肖特基势垒二极管及其制造方法技术

一种肖特基势垒二极管及其制造方法。目前由于有台面蚀刻或厚聚酰亚胺层等，所以芯片小型化无进展且电极间有距离不能提高特性。而且制造方法上肖特基结部分的蚀刻控制有困难。本发明专利技术能实现化合物半导体的平面型肖特基势垒二极管。通过在基板表面设ＩｎＧａＰ层设ｎ↑［＋］型离子注入区域，不再需要设台面及聚酰亚胺层。由于能把电极间距离接近，所以实现了芯片缩小，高频特性也提高了。而且形成肖特基电极时不蚀刻ＧａＡｓ，所以能制造再现性良好的肖特基势垒二极管。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高频电路采用的化合物半导体的，特别涉及通过采用平面构造实现了动作区域及芯片尺寸小型化的化合物半导体的。
技术介绍
随着世界性手机市场的扩大及数字卫星广播接收机需求的高涨，对高频装置的需要急速增长。作为其元件，考虑到处理高频多用利用了砷化镓(GaAs)的场效应晶体管，随之正在开发把所述开关电路本身集成化的单片式微波集成电路(MMIC)和本机振荡用FET。而且GaAs肖特基势垒二极管也因基站用等，需求增高。图9表示了现有的肖特基势垒二极管动作区域部分的剖面图。在n+型GaAs基板21上层积n+型外延层22(5×1018cm-3)6μm左右，再把成为动作层的n型外延层23(1.3×1017cm-3)堆积例如3500左右。成为欧姆电极28的第一层金属层是在n+型外延层22上欧姆接合的AuGe/Ni/Au。第二层金属层是Ti/Pt/Au，该第二层金属层的图形有阳极侧和阴极侧两种。在阳极侧与n型外延层23形成肖特基结。以下把有此肖特基结区域31a的阳极侧第二层金属层称为肖特基电极31。肖特基电极31也成为形成阳极焊盘的第三层Au镀层的衬底电极，双方的图形完全重叠。阴极侧的第二层金属层与欧姆电极接触并成为形成阴极焊盘的第三层Au镀层的基地电极，与阳极侧一样，双方的图形完全重叠。肖特基电极31由于须将其图形端部位置配置在聚酰亚胺层的上面，所以在肖特基结区域31a周边向阴极侧搭接16μm布图。肖特基结部以外的基板是阴极电位，阳极电极34与阴极电位的GaAs交叉的部分为绝缘设置了聚酰亚胺层30。该交叉部分面积达1300μm2左右，由于寄生电容大所以有必要将其间隔距离制成6～7μm左右的厚度来缓和寄生电容。聚酰亚胺因其低介电常数和能被形成较厚的性质被采用作层间绝缘层。肖特基结区域31a为确保10V左右的耐压和良好的肖特基特性，设在1.3×1017cm-3左右的n型外延层23上。而欧姆电极28为减少电阻，设在通过台面型晶体管蚀刻法露出的n+型外延层22的表面。n+型外延层22的下层是高浓度的GaAs基板21，作为背面电极设有欧姆电极28即AuGe/Ni/Au，也能对应从基板背面取出的机种。图10是表示现有的化合物半导体的肖特基势垒二极管的平面图。在芯片的大致中央，在n型外延层23上形成肖特基结区域31a。该区域为直径约10μm的圆形，是在露出n型外延层23的肖特基接触孔29上依次蒸镀第二金属层Ti/Pt/Au。设有第一层金属层欧姆电极28将圆形肖特基结区域31a的外周包围。欧姆电极28是将AuGe/Ni/Au顺次蒸镀所得，设在芯片的近一半区域。而且为了电极的取出，使第二层金属层与欧姆电极28接触成为衬底电极。阳极侧及阴极侧的衬底电极是为了第3层的Au镀层而设。阳极侧设在与肖特基结区域31a部分接合所必须的最小区域，阴极侧布图成把圆形肖特基结区域31a外周包围的形状。而且为了降低高频特性要素的感应成分有必要多固定接合线，因此将占芯片约一半的区域作为接合区域。而且设置了Au镀层与衬底电极重叠。这里通过针脚形接合固定接合线、取出电极。阳极焊盘部为40×60μm2，阴极焊盘部为240×70μm2。利用针脚形接合进行的连接一次能连接二根接合线，所以即使接合面积小也能减小高频特性参数的感应成分，有助于提高高频特性。图11到图15表示了现有的肖特基势垒二极管的制造方法。图11中通过台面型晶体管蚀刻法将n+型外延层22露出，附着上第一层金属层形成欧姆电极28 。即在n+GaAs基板21上堆积6μm左右的n+型外延层22(5×1018cm-3)，在它上面堆积3500左右的n型外延层23(1.3×1017cm-3)。然后将整个面用氧化膜25覆盖，把预定的欧姆电极28上的抗蚀剂层进行有选择的开窗光刻工序。然后将该抗蚀剂层作为掩膜把预定的欧姆电极28部分的氧化膜25蚀刻，并进行n型外延层23的台面型晶体管蚀刻以露出n+型外延层22。然后把第一层金属层即AuGe/Ni/Au三层顺次真空蒸镀层积。之后除去抗蚀剂层、在预定的欧姆电极28部分留下金属层。接着通过合金化热处理在n+型外延层22上形成欧姆电极28。图12形成肖特基接触孔29。在整个面上形成新的抗蚀剂层，对预定的肖特基结区域31a部分进行有选择地开窗的光刻工艺。将露出的氧化膜25蚀刻后除去抗蚀剂层，形成在预定的肖特基结区域31a部露出n型外延层23的肖特基接触孔29。图13形成绝缘用的聚酰亚胺层30。在整个面上镀聚酰亚胺数次设置厚聚酰亚胺层30。在整个面上形成新抗蚀剂层，有选择地进行开窗光刻工艺使预定的聚酰亚胺层30部分留下来。然后通过湿式蚀刻除去露出的聚酰亚胺。之后除去抗蚀剂层并使聚酰亚胺层30固化成为6～7μm厚度。图14蚀刻在肖特基接触孔29内露出的n型外延层23，形成肖特基电极31。以肖特基接触孔29周围的氧化膜25为掩模蚀刻n型外延层23。如前所述，接触孔29形成后在n型外延层23表面露出的状态下形成聚酰亚胺层30。肖特基结必须在清洁的GaAs表面形成，因此肖特基电极形成前要对n型外延层23表面蚀刻。而且为了确保动作层最合适厚度的2500，要精密控制温度及时间、从3500左右厚度湿式蚀刻至2500。之后顺次真空蒸镀Ti/Pt/Au，形成兼作阳极电极的衬底电极的肖特基电极31及阴极电极35用的衬底电极。图15形成成为阳极电极34及阴极电极35的Au镀层。将预定的阳极电极34及阴极电极35部分的衬底电极露出而将其它的用抗蚀剂层覆盖后进行电解镀金。此时抗蚀剂层成为掩膜，仅露出衬底电极的部分附着镀Au形成阳极电极34、阴极电极35。在整个面上设置衬底电极，除去抗蚀剂层后由Ar等离子进行离子蚀刻，削去未镀Au部分的衬底电极而形成阳极及阴极电极34、35形状的图形。这时镀Au部分也多少被削去些，但由于有6μm左右的厚度，所以没问题。进而将背面作背面搭接并顺次蒸镀AuGe/Ni/Au，进行合金化热处理，形成背面的欧姆电极28。化合物半导体肖特基势垒二极管当完成前工序时就转入进行组装的后工序。晶片状的半导体芯片被分割，分离成一个一个的半导体芯片，把该半导体芯片固定在框架(未图示)上后，用接合线把半导体芯片的阳极及阴极焊盘与规定的引线(图中未示出)连接。接合线用金细线、用公知的针脚形接合连接。之后传递模模装，进行树脂封装。现有的肖特基势垒二极管基板为从背面也能取出阴极电极的结构，能对应多用的机种，在n+型GaAs基板上设置n+型外延层，为确保规定的特性其上层设有1.3×1017cm-3左右的n型外延层。肖特基电极因为要确保规定的特性所以露出n型外延层的清洁表面、蒸镀金属并形成肖特基结。欧姆电极为减小取出电阻，在其下层的n+型外延层形成欧姆结。这里现有的构造中有以下所示问题点。第一，为形成欧姆电极28必须形成台面而露出n+型外延层22。n型外延层23有3500左右的厚度，为使其下面的n+型外延层22露出必须作台面型晶体管蚀刻。基板表面设有用于保护基板的氧化膜25，台面型晶体管蚀刻是在其表面设置光致抗蚀剂掩膜而进行蚀刻，但氧化膜25表面与抗蚀剂的贴紧性会产生偏差。当在该状态下进行湿式蚀刻时蚀刻会过分向横向扩展，有时把必需的氧化膜25也蚀刻了，只要露出GaAs台面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肖特基势垒二极管，其特征在于，包括：化合物半导体基板；设在该基板上的平坦的一导电型外延层及保护该外延层的稳定的化合物半导体层；设在所述化合物半导体层表面的一导电型高浓度离子注入区域；在所述高浓度离子注入区域表面成欧姆结的第一电极；与所述外延层表面形成肖特基结的第二电极；取出所述第一及第二电极的金属层。

【技术特征摘要】
JP 2001-7-27 228047/011.一种肖特基势垒二极管，其特征在于，包括化合物半导体基板；设在该基板上的平坦的一导电型外延层及保护该外延层的稳定的化合物半导体层；设在所述化合物半导体层表面的一导电型高浓度离子注入区域；在所述高浓度离子注入区域表面成欧姆结的第一电极；与所述外延层表面形成肖特基结的第二电极；取出所述第一及第二电极的金属层。2.一种肖特基势垒二极管，其特征在于，包括化合物半导体基板；设在该基板上的平坦的一导电型高浓度外延层和一导电型外延层及保护该外延层的稳定的化合物半导体层；从所述化合物半导体层表面到达所述高浓度外延层的一导电型高浓度离子注入区域；在所述高浓度离子注入区域表面成欧姆结的第一电极；被所述第一电极围住外周、与所述化合物半导体层下层的所述外延层表面形成肖特基结的第二电极；取出所述第一及第二电极的金属层。3.如权利要求1或2所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，所述化合物半导体层是非掺杂的InGaP。4.如权利要求1或2所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，所述化合物半导体基板是非掺杂的GaAs基板。5.如权利要求1或2所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，所述第二电极其最下层是Pt的蒸镀金属。6.如权利要求1或2所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，所述第二电极与所述高浓度离子注入区域的间隔距离是5μm以下。7.如权利要求1或2所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，所述第二电极形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：浅野哲郎，小野田克明，中岛好史，村井成行，冨永久昭，平田耕一，榊原干人，石原秀俊，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]