[發明專利]具有低開啟電壓的磷化銦肖特基裝置及其制造方法

無效

• 申請號: 00808103.4
• 申請日: 2000-05-26
• 公開（公告）號: CN1352807A
• 公開（公告）日: 2002-06-05
• 發明（設計）人: A·E·施米茨;R·H·沃爾登;M·盧伊;M·K·于
• 申請（專利權）人: HRL實驗室有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/47
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 沙捷,彭益群

發明領域

本發明涉及肖特基二極管，更特別地，涉及用磷化銦(InP)半導體材料制成的肖特基二極管。

背景技術

對于GaAs和Si技術而言，肖特基二極管是人盡皆知的。一些基于Si的肖特基二極管具有相當低的開啟電壓，但存在著高的串聯電阻和相當差的頻率響應。基于Si的肖特基二極管不容易集成到基于InP的半導體器件中。

肖特基二極管經常需要低的開啟電壓，尤其是應用于混頻器時。1997年9月9日授予H·布魯格的專利號為5,665,999的美國專利指出，具有低開啟電壓的肖特基二極管在本地振蕩器中能實現低的轉換損耗而不需要高的抽取能力，并且不需要施加偏置電壓，而偏置電壓會導致湯森電流嘯叫(Townsend?current-hum)干擾。一個具有較低開啟電壓的GaAs肖特基裝置的制造方法是這樣的：在GaAs基片上覆以等級化的In_xGa_(1-x)As，而In的含量x沿金屬接觸面方向連續增加。其與InP的兼容性并未指明，并且，這種制造過程會造成空間變化的晶格失配，所以認為該過程對于InP技術而言具有潛在的不可靠性。

關于肖特基二極管與InP半導體技術相兼容是眾所周知的。例如，1997年7月29日授予E·馬丁等人的專利號為5,652,435的美國專利描述了一種肖特基二極管光檢測器，其中，光敏InGaAs層的正面與背面覆以InAlAs阻流層。該裝置與傳統的GaAs肖特基二極管相似，具有相當高的開啟電壓。

在《Au/In_xAl_1-xAs肖特基勢壘高度與其構成之相關性(Compositiondependence?of?Au/In_xAl_1-xAs?Schottky?barrier?heights)》一文中，C·L·林等人對肖特基勢壘高度與覆蓋于InP基片之上的In_xAl_1-x材料中In所占比例之間的關系做了一些研究，該文載于1986年12月8日第49期《應用物理通信(Applied?Physics?Letters49(23))》(23)的第1593頁至1595頁。林對于0.45≤x≤0.55之間的化合物進行了測試，而該范圍內的化合物均產生了相當高的肖特基勢壘。

使用等級化超晶格肖特基層且與InP兼容的肖特基二極管也是廣為人知的。例如，1993年3月30日授予C.-S.吳等人的專利號為5,198,682的美國專利描述了一種紅外光檢測器，該紅外光檢測器使用了一種具有等級化摻雜物濃度的超晶格，從而產生一個內場，有助于光激活載流子的收集。在1989年5月第54期《應用物理通信》第1863頁至1865頁，李等人指出，使用等級化的InGaAs/InAlAs超晶格可以獲得增強的肖特基勢壘高度。1996年11月5日授予Shimizu等人的專利號為5,572,043的美國專利，描述了另外一種基于SL的肖特基二極管，該二極管使用了不同的晶格失配化合物子層，并改變了應變層的壓力與張力來平衡晶格失配。這三份參考文獻中所描述的肖特基二極管都具有相對較高的開啟電壓，約為0.6V到0.7V。

眾所周知，與InP兼容的肖特基二極管具有高的開啟電壓。例如，1984年9月11日授予C.Chen等人的專利號為4,471,367的美國專利描述了一種MESFET柵肖特基結構，該結構包括一個薄的重摻雜的InGaAs層覆蓋于一個輕摻雜的InGaAs層上，具有漸增的勢壘高度。另一個例子是1990年9月4日授予W.Chan的專利號為4,954,851的美國專利，該專利描述了一種在InAlAs層上覆以含鎘層的肖特基二極管。含鎘層增強了二極管的勢壘高度。

所以，具有較低開啟電壓的肖特基二極管是存在的，然而，這些二極管是否與基于InP的制造技術相兼容卻是不得而知。與InP相兼容的肖特基二極管也是有的，但都是傳統的，或者說都具有高的開啟電壓。可是，基于InP的制造工藝是可取的，并且，具有低開啟電壓的肖特基二極管在某些應用場合特別有用，例如高頻混頻器。因此，需要尋找一種能與InP制造工藝相兼容的具有低開啟電壓的肖特基二極管及其制造方法。

發明內容

本發明的提供了具有低開啟電壓且與基于InP制造工藝相兼容的肖特基二極管，這是通過使用一種與InP晶格相兼容的肖特基層實現，其與肖特基金屬層相鄰且提供相對較低的肖特基勢壘高度，從而產生低的開啟電壓。