способ изготовления диода шоттки

Формула изобретения

1. Способ изготовления диода Шоттки, включающий фотолитографию рисунка барьерной области, нанесение на эту область многокомпонентной металлической пленки методом вакуумного термического напыления и термообработку металлической пленки с последующим охлаждением, отличающийся тем, что в качестве металлической пленки используют эвтектический сплав Au-Ge, который наносят на холодную подложку с последующей взрывной литографией металлизации барьерной области.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что масса навески сплава Аu-Ge составляет одну четвертую часть массы навески, используемой для изготовления омического контакта этого же диода.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что термообработку полученной структуры проводят при температуре 390-410^oС.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что термообработку полученной структуры проводят в течение 10-60 с.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что время нагрева составляет 0,7-1,5 мин.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что время охлаждения полученной структуры составляет 20-60 с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении низкобарьерных диодов Шоттки на арсениде галлия.

Известен способ изготовления диодов Шоттки [1], сущность которого заключается в нанесении металлического покрытия Au-Ge-Ni методом электрохимического осаждения по следующей схеме. Сначала осаждают слой золота из раствора натрий углекислый - желтая кровяная соль - золото, далее осаждение золота продолжают из раствора дицианоаурат калия - лимонная кислота - калий лимоннокислый трехзамещенный - никель углекислый - гексаметилендиаминтетрауксусная кислота. Затем осаждают слой Ge-Ni из раствора

GеО₂-(КООС(СНОН)₂COONa4H₂0))-NiS0₄.

Недостатком вышеуказанного электрохимического способа осаждения металлической пленки является разрастание пленки за пределы фотолитографического рисунка. Это влечет за собой увеличение площади барьера и, следовательно, увеличение барьерной емкости, что снижает граничную рабочую частоту диода, а также приводит к увеличению обратных токов диода и снижению чувствительности диода.

Известен также способ изготовления диодов Шоттки [2] путем осаждения металлической пленки Sn-Au-Ge с последующим понижением высоты барьера с помощью температурной обработки, который принят в качестве прототипа предлагаемого технического решения. Недостатком такого способа является получение многокомпонентной металлической пленки неэвтектического состава, что приводит к плохой воспроизводимости процесса понижения высоты барьера при последующей термообработке, то есть к снижению чувствительности диода и его граничной рабочей частоты.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа изготовления диода Шоттки, позволяющего улучшить высокочастотные свойства диода путем повышения чувствительности диода и его граничной рабочей частоты.

Для решения данной технической задачи в способе изготовления диода Шоттки, включающем фотолитографию рисунка барьерной области, нанесение на эту область многокомпонентной металлической пленки методом вакуумного термического напыления и термообработку металлической пленки с последующим охлаждением, в качестве металлической пленки используют эвтектический сплав Au-Ge, который наносят на холодную подложку с последующей взрывной литографией металлизации барьерной области.

Из теории омического контакта к полупроводниковым материалам следует, что при любой концентрации носителей заряда в полупроводнике при площади контакта меньше 3 мкм² получить качественный омический контакт невозможно. Следовательно, сохранение геометрических размеров барьерного контакта при вакуумном термическом напылении металлизации предотвращает деградацию барьерного контакта при понижении высоты барьера диода путем термообработки, в отличие от электрохимического метода осаждения металлизации.

Масса навески сплава Au-Ge составляет одну четвертую часть массы навески, используемой для изготовления омического контакта этого же диода.

Термообработку полученной структуры проводят при температуре 390-410^oC.

Термообработку полученной структуры проводят в течение 10-60 с.

Время нагрева полученной структуры составляет 0,7-1,5 мин.

Время охлаждения полученной структуры составляет 20-60 с.

Эвтектический состав полученной металлической пленки и строго заданная ее толщина при вакуумном термическом напылении позволяют воспроизводимо проводить процесс легирования арсенида галлия в барьерной области при низких температурах и из ограниченного источника.

Сущность осуществления способа заключается в следующем.

На поверхность полупроводниковой структуры арсенида галлия, взятой после операции фотолитографии области барьера, наносится металлическое покрытие, состоящее из сплава Au-Ge эвтектического состава (соотношение компонентов в сплаве - 88% Au - 12% Ge). Нанесение металлического покрытия производят методом вакуумного термического напыления сплава Au-Ge на холодную (при комнатной температуре) подложку. Масса навески сплава Au-Ge составляет одну четвертую часть массы навески, используемой для изготовления омического контакта этого же диода. После операции взрывной литографии проводят термическую обработку полученной структуры. Барьерный контакт с пониженной высотой барьера должен иметь резкий переход от металлической пленки к полупроводнику в слое толщиной не более 100 ангстрем при концентрации носителей в этом слое не менее 510¹⁸ см^-3. Исходная концентрация носителей в слое полупроводника составляет 10¹⁶ см^-3.

Для обеспечения таких характеристик подбарьерного слоя проводится температурная обработка структуры металлическая пленка - полупроводник при температуре 395^oC. Время нагрева до температуры 395^oC составляет 40 с, время выдержки при этой температуре 20 с, время охлаждения до температуры прекращения диффузионного процесса 40 с.

Осуществление способа можно проводить на установке типа RV 1000-3 Французской фирмы "Addax".

Данный способ изготовления диода Шоттки на арсениде галлия технологически прост, обеспечивает получение химически чистого покрытия строго определенного состава с геометрическими размерами, заданными фотошаблоном. Изготовленные таким способом диоды имеют граничную частоту 1000 ГГц.

Литература

1. Технологический процесс изготовления диодов Шоттки ЯНТИ. 10101.00799, Нижегородский ИПФАН РФ.

2. C.C.Chang, D.L.Lynch, M.D.Sohigian, G.F.Anderson, T.Schaffer, and G. I.Roberts. A Zero-bias GaAs Millimeter Wave Integrated Detector Circuit. IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 1982, pp. 206-208.

РЖ "Физика", серия 18 Ж, 1983 г., вып.7, реферат 7 Ж 608 (прототип).