸陽極延伸壓點24與歐姆接觸陰極壓點25的厚度相同，肖特基接觸陽極延伸壓點24的上平面和歐姆接觸陰極壓點25的上平面在同一平面，使本專利技術的肖特基二極管易于使用倒裝焊實現與外圍電路的集成。附圖說明應說明的是，下面描述中的附圖僅示意地示出了一些實施例，并沒有包括所有可能的實施例。 圖I是根據本專利技術的實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是肖特基接觸陽極21和歐姆接觸陰極壓點25的截面圖的局部放大圖；圖4a至圖4i示出了根據本專利技術實施例的的剖視圖。具體實施例方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖描述本專利技術的示例性實施例的技術方案。顯然，所描述的實施例只是本專利技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。所描述的實施例僅用于圖示說明，而不是對本專利技術范圍的限制。基于本專利技術的實施例，本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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，小孔(211)中的接觸金屬形成肖特基接觸陽極(21)，在歐姆接觸金屬(23)上蒸發的接觸金屬為第一接觸金屬(421)，在歐姆接觸陰極(22)上蒸發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)構成歐姆接觸陰極壓點(25)，由第二接觸金屬(422)和第四接觸金屬(432)肖特基接觸陽極延伸壓點(24)。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王昊，
申請(專利權)人：王昊，
類型：發明
國別省市：