用于无线充电的肖特基二极管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于无线充电的肖特基二极管及其制备方法，其中，制备方法包括：(a)选取单晶Si衬底；(b)在所述Si衬底的第一表面生长Ge层；(c)在所述Ge层表面生长Ge1‑xSnx层；(d)刻蚀所述Ge1‑xSnx层形成中间高两侧低的脊状结构；(e)在所述Ge1‑xSnx层两侧低凹处生长SiGe层；(f)分别在所述Ge1‑xSnx层和所述Si衬底的第二表面制备金属电极以完成所述肖特基二极管的制备；本发明专利技术本发明专利技术通过在Ge外延层四周生长SiGe从而在Ge中引入应力，实现直接带隙Ge材料的制备；从而制备的肖特基二极管具有较高的迁移率，适用于微波无线能量传输系统内整流二极管，可大大提升无线能量传输转换效率。

【技术实现步骤摘要】
用于无线充电的肖特基二极管及其制备方法
本专利技术属半导体器件制备
，特别涉及一种用于无线充电的肖特基二极管及其制备方法。
技术介绍
无线能量传输系统(WirelessPowerTransfer,WPT)，是一种能够突破传输线限制输送电能的装置。以微波波段电磁波作为输入能量，通过使用发射天线到接收天线的点对点的传播方式的无线能量传输系统被称为微波无线能量传输系统(MicrowavePowerTransfer,MPT)。随着无线能量传输技术在生活中越来越广泛的应用，提升无线能量传输转换效率变的越来越重要，转换效率是评价MPT的关键指标，MPT整流电路内的整流二极管，即整流天线内的肖特基二极管，决定着最高转换效率的大小。因此选择何种材料及工艺制备MPT整流电路内的高转换效率肖特基二极管变的尤为重要。
技术实现思路
为了提高现有肖特基二极管的性能，本专利技术提供了一种用于无线充电的肖特基二极管及其制备方法；本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术的实施例提供了一种用于无线充电的肖特基二极管的制备方法，包括：(a)选取单晶Si衬底；(b)在所述Si衬底的第一表面生长Ge层；(c)在所述Ge层表面生长Ge1-xSnx层；(d)刻蚀所述Ge1-xSnx层形成中间高两侧低的脊状结构；(e)在所述Ge1-xSnx层两侧低凹处生长SiGe层；(f)分别在所述Ge1-xSnx层和所述Si衬底的第二表面制备金属电极以完成所述肖特基二极管的制备。在本专利技术的一个实施例中，步骤(b)包括：利用分子束外延工艺，在275℃～325℃温度下，以PH3作为P掺杂源，在所述Si衬底的第一表面生长所述Ge层。在本专利技术的一个实施例中，所述Ge层厚度为40～50nm，掺杂浓度为1×1020cm-3。在本专利技术的一个实施例中，步骤(c)包括：(c1)利用分子束外延工艺，在90～100℃温度，基准压力为3×10-10torr的环境下，在所述Ge层的表面生长所述Ge1-xSnx层；(c2)在750℃～850℃温度下，在H2气氛中退火10～15分钟。在本专利技术的一个实施例中，所述Ge1-xSnx层厚度为800～1000nm，掺杂浓度为1.8×1014～2×1014cm-3；其中，所述Ge1-xSnx层的x为0.01～0.04。在本专利技术的一个实施例中，步骤(d)包括：(d1)在所述Ge1-xSnx层表面涂抹光刻胶，利用光刻工艺曝光所述光刻胶，保留所述Ge1-xSnx层中心位置处的光刻胶；(d2)在CF4和SF6气体环境中，利用感应耦合等离子体刻蚀工艺刻蚀所述Ge1-xSnx层，形成中间高两侧低的脊状结构；(d3)去除所述光刻胶。在本专利技术的一个实施例中，步骤(e)包括：(e1)在所述Ge1-xSnx层表面淀积Si3N4层；(e2)利用刻蚀工艺刻蚀所述Si3N4层，刻蚀掉所述Ge1-xSnx层脊状结构两侧低凹处的所述Si3N4层；(e3)利用CVD工艺，在500℃～600℃温度下，以硅烷、锗烷为气源，在所述Ge1-xSnx层两侧低凹处生长所述SiGe层；(e4)去除所述Si3N4层。在本专利技术的一个实施例中，所述SiGe层为厚度为20nm；所述Ge1-xSnx层两侧低凹表面至所述Ge1-xSnx层脊状结构顶面高度为20nm。在本专利技术的一个实施例中，所述金属电极包括淀积于所述Ge1-xSnx层的第一金属电极和淀积于所述Si衬底第二表面的第二金属电极；其中，所述第一金属电极材料为金属W，厚度为10～20nm；所述第二金属电极材料为金属Al，厚度为10～20nm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术通过在Ge1-xSnx外延层四周生长SiGe从而在Ge1-xSnx中引入应力，实现直接带隙Ge1-xSnx材料的制备，制备的肖特基二极管具有较高的迁移率，适用于无线能量传输系统内整流二极管，可大大提升能量转换效率。2)本专利技术通过在Ge1-xSnx外延层四周生长SiGe，从而在Ge1-xSnx中引入应力，实现直接带隙Ge1-xSnx材料的制备。相比传统通过掺杂和热失配等引入应变致直接带隙的方式相比而言，应变工艺简单，且不会产生大量缺陷，故而能够得到质量更好的直接带隙材料。附图说明下面将结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。图1为本专利技术实施例提供的一种用于无线充电的肖特基二极管制备方法流程图；图2a-图2m为本专利技术实施例的一种用于无线充电的肖特基二极管制备方法工艺示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种用于无线充电的肖特基二极管结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种用于无线充电的肖特基二极管制备方法流程图，其中，用于无线充电的肖特基二极管的制备方法包括：(a)选取单晶Si衬底；(b)在所述Si衬底的第一表面生长Ge层；(c)在所述Ge层表面生长Ge1-xSnx层；(d)刻蚀所述Ge1-xSnx层形成中间高两侧低的脊状结构；(e)在所述Ge1-xSnx层两侧低凹处生长SiGe层；(f)分别在所述Ge1-xSnx层和所述Si衬底的第二表面制备金属电极以完成所述肖特基二极管的制备。具体地，步骤可以(b)包括：利用分子束外延工艺，在275℃～325℃温度下，以PH3作为P掺杂源，在所述Si衬底的第一表面生长所述Ge层。优选地，所述Ge层厚度为40～50nm，掺杂浓度为1×1020cm-3。其中，通过在所述Si衬底和所述Ge1-xSnx层之间设置所述Ge缓冲层，可以降低所述Ge1-xSnx层位错密度；在275℃～325℃温度下生长，可以将因为晶格适配造成的位错密度限制在所述Ge缓冲层内。进一步地，步骤可以(c)包括：(c1)利用分子束外延工艺，在90～100℃温度，基准压力为3×10-10torr的环境下，在所述Ge层的表面生长所述Ge1-xSnx层；(c2)在750℃～850℃温度下，在H2气氛中退火10～15分钟。优选地，所述Ge1-xSnx层厚度为800～1000nm，掺杂浓度为1.8×1014～2×1014cm-3；其中，所述Ge1-xSnx层的x为0.01～0.04。进一步地，步骤可以(d)包括：(d1)在所述Ge1-xSnx层表面涂抹光刻胶，利用光刻工艺曝光所述光刻胶，保留所述Ge1-xSnx层中心位置处的光刻胶；(d2)在CF4和SF6气体环境中，利用感应耦合等离子体刻蚀工艺刻蚀所述Ge1-xSnx层，形成中间高两侧低的脊状结构；(d3)去除所述光刻胶。进一步地，步骤可以(e)包括：(e1)在所述Ge1-xSnx层表面淀积Si3N4层；(e2)利用刻蚀工艺刻蚀所述Si3N4层，刻蚀掉所述Ge1-xSnx层脊状结构两侧低凹处的所述Si3N4层；(e3)利用CVD工艺，在500℃～600℃温度下，以硅烷、锗烷为气源，在所述Ge1-xSnx层两侧低凹处生长所述SiGe层；(e4)去除所述Si3N4层。优选地，所述SiGe层为厚度为20nm；所述Ge1-xSnx层两侧低凹表面至所述Ge1-xSnx层脊状结构顶面高度为20nm。优选地，所述金属电极包括淀积于所述Ge1-xSnx层的第一金属电极和淀积于所述Si衬底第二表面的第二金属电极；其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无线充电的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括：(a)选取单晶Si衬底；(b)在所述Si衬底的第一表面生长Ge层；(c)在所述Ge层表面生长Ge1‑xSnx层；(d)刻蚀所述Ge1‑xSnx层形成中间高两侧低的脊状结构；(e)在所述Ge1‑xSnx层两侧低凹处生长SiGe层；(f)分别在所述Ge1‑xSnx层和所述Si衬底的第二表面制备金属电极以完成所述肖特基二极管的制备。

【技术特征摘要】
1.一种用于无线充电的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括：(a)选取单晶Si衬底；(b)在所述Si衬底的第一表面生长Ge层；(c)在所述Ge层表面生长Ge1-xSnx层；(d)刻蚀所述Ge1-xSnx层形成中间高两侧低的脊状结构；(e)在所述Ge1-xSnx层两侧低凹处生长SiGe层；(f)分别在所述Ge1-xSnx层和所述Si衬底的第二表面制备金属电极以完成所述肖特基二极管的制备。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(b)包括：利用分子束外延工艺，在275℃～325℃温度下，以PH3作为P掺杂源，在所述Si衬底的第一表面生长所述Ge层。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述Ge层厚度为40～50nm，掺杂浓度为1×1020cm-3。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(c)包括：(c1)利用分子束外延工艺，在90～100℃温度，基准压力为3×10-10torr的环境下，在所述Ge层的表面生长所述Ge1-xSnx层；(c2)在750℃～850℃温度下，在H2气氛中退火10～15分钟。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述Ge1-xSnx层厚度为800～1000nm，掺杂浓度为1.8×1014～2×1014cm-3；其中，所述Ge1-xSnx层的x为0.01～0.04。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李薇，刘奕晨，
申请(专利权)人：西安科锐盛创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61