專利名稱：一種鍺硅肖特基二極管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，具體說(shuō)是關(guān)于鍺硅肖特基二極管及其制作方法。
背景技術(shù)：
肖特基二極管因其具有多數(shù)載流子工作、響應(yīng)速度快和無(wú)少子積累等特征而被廣泛的用于高頻、高速、探測(cè)等方面。在本發(fā)明做出前，傳統(tǒng)的鍺硅肖特基二極管自下而上依次有歐姆接觸電極，硅襯底層，鍺硅外延層，開(kāi)有窗口的氮化硅層，在氮化硅窗口中置有鎳硅化合物層，氮化硅窗口上復(fù)蓋鋁電極，這種結(jié)構(gòu)的鍺硅肖特基二極管的鍺硅與氮化硅接觸面積大，界面缺陷多，導(dǎo)致器件漏電流大。制作過(guò)程中，采用先在硅襯底上生長(zhǎng)鍺硅層，再在鍺硅層上面生長(zhǎng)一層氮化硅。由于鍺硅材料在高溫下會(huì)發(fā)生應(yīng)變弛豫，因而只有采用低溫沉積氮化硅，這給隨后的器件隔離及集成工藝帶來(lái)較大限制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)新穎的鍺硅肖特基二極管及其制作方法，以提高鍺硅肖特基二極管原型器件的質(zhì)量。
本發(fā)明的鍺硅肖特基二極管包括硅襯底、鍺硅層、開(kāi)有窗口的氮化硅層、鎳硅化合物層、鋁電極以及歐姆接觸電極，歐姆接觸電極、硅襯底和開(kāi)有窗口的氮化硅層自下而上依次迭置，鍺硅層和鎳硅化合物層在氮化硅層的窗口內(nèi)，其中鎳硅化合物層在鍺硅層的上面，在氮化硅層的窗口上覆蓋與鎳硅化合物層接觸的鋁電極。
本發(fā)明的鍺硅肖特基二極管的制作方法，包括以下步驟1)將清洗好的硅襯底放入低壓化學(xué)氣相沉積裝置中，在700～800℃下以SiH2Cl2和NH3為氣源生長(zhǎng)一層氮化硅層，氮化硅的厚度為0.5～0.6μm；2)在600℃下以硅烷為氣源在氮化硅表面生長(zhǎng)一層二氧化硅層，二氧化硅的厚度為0.2～0.3μm；3)在二氧化硅層表面光刻出窗口，用180℃的熱磷酸去掉窗口處裸露的氮化硅層；4)放入超高真空化學(xué)氣相沉積裝置中生長(zhǎng)鍺硅層，生長(zhǎng)溫度為550～650℃，使鍺硅層的厚度小于氮化硅的厚度；5)用濃度為5％的氫氟酸去除二氧化硅層，沉積在二氧化硅層上的鍺硅層也同時(shí)被除去；6)將樣品放入蒸發(fā)設(shè)備中，采用電子束蒸發(fā)方法在氮化硅及鍺硅層表面蒸鍍一層厚為10～30nm的金屬鎳；7)放入快速熱處理爐中，400～700℃下退火30～90秒，在窗口處的鍺硅層上形成鎳硅化合物層，冷卻后采用1∶1的濃硫酸和雙氧水清洗；8)將步驟7)所得制品放入蒸發(fā)設(shè)備中，在制品兩面分別蒸鍍厚為200nm的鋁電極和歐姆接觸電極；9)反刻電極，去除氮化硅上沉積的鋁，然后在450℃下進(jìn)行鋁合金化至少10分鐘。
上述的硅襯底可以是電阻率為10-3Ω·cm的重?fù)诫sN型或P型硅襯底。
本發(fā)明的鍺硅肖特基二極管由于鍺硅層僅僅局限在由氮化硅層包圍的光刻窗口內(nèi)，大大減少了鍺硅與介質(zhì)層的接觸面積，界面密度降低，減少了器件的漏電流，提高了器件的性能，這與傳統(tǒng)的肖特基二極管結(jié)構(gòu)完全不同。由于器件的鍺硅層只存在于光刻窗口處，因而器件制造無(wú)須任何隔離技術(shù)，簡(jiǎn)化了工藝，提高了集成度。
圖1是本發(fā)明的鍺硅肖特基二極管原型器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的鍺硅肖特基二極管包括硅襯底1、鍺硅層2、開(kāi)有窗口的氮化硅層3、鎳硅化合物層4、鋁電極5以及歐姆接觸電極6，歐姆接觸電極6、硅襯底1和開(kāi)有窗口的氮化硅層3自下而上依次迭置，鍺硅層2和鎳硅化合物層4在氮化硅層3的窗口內(nèi)，其中鎳硅化合物層4在鍺硅層2的上面，在氮化硅層的窗口上覆蓋與鎳硅化合物層接觸的鋁電極。
鍺硅肖特基二極管的制作方法，步驟如下1)將N型(100)電阻率為0.008Ω·cm的硅襯底清洗干凈后放入低壓化學(xué)氣相沉積裝置中，在750℃下以SiH2Cl2和NH3為氣源生長(zhǎng)一層氮化硅層，氮化硅的厚度為0.5μm；2)然后在600℃下以硅烷為氣源在氮化硅表面生長(zhǎng)一層二氧化硅層，二氧化硅的厚度為0.2μm；3)利用標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝先在二氧化硅層表面光刻出窗口，窗口大小依光刻板尺寸決定，然后用180℃的熱磷酸去掉窗口處裸露的氮化硅層；
4)將光刻好的樣品放入超高真空化學(xué)氣相沉積裝置中生長(zhǎng)鍺硅層，生長(zhǎng)溫度為550℃，使鍺硅層的厚度小于氮化硅的厚度；5)用濃度為5％的氫氟酸去除二氧化硅層，沉積在二氧化硅層上的鍺硅層也同時(shí)被除去；6)將樣品放入蒸發(fā)設(shè)備中，采用電子束蒸發(fā)方法在氮化硅及鍺硅層表面蒸鍍一層厚度為20nm的金屬鎳；7)放入快速熱處理爐中，500℃下退火60秒，在窗口處的鍺硅層上形成鎳硅化合物層，冷卻后采用1∶1的濃硫酸和雙氧水清洗；8)將步驟7)所得制品放入蒸發(fā)設(shè)備中，按常規(guī)方法在制品兩面分別蒸鍍厚度為200nm的鋁電極和歐姆接觸電極；9)反刻電極，去除氮化硅上沉積的鋁，然后在450℃下進(jìn)行鋁合金化10分鐘，制得本發(fā)明的鍺硅肖特基二極管。
權(quán)利要求
1.一種鍺硅肖特基二極管，包括硅襯底(1)、鍺硅層(2)、開(kāi)有窗口的氮化硅層(3)、鎳硅化合物層(4)、鋁電極(5)以及歐姆接觸電極(6)，其特征在于歐姆接觸電極(6)、硅襯底(1)和開(kāi)有窗口的氮化硅層(3)自下而上依次迭置，鍺硅層(2)和鎳硅化合物層(4)在氮化硅層(3)的窗口內(nèi)，其中鎳硅化合物層(4)在鍺硅層(2)的上面，在氮化硅層的窗口上覆蓋與鎳硅化合物層(4)接觸的鋁電極(5)。
2.權(quán)利要求1所述的鍺硅肖特基二極管的制作方法，其特征是步驟如下1)將清洗好的硅襯底放入低壓化學(xué)氣相沉積裝置中，在700～800℃下以SiH2Cl2和NH3為氣源生長(zhǎng)一層氮化硅層，氮化硅的厚度為0.5～0.6μm；2)在600℃下以硅烷為氣源在氮化硅表面生長(zhǎng)一層二氧化硅層，二氧化硅的厚度為0.2～0.3μm；3)在二氧化硅層表面光刻出窗口，用180℃的熱磷酸去掉窗口處裸露的氮化硅層；4)放入超高真空化學(xué)氣相沉積裝置中生長(zhǎng)鍺硅層，生長(zhǎng)溫度為550～650℃，使鍺硅層的厚度小于氮化硅的厚度；5)用濃度為5％的氫氟酸去除二氧化硅層，沉積在二氧化硅層上的鍺硅層也同時(shí)被除去；6)將樣品放入蒸發(fā)設(shè)備中，采用電子束蒸發(fā)方法在氮化硅及鍺硅層表面蒸鍍一層厚為10～30nm的金屬鎳；7)放入快速熱處理爐中，400～700℃下退火30～90秒，在窗口處的鍺硅層上形成鎳硅化合物層，冷卻后采用1∶1的濃硫酸和雙氧水清洗；8)將步驟7)所得制品放入蒸發(fā)設(shè)備中，在制品兩面分別蒸鍍厚為200nm的鋁電極和歐姆接觸電極；9)反刻電極，去除氮化硅上沉積的鋁，然后在450℃下進(jìn)行鋁合金化至少10分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及鍺硅肖特基二極管及其制作方法，它包括自下而上依次迭置的歐姆接觸電極、硅襯底和開(kāi)有窗口的氮化硅層，在氮化硅層窗口內(nèi)有鍺硅層和鎳硅化合物層，其中鎳硅化合物層在鍺硅層的上面，在氮化硅層的窗口上覆蓋與鎳硅化合物層接觸的鋁電極。制作步驟如下先在硅襯底上生長(zhǎng)一層氮化硅層，接著在氮化硅層上沉積二氧化硅層并光刻出窗口，然后生長(zhǎng)鍺硅層，用稀釋的氫氟酸剝離二氧化硅層，再在鍺硅層蒸鍍金屬鎳，退火形成鎳硅化合物層，并蒸鍍鋁電極和歐姆接觸電極。本發(fā)明的鍺硅肖特基二極管由于其鍺硅層只存在于氮化硅光刻窗口處，因此能有效地降低器件的反向漏電流，且器件制造無(wú)須任何隔離，簡(jiǎn)化了工藝，提高了集成度。
文檔編號(hào)H01L29/872GK1713401SQ200510050890
公開(kāi)日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者葉志鎮(zhèn), 吳貴斌, 唐九耀, 趙星, 劉國(guó)軍 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)