一种基于电极自对准的半导体器件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电极自对准的半导体器件及其制作方法，首先在第二掺杂层背离衬底一侧形成一对应收集极区的自对准电极，以自对准电极为掩膜对衬底上的外延结构进行刻蚀，得到收集极区相应的台面，由于自对准电极与第二掺杂层结合强度大不易脱落，通过精确控制自对准电极的尺寸达到缩小收集极区相应台面的尺寸的目的，解决收集极区相应台面尺寸大的问题；由于先在收集极区相应处形成自对准电极，相当于已经完成在收集极区处欧姆电极的制备，避免了后续制程中对钝化膜对应收集极区处的开孔与连接电极的对准时精确需求，只需要设计连接电极与自对准电极对准接触即可完成对准要求，降低后续制作电极结构的工艺难度，提升了制作工艺稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电极自对准的半导体器件及其制作方法
本专利技术涉及半导体器件制作
，更为具体的说，涉及一种基于电极自对准的半导体器件及其制作方法。
技术介绍
在太赫兹应用系统的开发过程中，关键点之一是室温工作、小体积、低功耗、且高输出功率的太赫兹固态源的研制。利用量子隧穿效应产生的负微分电阻(NegativeDifferentialResistance，NDR)振荡输出太赫兹波的共振隧穿二极管(Resonanttunnelingdiode，RTD)，由于其具有体积小、易集成、高速、低功耗、及用少量器件完成多种逻辑功能等特性，成为太赫兹微系统中太赫兹固态源开发的热点之一。基于共振隧穿二极管的太赫兹源研制早期主要基于GaAs体系材料，但受限于材料特性，器件功率仅到微瓦量级，极大的限制了其实际应用；相较而言，GaN体系材料具有禁带可调范围宽、高电子饱和速度、良好的热稳定性等特性，理论上GaNRTD可实现毫瓦量级的功率输出，成为提升RTD太赫兹源性能的有效途径之一。实验研究表明，目前采用金属有机化合物化学气相沉积或分子束外延生长的GaNRTD器件，表现出了明显的正反向偏压下I-V特性不对称性及多次电压扫描后NDR特性退化现象，主要归因于氮化物材料体系异质结构的强极化效应，以及材料外延技术不成熟产生的高密度缺陷导致的电荷积累效应等。要提升器件的电学性能及稳定性，除了要优化材料外延技术外，也可以从器件工艺制备的角度进行改善，如缩小器件收集极区的面积，不仅可以降低器件本征电容提升频率特性，还可以减小收集极区内的缺陷数量，改善漏电提升器件稳定性。但目前采用光刻胶掩模制备的收集极区的台面，尺寸越小，对后续电极图形的套刻精度要求越高，增加工艺难度，进而限制了其尺寸缩小及器件成品率，因此探索优化GaNRTD器件的制备工艺，在减小收集极区的台面尺寸的同时减低工艺难度，对提升GaNRTD器件及相应太赫兹振荡源性能及可靠性意义重大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于电极自对准的半导体器件及其制作方法，有效解决收集极区相应台面尺寸大的问题，同时降低后续制作电极结构的工艺难度，提升了制作工艺稳定性。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种基于电极自对准的半导体器件的制作方法，包括：提供一衬底结构，所述衬底结构包括衬底和在所述衬底上依次叠加的第一掺杂层、有源层和第二掺杂层，其中，所述衬底朝向所述第一掺杂层一侧表面划分为结区和收集极焊盘区，且所述结区包括发射极区和收集极区；在所述第二掺杂层背离所述衬底一侧、且对应所述收集极区处形成自对准电极；以所述自对准电极为掩膜，自所述第二掺杂层一侧起朝向所述衬底方向进行刻蚀，直至裸露所述第一掺杂层；将所述第一掺杂层对应所述结区以外部分去除；沉积钝化膜覆盖所述衬底结构在所述第二掺杂层侧的裸露面；去除所述钝化膜对应所述发射极区和所述自对准电极处的部分；在所述第一掺杂层对应所述发射极区形成发射极、在所述钝化膜对应所述收集极焊盘区形成收集极焊盘及形成连接所述自对准电极和所述收集极焊盘的连接电极。可选的，在所述第二掺杂层背离所述衬底一侧、且对应所述收集极区处形成自对准电极，包括：在所述第二掺杂层背离所述衬底一侧形成第一掩膜层，所述第一掩膜层对应所述收集极区的区域为镂空区域；在所述第一掩膜层背离所述衬底一侧形成自对准导电层；去除所述第一掩膜层，同时去除所述自对准导电层对应所述第一掩膜层的部分，得到所述自对准电极。可选的，所述自对准电极直径为0.75μm-3μm，包括端点值。可选的，将所述第一掺杂层对应所述结区以外部分去除，包括：在所述自对准电极背离所述衬底一侧形成第二掩膜层，所述第二掩膜层对应所述结区以外的部分为镂空区域；刻蚀所述第一掺杂层对应所述第二掩膜层的镂空区域的部分后，去除所述第二掩膜层。可选的，去除所述钝化膜对应所述发射极区和所述自对准电极处的部分，包括：在所述钝化膜背离所述衬底一侧形成第三掩膜层，所述第三掩膜层对应所述发射极区和所述自对准电极处的区域为镂空区域；刻蚀所述钝化膜对应所述第三掩膜层的镂空区域的部分后，去除所述第三掩膜层。可选的，在所述第一掺杂层对应所述发射极区形成发射极、在所述钝化膜对应所述收集极焊盘区形成收集极焊盘及形成连接所述自对准电极和所述收集极焊盘的连接电极，包括：在所述钝化膜背离所述衬底一侧形成第四掩膜，所述第四掩膜对应所述发射极区、所述自对准电极处和所述收集极焊盘区为镂空区域，且对应连接所述自对准电极和所述收集极焊盘区之间连接通道处的区域为镂空区域；在所述第四掩膜层背离所述衬底一侧形成电极层；剥离所述第四掩膜层，同时去除所述电极层与所述第四掩膜层对应部分后，在所述第一掺杂层对应所述发射极区形成发射极、在所述钝化膜对应所述收集极焊盘区形成收集极焊盘及对应所述连接通道处形成连接所述自对准电极和所述收集极焊盘的连接电极。可选的，所述发射极区包括朝向所述收集极焊盘区的开口，所述收集极区位于发射极区的开口范围内。可选的，所述连接电极的长度为10μm-20μm，包括端点值；以及，所述电极连线的宽度为2μm-4μm，包括端点值。相应的，本专利技术还提了一种基于电极自对准的半导体器件，所述基于电极自对准的半导体器件采用上述的基于电极自对准的半导体器件的制作方法制作而成。可选的，所述基于电极自对准的半导体器件为共振遂穿二极管。相较于现有技术，本专利技术提供的技术方案至少具有以下优点：本专利技术提供了一种基于电极自对准的半导体器件及其制作方法，首先在第二掺杂层背离衬底一侧形成一对应收集极区的自对准电极，进而以自对准电极为掩膜对衬底上的外延结构进行刻蚀，而得到收集极区相应的台面，由于自对准电极与第二掺杂层结合强度大不易脱落，故而，通过精确控制自对准电极的尺寸达到缩小收集极区相应台面的尺寸的目的，有效解决收集极区相应台面尺寸大的问题；同时，由于先在收集极区相应处形成自对准电极，相当于已经完成在收集极区处欧姆电极的制备，避免了后续制程中对钝化膜对应收集极区处的开孔与连接电极的对准时精确需求，只需要设计连接电极与自对准电极对准接触即可完成对准要求，降低后续制作电极结构的工艺难度，提升了制作工艺稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的一种基于电极自对准的半导体器件的制作方法的流程图；图2为本申请实施例提供的另一种基于电极自对准的半导体器件的制作方法的流程图；图3a-图3m为图2中各个步骤相应结构的俯视图；图4a-图4m为图2中各个步骤相应结构的切面图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。正如
技术介绍
所述，目前采用金属有机化合物化学气相沉积或分子束外延生长的GaNRTD器件，表现出了明显的正反向偏压下I-V特性不对称本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电极自对准的半导体器件的制作方法，其特征在于，包括：提供一衬底结构，所述衬底结构包括衬底和在所述衬底上依次叠加的第一掺杂层、有源层和第二掺杂层，其中，所述衬底朝向所述第一掺杂层一侧表面划分为结区和收集极焊盘区，且所述结区包括发射极区和收集极区；在所述第二掺杂层背离所述衬底一侧、且对应所述收集极区处形成自对准电极；以所述自对准电极为掩膜，自所述第二掺杂层一侧起朝向所述衬底方向进行刻蚀，直至裸露所述第一掺杂层；将所述第一掺杂层对应所述结区以外部分去除；沉积钝化膜覆盖所述衬底结构在所述第二掺杂层侧的裸露面；去除所述钝化膜对应所述发射极区和所述自对准电极处的部分；在所述第一掺杂层对应所述发射极区形成发射极、在所述钝化膜对应所述收集极焊盘区形成收集极焊盘及形成连接所述自对准电极和所述收集极焊盘的连接电极。

【技术特征摘要】
1.一种基于电极自对准的半导体器件的制作方法，其特征在于，包括：提供一衬底结构，所述衬底结构包括衬底和在所述衬底上依次叠加的第一掺杂层、有源层和第二掺杂层，其中，所述衬底朝向所述第一掺杂层一侧表面划分为结区和收集极焊盘区，且所述结区包括发射极区和收集极区；在所述第二掺杂层背离所述衬底一侧、且对应所述收集极区处形成自对准电极；以所述自对准电极为掩膜，自所述第二掺杂层一侧起朝向所述衬底方向进行刻蚀，直至裸露所述第一掺杂层；将所述第一掺杂层对应所述结区以外部分去除；沉积钝化膜覆盖所述衬底结构在所述第二掺杂层侧的裸露面；去除所述钝化膜对应所述发射极区和所述自对准电极处的部分；在所述第一掺杂层对应所述发射极区形成发射极、在所述钝化膜对应所述收集极焊盘区形成收集极焊盘及形成连接所述自对准电极和所述收集极焊盘的连接电极。2.根据权利要求1所述的基于电极自对准的半导体器件的制作方法，其特征在于，在所述第二掺杂层背离所述衬底一侧、且对应所述收集极区处形成自对准电极，包括：在所述第二掺杂层背离所述衬底一侧形成第一掩膜层，所述第一掩膜层对应所述收集极区的区域为镂空区域；在所述第一掩膜层背离所述衬底一侧形成自对准导电层；去除所述第一掩膜层，同时去除所述自对准导电层对应所述第一掩膜层的部分，得到所述自对准电极。3.根据权利要求1所述的基于电极自对准的半导体器件的制作方法，其特征在于，所述自对准电极直径为0.75μm-3μm，包括端点值。4.根据权利要求1所述的基于电极自对准的半导体器件的制作方法，其特征在于，将所述第一掺杂层对应所述结区以外部分去除，包括：在所述自对准电极背离所述衬底一侧形成第二掩膜层，所述第二掩膜层对应所述结区以外的部分为镂空区域；刻蚀所述第一掺杂层对应所述第二掩膜层的镂空区域的部分后，去除所述第二掩膜层。5.根据权利要求1所述的基于电极自对准的半...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏娟，石向阳，李倩，王丁，安宁，曾建平，谭为，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51