锗硅肖特基二极管制造技术

本实用新型专利技术涉及锗硅肖特基二极管，它包括自下而上依次迭置的欧姆接触电极、硅衬底和开有窗口的二氧化硅层，在二氧化硅层窗口内有锗硅外延层和镍硅化合物层，其中镍硅化合物层在锗硅外延层的上面，在二氧化硅层的窗口上覆盖与镍硅化合物层接触的铝电极。这种结构的锗硅肖特基二极管由于其锗硅外延层只在二氧化硅光刻窗口处生长，因此能有效地降低器件的反向漏电流，且器件制造无须任何隔离，简化了工艺，提高了集成度。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体器件，具体说是关于锗硅肖特基二极管原型器件。
技术介绍
肖特基二极管因其具有多数载流子工作、响应速度快和无少子积累等特征而被广泛的用于高频、高速、探测等方面。在本技术做出前，传统的锗硅肖特基二极管自下而上依次有欧姆接触电极，硅衬底层，锗硅外延层，开有窗口的二氧化硅层，在二氧化硅窗口中置有镍硅化合物层，二氧化硅窗口上复盖铝电极，这种结构的锗硅肖特基二极管的锗硅与二氧化硅接触面积大，界面缺陷多，导致器件漏电流大。制作过程中，采用先在硅衬底上生长外延锗硅层，再在外延锗硅层上面生长一层二氧化硅。由于锗硅材料在高温下会发生应变弛豫，因而只有采用低温沉积二氧化硅，这给随后的器件隔离及集成工艺带来较大限制。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种结构新颖的锗硅肖特基二极管，以提高锗硅肖特基二极管原型器件的质量。本技术的锗硅肖特基二极管包括硅衬底、锗硅外延层、开有窗口的二氧化硅层、镍硅化合物层、铝电极以及欧姆接触电极，欧姆接触电极、硅衬底和开有窗口的二氧化硅层自下而上依次迭置，锗硅外延层和镍硅化合物层在二氧化硅层的窗口内，其中镍硅化合物层在锗硅外延层的上面，在二氧化硅层的窗口上覆盖与镍硅化合物层接触的铝电极。，包括以下步骤1)将硅衬底清洗干净后放入热氧化炉中，通入纯氧于900～1200℃下热氧化一层0.6～0.7μm的二氧化硅层；2)在二氧化硅层上光刻出窗口，清洗后放入超高真空化学气相沉积设备的生长室中，生长室抽真空至少10-5Pa；3)将生长有二氧化硅层的硅衬底加热至500～600℃，生长室通入纯硅源与纯锗烷，控制纯硅源与纯锗烷流量比为5∶2sccm，生长室压强10-2～10Pa，在二氧化硅窗口处生长0.1～0.2μm锗硅外延层； 4)将步骤3)所得制品放入蒸发设备中，在锗硅外延层上蒸镀一层厚为10～30nm的金属镍；5)放入快速热处理炉中，400～700℃下退火30～90秒，在窗口处的锗硅外延层上形成镍硅化合物层，冷却后采用1∶1的浓硫酸和双氧水清洗；6)将步骤5)所得制品放入蒸发设备中，在制品两面分别蒸镀厚为200nm的铝电极和欧姆接触电极；7)反刻电极，去除二氧化硅上沉积的铝，然后在450℃下进行铝合金化至少10分钟。上述的硅衬底可以是电阻率为10-3Ω·cm的重掺杂N型或P型硅衬底。所说的硅源可以是纯度＞99.99％的硅烷或乙硅烷；锗烷的纯度＞99.99％；氧源的纯度＞99.99％。本技术的锗硅肖特基二极管由于锗硅外延层仅仅局限在由二氧化硅层包围的光刻窗口内，大大减少了锗硅与二氧化硅的接触面积，界面密度降低，减少了器件的漏电流，提高了器件的性能，这与传统的肖特基二极管结构完全不同。由于器件的锗硅外延层只在光刻窗口处生长，因而器件制造无须任何隔离技术，简化了工艺，提高了集成度。附图说明图1是本技术的锗硅肖特基二极管原型器件的结构示意图。具体实施方式以下结合具体实例进一步说明本技术。参照图1，本技术的锗硅肖特基二极管包括硅衬底1、锗硅外延层2、开有窗口的二氧化硅层3、镍硅化合物层4、铝电极5以及欧姆接触电极6，欧姆接触电极6、硅衬底1和开有窗口的二氧化硅层3自下而上依次迭置，锗硅外延层2和镍硅化合物层4在二氧化硅层3的窗口内，其中镍硅化合物层4在锗硅外延层2的上面，在二氧化硅层的窗口上覆盖与镍硅化合物层4接触的铝电极5。，步骤如下1)将N型(100)电阻率为0.008Ω·cm的硅衬底清洗干净后放入热氧化炉中，通入纯氧于1100℃下热氧化一层0.6μm的二氧化硅层；2)在二氧化硅层上光刻出6×6mm2窗口，清洗后放入超高真空化学气相沉积设备的生长室中，生长室抽真空至少10-5Pa；3)将生长有二氧化硅层的硅衬底加热至550℃，生长室通入纯度为99.999％硅烷与纯度为99.999％锗烷，控制硅烷与锗烷的流量分别为5sccm、2sccm，生长室压强0.1Pa，在二氧化硅窗口处生长0.2μm锗硅外延层。4)将步骤3)所得制品放入蒸发设备中，按常规方法在锗硅外延层上蒸镀一层厚为20nm的金属镍；5)放入快速热处理炉中500℃下退火60秒，在窗口处的锗硅外延层上形成镍硅化合物层，冷却后采用1∶1的浓硫酸和双氧水清洗；6)将步骤5)所得制品放入蒸发设备中，按常规方法在制品两面分别蒸镀厚为200nm的铝电极和欧姆接触电极；7)反刻电极，去除二氧化硅上沉积的铝，然后在450℃下进行铝合金化15分钟，制得本技术的锗硅肖特基二极管。本文档来自技高网...

【技术保护点】
锗硅肖特基二极管，包括硅衬底（１）、锗硅外延层（２）、开有窗口的二氧化硅层（３）、镍硅化合物层（４）、铝电极（５）以及欧姆接触电极（６），其特征在于欧姆接触电极（６）、硅衬底（１）和开有窗口的二氧化硅层（３）自下而上依次迭置，锗硅外延层（２）和镍硅化合物层（４）在二氧化硅层（３）的窗口内，其中镍硅化合物层（４）在锗硅外延层（２）的上面，在二氧化硅层的窗口上覆盖与镍硅化合物层（４）接触的铝电极（５）。

【技术特征摘要】
1.锗硅肖特基二极管，包括硅衬底(1)、锗硅外延层(2)、开有窗口的二氧化硅层(3)、镍硅化合物层(4)、铝电极(5)以及欧姆接触电极(6)，其特征在于欧姆接触电极(6)、硅衬底(1)和开有窗口的二氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶志镇，吴贵斌，赵星，刘国军，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]