專利名稱：高頻肖特基二極管的電化學(xué)制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)高頻化合物半導(dǎo)體肖特基二極管的電化學(xué)半導(dǎo)體工藝，尤其是一種采用陽(yáng)極氧化三氧化二鋁(Al2O3)多孔絕緣薄膜作為肖特基二極管的掩膜，并用電化學(xué)陽(yáng)極氧化腐蝕和鍍金方法制作的高頻化合物半導(dǎo)體肖特基二極管的工藝；適用于檢波器，混頻器和變調(diào)器等高頻電路用肖特基二極管的制作。
背景技術(shù)：
肖特基二極管被廣泛地應(yīng)用在檢波器，混頻器和變調(diào)器等高頻電路中，是帶域超高速通信領(lǐng)域的關(guān)鍵器件之一。理論研究表明要實(shí)現(xiàn)帶域肖特基二極管的話，肖特基二極管要滿足以下的幾個(gè)條件1)半導(dǎo)體材料的電子遷移率高；2)肖特基二極管的金屬和半導(dǎo)體接觸界面的直徑小于0.5um以下。至今采用半導(dǎo)體微細(xì)加工技術(shù)和電子束蒸發(fā)的方法已制作了化合物半導(dǎo)體砷化鎵(GaAs)和白金(Pt)結(jié)合的肖特基二極管。但是，由于采用了電子束曝光和電子束蒸發(fā)等工藝，工藝過(guò)程中在Pt/GaAs界面產(chǎn)生了各種界面缺陷導(dǎo)致肖特基二極管的帶域的噪聲過(guò)大，很難達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的階段。
本發(fā)明人在過(guò)去的十年中為了抑制半導(dǎo)體微細(xì)加工和金屬/半導(dǎo)體肖特基界面形成過(guò)程中產(chǎn)生的界面缺陷，開發(fā)了實(shí)現(xiàn)近理想的化合物半導(dǎo)體磷化銦(InP)和GaAs肖特基界面的In-Situ電化學(xué)工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高頻肖特基二極管的電化學(xué)制作方法，其是采用一貫的電化學(xué)半導(dǎo)體工藝，實(shí)現(xiàn)帶域化合物半導(dǎo)體肖特基二極管。其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需電子束曝光和電子束蒸發(fā)工藝，可實(shí)現(xiàn)近理想的帶域化合物半導(dǎo)體肖特基二極管。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明一種高頻肖特基二極管的電化學(xué)制作方法，其特征在于，包括如下步驟1)用電化學(xué)工藝在半導(dǎo)體表面上形成陽(yáng)極氧化多孔絕緣薄膜；2)把陽(yáng)極氧化多孔絕緣薄膜作為形成肖特基二極管的掩膜；3)用電化學(xué)陽(yáng)極氧化腐蝕和鍍金工藝首先腐蝕掉半導(dǎo)體表面層，然后通過(guò)鍍金法在多孔氧化薄膜的孔中淀積金屬，形成金屬/化合物半導(dǎo)體肖特基接觸界面和肖特基二極管。
其中陽(yáng)極氧化多孔絕緣薄膜是陽(yáng)極氧化三氧化二鋁多孔氧化薄膜，陽(yáng)極氧化三氧化二鋁的孔是圓形的，可以通過(guò)改變氧化條件改變孔徑的大小，并且孔是按密集的六角形排列的。
其中肖特基二極管的金屬/化合物半導(dǎo)體接觸面是圓形的，金屬/化合物半導(dǎo)體接觸面大小在大面積范圍內(nèi)具有良好的均勻性，并且肖特基二極管是按密集的六角形排列的。
其中在半導(dǎo)體肖特基二極管的電化學(xué)工藝中，可抑制半導(dǎo)體微細(xì)加工和金屬/半導(dǎo)體肖特基界面形成過(guò)程中產(chǎn)生的界面缺陷。
其中用陽(yáng)極氧化法腐蝕半導(dǎo)體表面層之后，直接在同一電解液中通過(guò)鍍金法在三氧化二鋁多孔氧化薄膜的孔中淀積金屬形成金屬/化合物半導(dǎo)體肖特基接觸界面。
其中采用電化學(xué)工藝可防止表面自然氧化和去除半導(dǎo)體表面帶有缺陷的表面層。


為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說(shuō)明如下，其中圖1金屬/化合物半導(dǎo)體肖特基二極管的示意圖；圖2制作金屬/化合物半導(dǎo)體肖特基二極管的電化學(xué)工藝示意圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖1，圖1給出采用電化學(xué)工藝制作的金屬/化合物半導(dǎo)體肖特基二極管的示意圖。它是由化合物半導(dǎo)體101，化合物半導(dǎo)體外延層105，歐姆接觸層102，陽(yáng)極氧化Al2O3絕緣層103和肖特基勢(shì)壘金屬層104構(gòu)成。化合物半導(dǎo)體材料用的是高電子遷移率化合物半導(dǎo)體的外延層105，如GaAs和InP的外延層，在半導(dǎo)體襯底的反面做上了歐姆接觸層102。多孔氧化Al2O3絕緣層103是用來(lái)作為電化學(xué)工藝制作金屬/化合物半導(dǎo)體肖特基二極管時(shí)的掩膜，多孔氧化Al2O3絕緣層103的孔是自主地均勻地生長(zhǎng)的，孔徑在10nm-100nm范圍內(nèi)是可控的，孔按蜜蜂巢形(密集的六角形)排列的。肖特基勢(shì)壘金屬層104是通過(guò)電化學(xué)脈沖鍍金法鍍上去的，肖特基二極管的金屬/化合物半導(dǎo)體接觸面是在多孔陽(yáng)極氧化Al2O3絕緣層的孔中形成的，金屬/化合物半導(dǎo)體接觸面積大小具有良好的均勻性，直徑大約是10nm-100nm，并且肖特基二極管是按密集的六角形排列的。構(gòu)成了接觸面微小的高頻帶域化合物半導(dǎo)體肖特基二極管。
圖2給出了制作金屬/化合物半導(dǎo)體肖特基二極管的電化學(xué)工藝示意圖。首先，如圖1(a)和(b)所示在半導(dǎo)體襯底的反面做上了歐姆接觸層102，降低肖特基二極管的串聯(lián)電阻。它可由傳統(tǒng)的金屬蒸度法和腿火方法形成。
然后，如圖2(c)和(d)所示在半導(dǎo)體外延層105的表面上蒸鍍上Al的薄膜層106，在蒸鍍Al的薄膜層106之前半導(dǎo)體表面先要進(jìn)行表面清洗，在蒸鍍上Al的薄膜層106之后進(jìn)行腿火方法形成良好的Al金屬薄膜。
將Al的薄膜層106，半導(dǎo)體襯底101和外延層105放入電解液中，使Al的薄膜層106的表面層直接接觸電解液進(jìn)行Al薄膜層的陽(yáng)極氧化，如圖2(e)和(f)所示形成Al2O3多孔氧化薄膜103，Al2O3多孔氧化薄膜103的孔是自主地均勻地生長(zhǎng)的，孔徑在10nm-100nm范圍內(nèi)，是由外加電壓，電解液和陽(yáng)極氧化溫度等條件來(lái)控制的，孔按蜜蜂巢形排列的。
在腐蝕掉Al2O3多孔氧化薄膜103的孔中殘留的氧化物后，將Al2O3多孔氧化薄膜和化合物半導(dǎo)體101放入到含有金屬離子的電解液中，如圖2(g)和(h)所示首先采用脈沖陽(yáng)極氧化腐蝕工藝腐蝕半導(dǎo)體外延層105表面，去掉半導(dǎo)體表面帶有缺陷的表面層。
在完成了脈沖陽(yáng)極氧化腐蝕工藝之后不把Al2O3多孔氧化薄膜103和化合物半導(dǎo)體101從電解液中取出，改變電脈沖的極性在同一電解液中進(jìn)行脈沖鍍金工藝，在Al2O3多孔氧化薄膜的孔中淀積肖特基勢(shì)壘金屬形成金屬/化合物半導(dǎo)體肖特基二極管。肖特基二極管的金屬/化合物半導(dǎo)體接觸面是圓形的，金屬/化合物半導(dǎo)體接觸面大小在大面積范圍內(nèi)具有良好的均勻性，直徑大約是10nm-100nm，并且肖特基二極管是按密集的六角形排列的。可實(shí)現(xiàn)近理想的化合物半導(dǎo)體肖特基二極管。
權(quán)利要求
1.一種高頻肖特基二極管的電化學(xué)制作方法，其特征在于，包括如下步驟1)用電化學(xué)工藝在半導(dǎo)體表面上形成陽(yáng)極氧化多孔絕緣薄膜；2)把陽(yáng)極氧化多孔絕緣薄膜作為形成肖特基二極管的掩膜；3)用電化學(xué)陽(yáng)極氧化腐蝕和鍍金工藝首先腐蝕掉半導(dǎo)體表面層，然后通過(guò)鍍金法在多孔氧化薄膜的孔中淀積金屬，形成金屬/化合物半導(dǎo)體肖特基接觸界面和肖特基二極管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻肖特基二極管的電化學(xué)制作方法，其特征在于，陽(yáng)極氧化多孔絕緣薄膜是陽(yáng)極氧化三氧化二鋁多孔氧化薄膜，陽(yáng)極氧化三氧化二鋁的孔是圓形的，可以通過(guò)改變氧化條件改變孔徑的大小，并且孔是按密集的六角形排列的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的高頻肖特基二極管的電化學(xué)制作方法，其特征在于，肖特基二極管的金屬/化合物半導(dǎo)體接觸面是圓形的，金屬/化合物半導(dǎo)體接觸面大小在大面積范圍內(nèi)具有良好的均勻性，并且肖特基二極管是按密集的六角形排列的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻肖特基二極管的電化學(xué)制作方法，其特征在于，在半導(dǎo)體肖特基二極管的電化學(xué)工藝中，可抑制半導(dǎo)體微細(xì)加工和金屬/半導(dǎo)體肖特基界面形成過(guò)程中產(chǎn)生的界面缺陷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的高頻肖特基二極管的電化學(xué)制作方法，其特征在于，用陽(yáng)極氧化法腐蝕半導(dǎo)體表面層之后，直接在同一電解液中通過(guò)鍍金法在三氧化二鋁多孔氧化薄膜的孔中淀積金屬形成金屬/化合物半導(dǎo)體肖特基接觸界面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、3或5所述的高頻肖特基二極管的電化學(xué)制作方法，其特征在于，采用電化學(xué)工藝可防止表面自然氧化和去除半導(dǎo)體表面帶有缺陷的表面層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高頻肖特基二極管的電化學(xué)制作方法，包括如下步驟1)用電化學(xué)工藝在半導(dǎo)體表面上形成陽(yáng)極氧化多孔絕緣薄膜；2)把陽(yáng)極氧化多孔絕緣薄膜作為形成肖特基二極管的掩膜；3)用電化學(xué)陽(yáng)極氧化腐蝕和鍍金工藝首先腐蝕掉半導(dǎo)體表面層，然后通過(guò)鍍金法在多孔氧化薄膜的孔中淀積金屬，形成金屬/化合物半導(dǎo)體肖特基接觸界面和肖特基二極管。
文檔編號(hào)H01L21/3205GK1508853SQ02157828
公開日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2002年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者吳南健 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所