[發(fā)明專利]低勢壘高度肖特基二極管及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109509705B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設計）人: 狄增峰;劉冠宇;張苗;薛忠營
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L29/872;H01L29/06
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋纓

本發(fā)明提供一種低勢壘高度肖特基二極管及其制備方法，包括如下步驟：1)提供一基底；2)于基底的表面形成石墨烯薄膜；3)對石墨烯薄膜進行氟化處理以形成氟化石墨烯絕緣層；4)于氟化石墨烯絕緣層表面沉積金屬電極；5)去除肖特基結所在區(qū)域之外的氟化石墨烯絕緣層；6)于裸露的基底表面形成歐姆接觸電極。本發(fā)明利用氟化石墨烯絕緣層作為金屬電極與基底之間的插層，氟化石墨烯絕緣層不會在基底中產生MIGS釘扎效應；氟化石墨烯絕緣層可以阻擋金屬電極與基底之間的互相擴散，可以形成均勻性極高的肖特基結面；可以大大降低金屬電極對基底的費米能級釘扎效應，從而降低肖特基二極管中基底與金屬電極之間形成的肖特基結勢壘高度。

技術領域

本發(fā)明屬于半導體技術領域，特別是涉及一種低勢壘高度肖特基二極管及其制備方法。

背景技術

隨著半導體產業(yè)的飛速發(fā)展,尋找新材料替代傳統(tǒng)硅基材料已經成為普遍的趨勢。目前，鍺因其極高的載流子遷移率，且與半導體工藝兼容，被認為是最具潛力的半導體材料。肖特基勢壘二極管(SBD)由于其技術的重要性，在材料、器件物理、設計和應用方面已有數(shù)十年的廣泛研究。眾所周知，SBD的性能和可靠性受到沉積金屬和半導體表面之間的界面質量的極大影響。金屬-半導體(M-S)結構中的電流控制的主要參數(shù)是半導體的摻雜濃度Nd和M-S結構界面處的肖特基勢壘高度(SBH)。SBH值取決于金屬的功函數(shù)。對于Ge(鍺)，電荷中性能級(CNL)正好在價帶之上，導致金屬費米能級釘扎。雖然釘扎原因還沒有完全理解，主要認為是金屬誘導的間隙狀態(tài)(MIGS)的作用，也就是金屬中的自由電子波函數(shù)進入半導體帶隙誘導間隙受主或施主樣狀態(tài)。費米能級釘扎的存在，使得肖特基二極管的勢壘高度顯著增加，肖特基二極管的勢壘高度與金屬功函數(shù)相對獨立，從而影響肖特基二極管的性能。

發(fā)明內容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種低勢壘高度肖特基二極管及其制備方法用于解決現(xiàn)有技術中的肖特基二極管存在金屬費米能級釘扎效應，從而使得肖特基二極管的勢壘高度較高，進而影響肖特基二極管的性能的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種低勢壘高度肖特基二極管的制備方法，所述低勢壘高度肖特基二極管的制備方法包括如下步驟：

1)提供一基底；

2)于所述基底的表面形成石墨烯薄膜；

3)對所述石墨烯薄膜進行氟化處理以形成氟化石墨烯絕緣層；

4)于所述氟化石墨烯絕緣層表面沉積金屬電極，以于所述金屬電極與所述基底之間形成肖特基結；

5)去除所述肖特基結所在區(qū)域之外的所述氟化石墨烯絕緣層，并裸露出所述基底；

6)于裸露的所述基底表面形成歐姆接觸電極。

可選地，步驟1)中提供的所述基底包括鍺基底。

可選地，所述鍺基底包括N型鍺基底。

可選地，步驟2)中，采用化學氣相沉積法于所述基底的表面原位生長所述石墨烯薄膜。

可選地，步驟3)中，采用六氟化硫氣體對所述石墨烯薄膜進行等離子體氟化處理，以使得所述石墨烯薄膜全部轉換為氟化石墨烯絕緣層。

可選地，步驟5)中，采用電感耦合等離子體刻蝕工藝去除所述肖特基結所在區(qū)域之外的所述氟化石墨烯絕緣層。

本發(fā)明還提供一種低勢壘高度肖特基二極管，所述低勢壘高度肖特基二極管包括：

基底；

金屬電極，位于所述基底上，以于所述金屬電極與所述基底之間形成肖特基結；

氟化石墨烯絕緣層，位于所述基底的表面，且位于所述金屬電極與所述基底之間；