專利名稱：一種多晶鍺硅肖特基二極管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，具體說是關(guān)于多晶鍺硅肖特基二極管原型器件及其制備方法。
背景技術(shù)：
多晶鍺硅肖特基二極管主要應(yīng)用在一些并不需要很高的整流比或頻率的場(chǎng)合，但是隨著對(duì)器件要求越來越高，希望能夠在不提高器件成本的情況下，獲得高整流比的多晶鍺硅肖特基二極管。為了改善器件特性，提高多晶鍺硅薄膜的晶體質(zhì)量以及改進(jìn)器件的結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵。在本發(fā)明做出前，多晶鍺硅薄膜主要采用固相結(jié)晶等方法制備，這類方法首先生長(zhǎng)非晶鍺硅薄膜，再在一定溫度下長(zhǎng)時(shí)間退火結(jié)晶。而制作肖特基二極管時(shí)，由于歐姆接觸電極不能制作在絕緣襯底的下方，因而多數(shù)器件不得不采用橫向器件結(jié)構(gòu)，電流方向與多晶鍺硅的生長(zhǎng)方向相垂直，導(dǎo)致器件的整流特性降低，反向漏電流大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有高整流比的多晶鍺硅肖特基二極管及其制備方法。
本發(fā)明的多晶鍺硅肖特基二極管包括自下而上依次迭置的硅襯底、二氧化硅層、鎳硅化物或鈷硅化物層、并列迭在鎳硅化物或鈷硅化物層上面的多晶鍺硅層與歐姆接觸電極以及迭在多晶鍺硅層上面的勢(shì)壘金屬層。
多晶鍺硅肖特基二極管的制作方法，包括以下步驟1)將硅襯底清洗干凈后放入熱氧化爐中，通入純氧于900～1200℃下熱氧化一層0.2～0.3μm的二氧化硅層；2)利用電子束蒸發(fā)在熱氧化后的硅片上蒸鍍一層厚為30～60nm的金屬鎳或金屬鈷；3)將鍍好鎳或鈷的樣品放入超高真空化學(xué)氣相沉積裝置中，500～600℃下，通入純硅源與以氫氣為載氣的鍺烷，鍺烷的體積含量為鍺烷與氫氣混和氣體的10％，純硅烷跟鍺烷與氫氣混和氣體的流量比為5∶5，生長(zhǎng)室壓強(qiáng)10～70Pa，生長(zhǎng)多晶鍺硅薄膜，鍺硅薄膜厚為0.5～1μm；4)在步驟3)所得制品上涂上一層光刻膠，并光刻出窗口；5)利用鍺硅選擇性腐蝕溶液，將未被光刻膠覆蓋的鍺硅腐蝕掉；
6)將腐蝕好的樣品去掉光刻膠后，放入濺射設(shè)備中，在多晶鍺硅層上濺射金屬層，然后在350～450℃下進(jìn)行合金化至少10分鐘。
上述的鍺硅選擇性腐蝕液由體積濃度為6％的氫氟酸稀釋溶液、體積濃度為30％的雙氧水溶液和體積濃度為99.8％的乙酸配置而成，氫氟酸稀釋溶液和雙氧水溶液及乙酸的體積比為1∶2∶3。
濺射在多晶鍺硅層上金屬可以是鋁，金或銅，優(yōu)選鋁。所述的硅源可以是純度＞99.999％的硅烷或乙硅烷；氧源的純度＞99.99％。
本發(fā)明的多晶鍺硅肖特基二極管由于利用生長(zhǎng)過程中形成的鎳或鈷硅化物具有低的薄層電阻，它們能夠與多晶鍺硅形成歐姆接觸，因而可以使肖特基二極管器件的電流方向與多晶鍺硅的晶粒生長(zhǎng)方向一致，減少晶界等缺陷對(duì)器件性能的影響，從而能夠有效的提高器件的整流比以及降低反向漏電流。


圖1是多晶鍺硅肖特基二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明的多晶鍺硅肖特基二極管包括自下而上依次迭置的硅襯底1、二氧化硅層2、鎳硅化物或鈷硅化物層3、并列迭在鎳硅化物或鈷硅化物層3上面的多晶鍺硅層4與歐姆接觸電極6以及迭在多晶鍺硅層4上面的勢(shì)壘金屬層5。
鍺硅肖特基二極管的制作方法，步驟如下1)將硅襯底清洗干凈后放入熱氧化爐中，通入純度為99.99％的氧于1100℃下熱氧化一層0.2μm的二氧化硅層；2)將所得制品放入電子束蒸發(fā)設(shè)備中，在熱氧化后的硅片上蒸鍍一層厚為30nm的金屬鎳；3)將鍍好鎳的樣品放入超高真空化學(xué)氣相沉積裝置中，530℃下，通入純度為99.999％的硅烷與以氫氣為載氣的鍺烷，鍺烷的體積含量為鍺烷與氫氣混和氣體的10％，純硅烷跟鍺烷與氫氣混和氣體的流量比為5∶5，生長(zhǎng)室壓強(qiáng)10Pa，生長(zhǎng)多晶鍺硅薄膜，鍺硅薄膜厚為0.5μm；4)將步驟3)所得制品上涂上一層光刻膠，利用標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝，光刻出窗口；5)利用鍺硅選擇性腐蝕溶液，將未被光刻膠覆蓋的鍺硅腐蝕掉；鍺硅選擇性腐蝕液由體積濃度為6％的氫氟酸稀釋溶液、體積濃度為30％的雙氧水溶液和體積濃度為99.8％的乙酸配置而成，氫氟酸稀釋溶液和雙氧水溶液及乙酸的體積比為1∶2∶3。
6)將腐蝕好的樣品去掉光刻膠后，放入濺射設(shè)備中，在多晶鍺硅層上濺射厚為200nm的鋁，然后在450℃下進(jìn)行鋁合金化處理10分鐘。
根據(jù)器件要求，可以將步驟6)的鋁電極進(jìn)行反刻，去掉多余的金屬鋁。
權(quán)利要求
1.多晶鍺硅肖特基二極管，其特征在于包括自下而上依次迭置的硅襯底(1)、二氧化硅層(2)、鎳硅化物或鉆硅化物層(3)、并列迭在鎳硅化物或鈷硅化物層(3)上面的多晶鍺硅層(4)與歐姆接觸電極(6)以及迭在多晶鍺硅層(4)上面的勢(shì)壘金屬層(5)。
2.權(quán)利要求1所述的多晶鍺硅肖特基二極管的制作方法，其特征是步驟如下1)將硅襯底清洗干凈后放入熱氧化爐中，通入純氧于900～1200℃下熱氧化一層0.2～0.3μm的二氧化硅層；2)利用電子束蒸發(fā)在熱氧化后的硅片上蒸鍍一層厚為30～60nm的金屬鎳或金屬鈷；3)將鍍好鎳或鈷的樣品放入超高真空化學(xué)氣相沉積裝置中，500～600℃下，通入純硅源與以氫氣為載氣的鍺烷，鍺烷的體積含量為鍺烷與氫氣混和氣體的10％，純硅烷跟鍺烷與氫氣混和氣體的流量比為5∶5，生長(zhǎng)室壓強(qiáng)10～70Pa，生長(zhǎng)多晶鍺硅薄膜，鍺硅薄膜厚為0.5～1μm；4)在步驟3)所得制品上涂上一層光刻膠，并光刻出窗口；5)利用鍺硅選擇性腐蝕溶液，將未被光刻膠覆蓋的鍺硅腐蝕掉；6)將腐蝕好的樣品去掉光刻膠后，放入濺射設(shè)備中，在多晶鍺硅層上濺射厚度至少為100nm的金屬層，然后在350～450℃下進(jìn)行合金化至少10分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶鍺硅肖特基二極管的制作方法，其特征是鍺硅選擇性腐蝕溶液由體積濃度為6％的氫氟酸稀釋溶液、體積濃度為30％的雙氧水溶液和體積濃度為99.8％的乙酸配置而成，氫氟酸稀釋溶液和雙氧水溶液及乙酸的體積比為1∶2∶3。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶鍺硅肖特基二極管的制作方法，其特征是所說的硅源是純度＞99.999％的硅烷或乙硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多晶鍺硅肖特基二極管的制作方法，其特征是所說的氧源的純度＞99.99％。
全文摘要
本發(fā)明的多晶鍺硅肖特基二極管包括自下而上依次迭置的硅襯底、二氧化硅層、鎳硅化物或鈷硅化物層、并列迭在鎳硅化物或鈷硅化物層上面的多晶鍺硅層與歐姆接觸電極以及迭在多晶鍺硅層上面的勢(shì)壘金屬層。制作步驟如下先在硅襯底上生長(zhǎng)一層二氧化硅層，接著蒸鍍一層金屬鎳，在鎳上生長(zhǎng)多晶鍺硅層，涂光刻膠，并光刻，用鍺硅選擇性腐蝕溶液將未被光刻膠覆蓋的鍺硅腐蝕掉，最后蒸鍍勢(shì)壘金屬層。本發(fā)明的多晶鍺硅肖特基二極管中的鎳或鈷硅化物具有低的薄層電阻，它們能夠與多晶鍺硅形成歐姆接觸，因而可以使肖特基二極管器件的電流方向與多晶鍺硅的晶粒生長(zhǎng)方向一致，減少晶界等缺陷對(duì)器件性能的影響，從而能夠有效的提高器件的整流比以及降低反向漏電流。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1731590SQ20051006056
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月30日
發(fā)明者葉志鎮(zhèn), 吳貴斌, 趙星, 劉國(guó)軍 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)