一种肖特基二极管T型阳极接触空气桥电极制作方法与流程

本发明涉及的是一种肖特基二极管电极制作方法，属于半导体器件领域。

背景技术：

太赫兹（THz）科学技术是近二十年来迅速发展的一个新兴交叉学科和研究热点，涉及电磁学、光电子学、光学、半导体物理学、材料科学、生物、医学等多门科学。太赫兹频段覆盖电磁频谱的0.3THz~3THz频率范围，是一个蕴含着丰富物理内涵的宽频段电磁辐射区域。在近乎所有的太赫兹技术应用系统中，太赫兹接收前端是系统的最核心技术，它完成太赫兹信号的频率变换。太赫兹分谐波混频器是太赫兹接收前端的关键部件。目前，在仅有的几类可工作于太赫兹频段的混频器中，只有基于平面肖特基二极管的太赫兹分谐波混频器可工作于室温，无需提供如液氦等以实现苛刻的低温环境。

为了提高二极管的频率特性，需要减小阳极寄生电容。目前肖特基二极管阳极工艺中，常采用在n-层上生长氮化硅或氧化硅介质，然后开介质孔并进行接触金属填充形成肖特基阳极接触，由于氮化硅或氧化硅介质介电常数大于空气，在同等材料结构、阳极接触面积条件下阳极寄生电容必然大于无介质材料的情况。因此传统的肖特基二极管阳极制备方法存在一定的缺点。

技术实现要素：

本发明提出的是一种肖特基二极管T型阳极接触空气桥电极制作方法，其目的旨在克服传统肖特基二极管阳极工艺中由于引入氧化硅或氮化硅介质导致的寄生电容偏大问题。通过制作T型阳极接触金属，阳极接触上方空气桥与半导体材料之间只有空气，由于空气的介电常数远小于氧化硅或氮化硅等介质，因此该制作方法可有效降低阳极寄生电容。

本发明的技术解决方案：一种肖特基二极管T型阳极接触空气桥电极制作方法，其包括以下步骤：

1）在轻掺杂半导体外延材料上旋涂第一层光刻胶，并光刻出A直径的第一层圆形阳极接触孔；

2）在第一层光刻图形上旋涂第二层光刻胶，并光刻出B直径的第二层阳极接触孔，使其圆心与第一层光刻的阳极接触孔圆心重合；B直径大于A直径；

3）蒸发阳极肖特基接触金属，并用有机溶剂丙酮将两层光刻胶去除，同时剥离出T型阳极接触金属；

4）旋涂光刻胶并光刻，使阳极接触孔以及阳极电极板图形无光刻胶，而空气桥下方有光刻胶作为支撑；

5）在第一层光刻图形上旋涂第二层光刻胶并光刻，形成蒸发空气桥以及阳极电极板上层胶图形；

6）蒸发空气桥及阳极电极板金属，并用有机溶剂丙酮将两层光刻胶去除，同时剥离出阳极电极板以及连接电极板与阳极接触金属的空气桥结构，完成肖特基二极管T型阳极接触空气桥电极制作。

本发明的优点：采用T型栅阳极接触金属及空气桥引出电极，使阳极材料上方没有氧化硅或氮化硅介质，而空气的介电常数远小于介质材料，因此可获得更小的阳极寄生电容，从而进一步提升器件高频特性。

附图说明

图1是在轻掺杂半导体材料上光刻出小直径的阳极接触孔后的阳极剖面图。

图2是在小直径阳极接触孔上套刻出直径较大的阳极接触孔后的阳极剖面图。

图3是采用蒸发剥离工艺形成T型阳极接触金属后的阳极剖面图。

图4是光刻形成空气桥下层胶后的阳极剖面图。

图5是在空气桥下层胶表面再次光刻形成空气桥上层胶后的阳极剖面图。

图6是采用蒸发剥离工艺形成空气桥金属后的阳极剖面图。

具体实施方式

制作肖特基二极管T型阳极接触空气桥电极方法，包括以下步骤：

1）在轻掺杂半导体外延材料上旋涂第一层光刻胶，并光刻出A直径的第一层圆形阳极接触孔；

2）在第一层光刻图形上旋涂第二层光刻胶，并光刻出B直径的第二层阳极接触孔，使其圆心与第一层光刻的阳极接触孔圆心重合；B直径大于A直径；

3）蒸发阳极肖特基接触金属，并用有机溶剂丙酮将两层光刻胶去除，同时剥离出T型阳极接触金属；

4）旋涂光刻胶并光刻，使阳极接触孔以及阳极电极板图形无光刻胶，而空气桥下方有光刻胶作为支撑；

5）在第一层光刻图形上旋涂第二层光刻胶并光刻，形成空气桥以及阳极电极板上层胶图形；

6）蒸发空气桥及阳极电极板金属，并用有机溶剂丙酮将两层光刻胶去除，同时剥离出阳极电极板以及连接电极板与阳极接触金属的空气桥结构，完成肖特基二极管T型阳极接触空气桥电极制作。

先通过两步光刻加蒸发剥离形成T型阳极接触金属形貌，在通过两步光刻加蒸发剥离形成连接T型阳极接触金属与阳极电极板的空气桥，从而有效降低阳极寄生电容。

所述轻掺杂半导体材料是InP、GaAs或GaN，其掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3到1×10¹⁸cm^-3。

下面结合附图进一步描述本发明的技术解决方案：

第一层光刻图形上旋涂厚度为0.1微米到10微米的第一层光刻胶，光刻出的A直径为0.1微米到10微米的第一层圆形阳极接触孔。此时沿阳极圆心的剖面图如图1所示。

所述的第一层光刻图形上旋涂厚度为0.2微米到15微米的第二层光刻胶，并光刻出的B直径0.2微米到15微米的第二层圆形阳极接触孔，圆心与第一层圆形阳极接触孔重合，此时沿阳极圆心的剖面图如图2所示。

所述的蒸发肖特基阳极接触金属，如TiPtAu，金属总厚度大于第一层光刻胶厚度并小于两层光刻胶总厚度，完成蒸发后用有机溶剂丙酮溶液浸泡，使第一、第二两层光刻胶溶解，并使附着在第一层光刻胶上的金属剥离，留下T型阳极接触金属附着在轻掺杂半导体外延材料上，同时剥离出T型阳极电极板及跨接电极板与阳极接触金属的空气桥结构，完成肖特基二极管T型阳极接触空气桥电极制作，留下T型阳极接触金属附着在轻掺杂半导体外延材料上，此时沿阳极圆心的剖面图如图3所示。

光刻胶旋涂厚度为0.2微米到6微米，光刻出阳极接触孔，使其圆心与阳极接触金属圆心重合，直径小于阳极接触金属上层圆盘直径，同时光刻出阳极电极板图形，距离阳极接触金属1微米到50微米，此时沿阳极圆心的剖面图如图4所示。

所述的在第一层光刻图形上旋涂第二层光刻胶，厚度在0.1微米到10微米之间，光刻出与第一层阳极电极板图形重合的上层阳极电极板图形、以及连接阳极电极板与阳极接触孔的连接区，宽度在0.1微米到10微米之间，此时沿阳极圆心的剖面图如图5所示。

所述蒸发空气桥及阳极电极板金属，如TiPtAu，金属总厚度大于第一层光刻胶厚度并小于两层光刻胶总厚度，完成蒸发后用有机溶剂如丙酮溶液浸泡，使上下两层光刻胶溶解，并使附着在上层光刻胶上的金属剥离，留下阳极电极板及跨接电极板与阳极接触金属的空气桥结构，完成肖特基二极管T型阳极接触空气桥电极制作，此时沿阳极圆心的剖面图如图6所示。