[发明专利]一种太赫兹横向肖特基二极管及其制作方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种半导体器件，具体地讲，是涉及一种应用于太赫兹领域的肖特基二极管。

背景技术

目前可实现太赫兹频段混频和倍频的器件有肖特基二极管，SIS（超导体-绝缘体-超导体），以及HEB（热电子测热辐射）。后两者均要求液氦实现低温工作环境，限制了其实际应用；肖特基二极管虽然等效噪声温度较高，但可工作于室温下，因此，对肖特基二极管展开系统深入研究，将有助于突破太赫兹波混频和倍频技术。

应用于太赫兹频段的肖特基二极管主要有触须接触式肖特基二极管和平面肖特基二极管。触须接触式二极管难以重复制作、可靠性差，但与平面二极管相比寄生参量小；平面肖特基二极管可靠性好、电路设计相对容易，为增加功率容量，可被制作成阵列或者平衡式结构以满足不同电路结构的需要，但是制作工艺复杂。为了在更高频段工作，人们对二极管的截止频率和可靠性的要求越来越高。虽然随着制造工艺及精密机械装配技术的发展，集成二极管电路技术，即肖特基二极管直接与电路共同制造生成，可进一步减小分立式二极管焊接时引入的寄生效应，降低电路的不确定因素，使得电路的可靠性得到进一步的提高，性能亦得到进一步的改善。但是制作高性能和高可靠性的独立二极管仍然是研究的重点和热点。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种制作工艺相对简单，增加肖特基二极管可靠性，降低其寄生电容和串联电阻，进而提高其截止频率，降低寄生参量间关联性的太赫兹横向肖特基二极管。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种太赫兹横向肖特基二极管，包括半绝缘层，凸出于半绝缘层设置的有源区N+层，呈梯形台阶状凸出于半绝缘层设置且其梯形下底面与有源区N+层接触的有源区N-层，覆盖于半绝缘层上并将有源区N-层和有源区N+层完全覆盖的钝化层，在钝化层上光刻出的将有源区N+层侧面和上面环包并在其内淀积有接触金属的欧姆接触区，在钝化层上光刻出的与有源区N-层的梯形上底面条状接触并在其内淀积有接触金属的肖特基接触区，以及设置在钝化层上与欧姆接触区的接触金属结合的阴极和与肖特基接触区的接触金属结合的阳极，其中，有源区N+层在垂直于半绝缘层的纵向上比有源区N-层高0.1~0.5μm。

具体来讲，所述有源区N+层包括由与半绝缘层相同的材料凸出于半绝缘层设置的N+区，以及在N+区内通过离子注入的Si离子，其中，Si离子的注入剂量为4×10¹⁴cm^-3 ~ 2×10¹⁵cm^-3，注入能量为30KeV~210KeV，注入深度为0.3μm ~ 1μm，注入后掺杂浓度为3×10¹⁸ cm^-3 ~ 8×10¹⁹cm^-3。

具体来讲，所述有源区N-层包括由与半绝缘层相同的材料凸出于半绝缘层设置的N-区，以及在N-区内通过离子注入的Si离子，其中，Si离子的注入剂量为4×10¹¹cm^-3 ~ 1×10¹³cm^-3，注入能量为30KeV~100KeV，注入深度为0.2μm ~ 0.5μm，注入后掺杂浓度为1×10¹⁶ cm^-3 ~ 5×10¹⁷cm^-3。

作为优选，所述钝化层由SiO₂或/和Si₃N₄材料制成。

作为优选，所述欧姆接触区内的接触金属为依次淀积的Au/Ge/Ni；所述肖特基接触区内的接触金属为依次淀积的Ti/Pt/Au。

作为优选，所述半绝缘层由GaAs、Si、InP或GaN材料制成。

基于上述结构，本发明还提供了该太赫兹横向肖特基二极管的制作方法，包括如下步骤：

（1）清洗干燥，将半绝缘层样品材料依次放入丙酮、无水乙醇中分别超声清洗3min，重复2次后用去离子水超声清洗10~15min，然后吹干；

（2）光刻有源区，在半绝缘层样品材料上通过湿法或者干法刻蚀刻出有源区台阶，台阶高度为0.3~1μm，然后在有源区台阶上光刻梯形台阶，台阶高度为0.2~0.5μm，其中，梯形台阶作为N-区，剩余的有源区台阶作为N+区；