一种肖特基结的无损伤干法过刻蚀制备方法技术

本发明专利技术提供了一种肖特基结的无损伤干法过刻蚀制备方法，包括以下步骤：S1：在外延片上表面制备肖特基结的位置处形成金属阻挡层；S2：在外延片的上表面和金属阻挡层的上表面生长绝缘介质层；S3：采用干法刻蚀方法对金属阻挡层上表面的绝缘介质进行过刻蚀，形成肖特基孔；S4：在绝缘介质层上表面和肖特基孔处形成第二金属层，得到肖特基结和阳极。本发明专利技术解决了现有技术中干法刻蚀过刻损伤外延材料的问题，以及湿法刻蚀过程中导致工艺精度无法控制的难题，本发明专利技术可以在不增加成本的基础上制作出高质量的肖特基结。

【技术实现步骤摘要】
一种肖特基结的无损伤干法过刻蚀制备方法
本专利技术涉及半导体加工
，特别涉及一种肖特基结的无损伤干法过刻蚀制备方法，利用该方法在制备肖特基结的整个过程中可实现完全不损伤外延结构且简单易行。
技术介绍
肖特基二极管是利用金属与轻掺杂半导体接触形成的一种类似PN结整流特性的器件。肖特基二极管为多子器件，故而其反向的恢复时间特别短，特别适合于频率较高的电路应用中。在太赫兹电路应用中肖特基二极管应用尤为广泛，但为了减少二极管本身的结电容提升其截止频率，所以通常会要求肖特基结做到特别小，例如典型应用尺寸半径1um，在传统工艺中，制备肖特基结一般是先在外延层上生长一层绝缘介质，然后干法刻蚀绝缘介质，刻到绝缘介质将要刻穿的时候采用湿法腐蚀来制作绝缘介质孔，然后在上面用Lift-off工艺制作金属阳极。但是上述肖特基结制备工艺存在很多问题：首先，在干法刻蚀的过程中，要将绝缘介质刻到比较薄的薄层较难控制，很容易过刻，这样就会损伤外延结构，导致二极管性能较差。其次，在湿法刻蚀的时候，由于湿法刻蚀具有各向同性的特性，因此在刻半径1um的介质孔时很容易最后得到半径大于1um的介质孔；该工艺也容易导致介质孔残存一部分绝缘介质，使器件电阻过大从而导致器件失效。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种肖特基结的无损伤干法过刻蚀制备方法，解决了现有技术中干法刻蚀过刻损伤外延材料的问题，以及湿法刻蚀过程中导致工艺精度无法控制的难题，本专利技术可以在不增加成本的基础上制作出高质量的肖特基结。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种肖特基结的无损伤干法过刻蚀制备方法，包括以下步骤：S1：在外延片上表面制备肖特基结的位置处形成金属阻挡层；S2：在外延片的上表面和金属阻挡层的上表面生长绝缘介质层；S3：采用干法刻蚀方法对金属阻挡层上表面的绝缘介质进行过刻蚀，形成肖特基孔；S4：在绝缘介质层上表面和肖特基孔处形成第二金属层，得到肖特基结和阳极。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术肖特基结的无损伤干法过刻蚀制备方法至少具有以下有益效果其中之一：(1)本专利技术在干法刻蚀绝缘介质的时候，第一金属层作为阻挡层，因而不会损伤半导体材料外延结构；(2)本专利技术采用干法过刻蚀，既保证了介质孔可以完全刻透，又省去了湿法刻蚀的步骤；(3)本专利技术可以比较精确的控制肖特基结的尺寸；(4)本专利技术利用SEM对于导电金属和绝缘介质呈现出强烈的亮度对比这一特点，使用SEM可以非常容易地判断出介质孔是否完全刻透。附图说明图1为本专利技术实施例在外延片上制备第一金属层的示意图。图2为本专利技术实施例在图1所示的外延片上制备绝缘介质层的示意图。图3为本专利技术实施例过刻蚀图2所示的绝缘介质层的示意图。图4为本专利技术实施例在图3所示的绝缘介质层上制备第二金属层后形成肖特基结和阳极的示意图。图5为本专利技术实施例制备得到的肖特基结的整体效果图。【主要元件】10-外延片；101-半绝缘衬底；102-重掺杂层；103-轻掺杂层；20-第一金属层(在后续步骤中被作为金属阻挡层)；30-绝缘介质层；40-第二金属层。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。在本专利技术的一个示例性实施例中，提供了一种肖特基结的无损伤干法过刻蚀制备方法，包括以下步骤：首先，在外延片上表面制备肖特基结的位置处利用Lift-off方法形成金属阻挡层；然后，在外延片的上表面和金属阻挡层的上表面生长绝缘介质层；再后，采用干法刻蚀对制备肖特基结的位置处的绝缘介质进行过刻蚀，形成肖特基孔，其中，通过扫描电镜SEM观察是否达到过刻；最后，在绝缘介质层上表面和肖特基孔处形成第二金属层，得到肖特基结和阳极。在Lift-off的工艺过程中，没有特殊的要求，只需用普通的光刻胶和曝光设备；在干法刻蚀绝缘介质的时候刻足够的时间，保证过刻，通过SEM观察是否刻穿。在整个制备过程中，所有的设备均无特别的要求，所使用的光刻胶和其他设备均为普通设备即可，而且省去了传统方法过程中需要准确观察是否刻蚀到位以及湿法刻蚀的步骤，在该方法中只需保证过刻，这一点很容易做到。图1～图4为本专利技术实施例肖特基结的无损伤干法过刻蚀制备方法的步骤示意图。以下分别对本实施例的每个制备步骤进行详细描述。图1为本专利技术实施例在外延片上制备第一金属层的示意图，如图1所示，首先将外延片10依次经过丙酮、乙醇以及水清洗，然后再用盐酸漂洗10～15s，以除去外延片10表面的氧化层；再在外延片10的上表面进行涂胶、曝光、显影，然后在其上面形成第一金属层；然后将覆含第一金属层的外延片放入丙酮中，经过加热，超声等步骤之后使不需要的金属剥离外延片表面，使得只有在制备肖特基结的位置处金属保留，然后用乙醇、水清洗干净，得到如图1所示的结构，即金属阻挡层20。在本实施例中，外延片10的结构从下到上依次为半绝缘衬底101、重掺杂层102、轻掺杂层103，其中，半绝缘衬底可以为InP衬底，重掺杂层可以为重掺杂InGaAs(厚度为1200nm-2000nm之间，优选为1500nm左右)，轻掺杂层可以为轻掺杂InGaAs(厚度为50nm-300nm之间，优选为200nm左右)。形成第一金属层时，所采用的工艺可以为PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积法)、电子束蒸发、或磁控溅射等方法。第一金属层的金属可以为钛、铂、金、或钛金。图2为本专利技术实施例在图1所示的外延片上制备绝缘介质层的示意图。如图2所示，形成金属阻挡层20之后，在外延片10的上表面和金属阻挡层20的上表面生长绝缘介质层30，其中，绝缘介质层30所选用的材料可以为SiO2，Si3N4、BCB等介质，优选的为SiO2，绝缘介质层30的厚度需根据所选择的介质材料及所需要的器件性能来定，如图3为本专利技术实施例过刻蚀图2所示的绝缘介质层的示意图。如图3所示，在制备肖特基结的位置处，刻蚀绝缘介质层30，采用干法刻蚀工艺，保证刻穿绝缘介质层30。在本实施例中，干法刻蚀采用ICP(InductivelyCouplePlasmaEtch，感应耦合等离子体刻蚀)刻蚀技术，在ICP刻蚀的时候，通过终点监控，可以知道刻穿时间，为保证过刻蚀，一般在标准监控图形刻穿时间的基础上继续加刻30％的时间。经过干法过刻蚀后，在制备肖特基结的位置处，留出介质孔(肖特基孔)，如图3所示。在该步骤中，必须保证过刻蚀，这一点对于亚微米肖特基孔刻蚀非常重要，利用扫描电镜SEM进行观察判断是否达到过刻蚀，因为SEM对于导电金属和绝缘介质呈现出强烈的亮度对比，因而很容易确定是否刻蚀到位，而传统方法的刻蚀步骤中要求刻蚀绝缘介质层到一个薄层，对于这一点比较难以控制。并且，传统方法的刻蚀步骤中首先刻蚀绝缘介质层到一个薄层然后进行湿法刻蚀，而在本专利技术的刻蚀步骤中，过刻蚀后，不必再进行湿法刻蚀，可以比较精确的控制肖特基结的尺寸。图4为本专利技术实施例在图3所示的绝缘介质层上制备第二金属层后形成肖特基结和阳极的示意图。如图4所示，形成肖特基孔后，在绝缘介质层30上表面和肖特基孔处形成第二金属层40，最后得到肖特基结和阳极。其中，在本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肖特基结的无损伤干法过刻蚀制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在外延片上表面制备肖特基结的位置处形成金属阻挡层；S2：在外延片的上表面和金属阻挡层的上表面生长绝缘介质层；S3：采用干法刻蚀方法对金属阻挡层上表面的绝缘介质进行过刻蚀，形成肖特基孔；S4：在绝缘介质层上表面和肖特基孔处形成第二金属层，得到肖特基结和阳极。

【技术特征摘要】
1.一种肖特基结的无损伤干法过刻蚀制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在外延片上表面制备肖特基结的位置处形成金属阻挡层；S2：在外延片的上表面和金属阻挡层的上表面生长绝缘介质层；S3：采用干法刻蚀方法对金属阻挡层上表面的绝缘介质进行过刻蚀，形成肖特基孔；S4：在绝缘介质层上表面和肖特基孔处形成第二金属层，得到肖特基结和阳极。2.根据权利要求1所述的无损伤干法过刻蚀制备方法，其特征在于，在步骤S1中，形成金属阻挡层的具体步骤包括：去除外延片表面的氧化层；在外延片的上表面进行涂胶、曝光、显影，然后在其上面形成第一金属层；剥离所述第一金属层中不需要的部分金属层，使得只有在制备肖特基结的位置处金属保留，从而得到金属阻挡层。3.根据权利要求2所述的无损伤干法过刻蚀制备方法，其特征在于，形成第一金属层的方式为PECVD、电子束蒸发、或磁控溅射。4.根据权利要求2所述的无损伤干法过刻蚀制备方法，其特征在于，所述第一金属层的金属为钛、铂、金、或钛金。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭栋，刘晓宇，周静涛，杨成樾，金智，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11