专利名称：高频肖特基二极管的电化学制作方法
技术领域：
本发明涉及一种实现高频化合物半导体肖特基二极管的电化学半导体工艺，尤其是一种采用阳极氧化三氧化二铝(Al2O3)多孔绝缘薄膜作为肖特基二极管的掩膜，并用电化学阳极氧化腐蚀和镀金方法制作的高频化合物半导体肖特基二极管的工艺；适用于检波器，混频器和变调器等高频电路用肖特基二极管的制作。
背景技术：
肖特基二极管被广泛地应用在检波器，混频器和变调器等高频电路中，是带域超高速通信领域的关键器件之一。理论研究表明要实现带域肖特基二极管的话，肖特基二极管要满足以下的几个条件1)半导体材料的电子迁移率高；2)肖特基二极管的金属和半导体接触界面的直径小于0.5um以下。至今采用半导体微细加工技术和电子束蒸发的方法已制作了化合物半导体砷化镓(GaAs)和白金(Pt)结合的肖特基二极管。但是，由于采用了电子束曝光和电子束蒸发等工艺，工艺过程中在Pt/GaAs界面产生了各种界面缺陷导致肖特基二极管的带域的噪声过大，很难达到实际应用的阶段。
本发明人在过去的十年中为了抑制半导体微细加工和金属/半导体肖特基界面形成过程中产生的界面缺陷，开发了实现近理想的化合物半导体磷化铟(InP)和GaAs肖特基界面的In-Situ电化学工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种高频肖特基二极管的电化学制作方法，其是采用一贯的电化学半导体工艺，实现带域化合物半导体肖特基二极管。其优点是无需电子束曝光和电子束蒸发工艺，可实现近理想的带域化合物半导体肖特基二极管。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案本发明一种高频肖特基二极管的电化学制作方法，其特征在于，包括如下步骤1)用电化学工艺在半导体表面上形成阳极氧化多孔绝缘薄膜；2)把阳极氧化多孔绝缘薄膜作为形成肖特基二极管的掩膜；3)用电化学阳极氧化腐蚀和镀金工艺首先腐蚀掉半导体表面层，然后通过镀金法在多孔氧化薄膜的孔中淀积金属，形成金属/化合物半导体肖特基接触界面和肖特基二极管。
其中阳极氧化多孔绝缘薄膜是阳极氧化三氧化二铝多孔氧化薄膜，阳极氧化三氧化二铝的孔是圆形的，可以通过改变氧化条件改变孔径的大小，并且孔是按密集的六角形排列的。
其中肖特基二极管的金属/化合物半导体接触面是圆形的，金属/化合物半导体接触面大小在大面积范围内具有良好的均匀性，并且肖特基二极管是按密集的六角形排列的。
其中在半导体肖特基二极管的电化学工艺中，可抑制半导体微细加工和金属/半导体肖特基界面形成过程中产生的界面缺陷。
其中用阳极氧化法腐蚀半导体表面层之后，直接在同一电解液中通过镀金法在三氧化二铝多孔氧化薄膜的孔中淀积金属形成金属/化合物半导体肖特基接触界面。
其中采用电化学工艺可防止表面自然氧化和去除半导体表面带有缺陷的表面层。
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如下，其中图1金属/化合物半导体肖特基二极管的示意图；图2制作金属/化合物半导体肖特基二极管的电化学工艺示意图。
具体实施例方式
请参阅图1，图1给出采用电化学工艺制作的金属/化合物半导体肖特基二极管的示意图。它是由化合物半导体101，化合物半导体外延层105，欧姆接触层102，阳极氧化Al2O3绝缘层103和肖特基势垒金属层104构成。化合物半导体材料用的是高电子迁移率化合物半导体的外延层105，如GaAs和InP的外延层，在半导体衬底的反面做上了欧姆接触层102。多孔氧化Al2O3绝缘层103是用来作为电化学工艺制作金属/化合物半导体肖特基二极管时的掩膜，多孔氧化Al2O3绝缘层103的孔是自主地均匀地生长的，孔径在10nm-100nm范围内是可控的，孔按蜜蜂巢形(密集的六角形)排列的。肖特基势垒金属层104是通过电化学脉冲镀金法镀上去的，肖特基二极管的金属/化合物半导体接触面是在多孔阳极氧化Al2O3绝缘层的孔中形成的，金属/化合物半导体接触面积大小具有良好的均匀性，直径大约是10nm-100nm，并且肖特基二极管是按密集的六角形排列的。构成了接触面微小的高频带域化合物半导体肖特基二极管。
图2给出了制作金属/化合物半导体肖特基二极管的电化学工艺示意图。首先，如图1(a)和(b)所示在半导体衬底的反面做上了欧姆接触层102，降低肖特基二极管的串联电阻。它可由传统的金属蒸度法和腿火方法形成。
然后，如图2(c)和(d)所示在半导体外延层105的表面上蒸镀上Al的薄膜层106，在蒸镀Al的薄膜层106之前半导体表面先要进行表面清洗，在蒸镀上Al的薄膜层106之后进行腿火方法形成良好的Al金属薄膜。
将Al的薄膜层106，半导体衬底101和外延层105放入电解液中，使Al的薄膜层106的表面层直接接触电解液进行Al薄膜层的阳极氧化，如图2(e)和(f)所示形成Al2O3多孔氧化薄膜103，Al2O3多孔氧化薄膜103的孔是自主地均匀地生长的，孔径在10nm-100nm范围内，是由外加电压，电解液和阳极氧化温度等条件来控制的，孔按蜜蜂巢形排列的。
在腐蚀掉Al2O3多孔氧化薄膜103的孔中残留的氧化物后，将Al2O3多孔氧化薄膜和化合物半导体101放入到含有金属离子的电解液中，如图2(g)和(h)所示首先采用脉冲阳极氧化腐蚀工艺腐蚀半导体外延层105表面，去掉半导体表面带有缺陷的表面层。
在完成了脉冲阳极氧化腐蚀工艺之后不把Al2O3多孔氧化薄膜103和化合物半导体101从电解液中取出，改变电脉冲的极性在同一电解液中进行脉冲镀金工艺，在Al2O3多孔氧化薄膜的孔中淀积肖特基势垒金属形成金属/化合物半导体肖特基二极管。肖特基二极管的金属/化合物半导体接触面是圆形的，金属/化合物半导体接触面大小在大面积范围内具有良好的均匀性，直径大约是10nm-100nm，并且肖特基二极管是按密集的六角形排列的。可实现近理想的化合物半导体肖特基二极管。
权利要求
1.一种高频肖特基二极管的电化学制作方法，其特征在于，包括如下步骤1)用电化学工艺在半导体表面上形成阳极氧化多孔绝缘薄膜；2)把阳极氧化多孔绝缘薄膜作为形成肖特基二极管的掩膜；3)用电化学阳极氧化腐蚀和镀金工艺首先腐蚀掉半导体表面层，然后通过镀金法在多孔氧化薄膜的孔中淀积金属，形成金属/化合物半导体肖特基接触界面和肖特基二极管。
2.根据权利要求1所述的高频肖特基二极管的电化学制作方法，其特征在于，阳极氧化多孔绝缘薄膜是阳极氧化三氧化二铝多孔氧化薄膜，阳极氧化三氧化二铝的孔是圆形的，可以通过改变氧化条件改变孔径的大小，并且孔是按密集的六角形排列的。
3.根据权利要求1和2所述的高频肖特基二极管的电化学制作方法，其特征在于，肖特基二极管的金属/化合物半导体接触面是圆形的，金属/化合物半导体接触面大小在大面积范围内具有良好的均匀性，并且肖特基二极管是按密集的六角形排列的。
4.根据权利要求1所述的高频肖特基二极管的电化学制作方法，其特征在于，在半导体肖特基二极管的电化学工艺中，可抑制半导体微细加工和金属/半导体肖特基界面形成过程中产生的界面缺陷。
5.根据权利要求1和3所述的高频肖特基二极管的电化学制作方法，其特征在于，用阳极氧化法腐蚀半导体表面层之后，直接在同一电解液中通过镀金法在三氧化二铝多孔氧化薄膜的孔中淀积金属形成金属/化合物半导体肖特基接触界面。
6.根据权利要求1、3或5所述的高频肖特基二极管的电化学制作方法，其特征在于，采用电化学工艺可防止表面自然氧化和去除半导体表面带有缺陷的表面层。
全文摘要
本发明涉及一种高频肖特基二极管的电化学制作方法，包括如下步骤1)用电化学工艺在半导体表面上形成阳极氧化多孔绝缘薄膜；2)把阳极氧化多孔绝缘薄膜作为形成肖特基二极管的掩膜；3)用电化学阳极氧化腐蚀和镀金工艺首先腐蚀掉半导体表面层，然后通过镀金法在多孔氧化薄膜的孔中淀积金属，形成金属/化合物半导体肖特基接触界面和肖特基二极管。
文档编号H01L21/3205GK1508853SQ02157828
公开日2004年6月30日 申请日期2002年12月18日 优先权日2002年12月18日
发明者吴南健 申请人:中国科学院半导体研究所