[发明专利]肖特基势垒二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高频电路采用的化合物半导体的肖特基势垒二极管及其制造方法，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肖特基势垒二极管及其制造方法。

背景技术

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 。