[發明專利]太赫茲肖特基二極管的制造方法

有效

• 申請號: 201210382892.7
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN102891081A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 王昊
• 申請（專利權）人: 王昊
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L21/28
• 代理公司: 北京思睿峰知識產權代理有限公司 11396
• 代理人: 龔海軍

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0.1THz～10THz(波長3mm～30μm)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，外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0.1THz-3THz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二極管，減少寄生效應，從而提高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7×10¹⁸cm^-3，厚度為3.5um；低摻雜濃度為2×10¹⁷cm^-3，厚度為0.1um。

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℃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。