專利名稱：太赫茲肖特基二極管的制造方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件，更具體地，涉及太赫茲肖特基二極管及其制造方法。
背景技術：
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。
發明內容
本發明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，根據本發明的第一方面，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。根據本發明的太赫茲肖特基二極管的制造方法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；本發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，也降低了存在于n+GaAs中的熱電子噪聲；本發明的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；本發明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；本發明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，使本發明的肖特基二極管易于使用倒裝焊實現與外圍電路的集成。
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是根據本發明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示出了根據本發明實施例的太赫茲肖特基二極管的制造方法的剖視圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖描述本發明的示例性實施例的技術方案。顯然，所描述的實施例只是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。所描述的實施例僅用于圖示說明，而不是對本發明范圍的限制。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。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，但并不對本發明的結構起限定作用。盡管本申請中使用了詞語第一、第二等來描述多個元件或構成部分，這些元件或構成部分不應受這些詞語的限制。這些詞語僅用于區分一個元件或構成部分和另一元件或構成部分，而不包含“順序”。因此，將下面討論的第一元件或構成部分稱為第二元件或構成部分也沒有超出本發明的構思和范圍。圖I是根據本發明實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是肖特基接觸陽極21和歐姆接觸陰極壓點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、肖特基接觸陽極21、歐姆接觸陰極壓點25、肖特基接觸陽極延伸壓點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；所述的低濃度摻雜砷化鎵層13濃度為IO16-IO17cnT3量級。高濃度摻雜砷化鎵層12的厚度至少為對應的工作頻率下趨膚深度的2倍，以減小高頻時的電阻損耗。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作為肖特基接觸陽極的保護層，用光刻的方法或現有技術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中形成一個小孔，暴露出低濃度摻雜砷化鎵層13。肖特基接觸陽極21形成在小孔中，肖特基接觸陽極21與低濃度摻雜砷化鎵層13接觸形成肖特基結。歐姆接觸陰極壓點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。肖特基接觸陽極延伸壓點24形成在歐姆接觸金屬23上。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，從而避免了在工作頻率高的情況下由于介質層引入的額外寄生電容。肖特基接觸陽極延伸壓點24通過懸空電鍍橋26與肖特基接觸陽極21相連。懸空電鍍橋26形成在二氧化硅層14和肖特基接觸陽極21上。如圖2所示，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的上表面和歐姆接觸陰極壓點25的上表面在同一平面，肖特基接觸陽極延伸壓點24的下表面和歐姆接觸陰極壓點25的下表面在同一平面。因此，本發明的肖特基二極管易于使用倒裝焊實現與外圍電路的集成。在滿足倒裝焊的尺寸要求基礎上，肖特基接觸陽極延伸壓點24和歐姆接觸陰極壓點25應該盡量小以減小壓點自身的寄生電容效應。肖特基接觸陽極延伸壓點24與懸空電鍍橋26相連的一邊變窄；并且，歐姆接觸陰極25與肖特基接觸陽極21相鄰的一邊變窄；以減小壓點間的寄生電容效應。肖特基接觸陽極延伸壓點24、歐姆接觸陰極壓點25及懸空電鍍橋26的金屬厚度至少為對應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、呈軸對稱地分布。歐姆接觸陰極壓點25靠近肖特基接觸陽極21的一邊是有一開口的圓柱面或近圓柱面251，所述有一開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極21同心的圓柱面，所述有一開口的圓柱面或近圓柱面251沿如圖I所示A-A線是對稱的。A-A線通過圓柱形或者近圓柱形陽極21的圓心，且歐姆接觸陰極壓點25、肖特基接觸陽極延伸壓點24、懸空電鍍橋26相對于A-A線是對稱的。圖3示出了肖特基接觸陽極21和歐姆接觸陰極壓點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應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的開口角度A。所述有一開口的圓柱面或近圓柱面251是沿圓柱面或近圓柱面251對應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的開口角度A。圓柱面或近圓柱面251的開口角度A小于180°，這樣可以使肖特基接觸陽極21到歐姆接觸陰極壓點25的電流呈軸對稱分布，降低寄生電阻。當所述開口角度A不大于180°時，圓柱面或近圓柱面251的橫截面的圓弧的圓心角大于180°，這是因為所述開口角度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，肖特基接觸陽極21的形狀為圓形或者近圓形。歐姆接觸陰極壓點25緊鄰肖特基接觸陽極21的一邊251為開口圓環形或一段圓弧線形，與肖特基接觸陽極21的圓形或者近圓形同心，開口角度A不大于180°。肖特基接觸陽極直徑不大于I. 5um，以便具有較小的結電容，從而可以提高二極管的截止頻率。肖特基接觸陽極21距歐姆接觸陰極壓點25的距離不大于3um，可以減小擴散電阻。對于太赫茲二極管來說，需要盡量減小結電容，因此肖特基接觸陽極21的面積應該盡量小，從而減小結電容對太赫茲信號的旁路損耗。肖特基接觸陽極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25、肖特基接觸陽極延伸壓點24、肖特基接觸陽極24以及肖特基接觸陽極和肖特基接觸陰極壓點之間的下方所覆蓋的區域外，其他區域的二氧化硅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，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的側面從溝道28的下表面相對于砷化鎵半導體襯底11成預定的角度延伸到上表面，例如，所述預定的角度為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極延伸壓點24與陽極21之間并且不與肖特基接觸陽極延伸壓點24與陽極21接觸。圖4a至圖4i解釋根據本發明實施例的太赫茲肖特基二極管的制造方法的剖視圖。本發明實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。參照圖4a，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。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。例如，低摻雜濃度為2X 1017cm_3，厚度為O. lum。參照圖4b，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，并腐蝕所述圖形區域的低摻雜濃度砷化鎵層直至高摻雜濃度砷化鎵層。參照圖4c，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有技術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可以通過如下的方法(I)參照圖4d，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)參照圖4e，使用正性光刻膠，在二氧化硅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13，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。然后，參照圖4f，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。所述蒸發的接觸金屬自下至上依次為鈦、鉬、金。參照圖4g，在形成肖特基接觸陽極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構成肖特基接觸陽極延伸壓點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，使上述區域電鍍加厚。
參照圖4h，在形成懸空電鍍橋26、肖特基接觸陽極延伸壓點24以及歐姆接觸陰極壓點25之后，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。例如，使用正性光刻膠進行光刻，光刻肖特基接觸陽極延伸壓點圖形、歐姆接觸陰極壓點圖形、懸空電鍍橋26、肖特基接觸陽極21，肖特基接觸陽極延伸壓點圖形、歐姆接觸陰極壓點圖形、懸空電鍍橋26、肖特基接觸陽極21被光刻膠保護住，其他區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。參照圖4i，背面減薄半絕緣砷化鎵層(11)至IOOum以下。然后進行劃片、分片。經過上述工藝步驟，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圖1，器件的剖面圖參照圖2。
以上對本發明的實施例的描述僅用于說明本發明的技術方案，而不是對本發明范圍的限制，本發明并不限于所公開的這些實施例，本領域的技術人員可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，而這些修改或替換都應落入本發明的保護范圍。
權利要求
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)。
2.如權利要求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)。
6.如權利要求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.如權利要求1-7中任一權利要求所述的方法，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)。
9.如權利要求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，光刻肖特基接觸陽極延伸壓點圖形、歐姆接觸陰極壓點圖形、懸空電鍍橋(26)和肖特基接觸陽極(21)，肖特基接觸陽極延伸壓點圖形、歐姆接觸陰極壓點圖形、懸空電鍍橋(26)和肖特基接觸陽極(21)被光刻膠保護住，其他區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。
文檔編號H01L21/329GK102891081SQ20121038289
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月11日 優先權日2012年10月11日
發明者王昊 申請人:王昊