專利名稱：共振遂穿二極管與高電子遷移率晶體管器件制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及共振遂穿二極管(RTD)和高電子遷移率晶體管(HEMT)分立器件制作的工藝以及共振遂穿二極管(RTD)與高電子遷移率晶體管(HEMT)的集成工藝。
背景技術(shù)：
隨著集成電路的設(shè)計(jì)尺寸從微米級向亞微米級縮小，量子效應(yīng)將會影響器件的性能。超大規(guī)模集成電路的發(fā)展受到限制，量子器件將會是傳統(tǒng)器件的替代者。共振遂穿二極管(RTD)是大多數(shù)量子器件的基礎(chǔ)，具有負(fù)阻微分效應(yīng)，轉(zhuǎn)換時(shí)間極短等優(yōu)點(diǎn)，把它運(yùn)用到電路中，將大大提高電路的速度，減少集成電路所需器件的數(shù)目，在數(shù)字電路中將有巨大的運(yùn)用前景。
隨著分子束外延技術(shù)(MBE)和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(MOVCD)發(fā)展起來的調(diào)制摻雜技術(shù)，使人們比較容易制作高電子遷移率晶體管(HEMT)。高電子遷移率晶體管(HEMT)由于存在二維電子氣體，所以它具有非常高的截止頻率。
為了利用共振遂穿二極管(RTD)的負(fù)阻微分特性和高電子遷移率晶體管(HEMT)出色的高頻特性，我們可以把RTD和HEMT集成起來，實(shí)現(xiàn)觸發(fā)器，模一數(shù)轉(zhuǎn)換器等等功能電路。
文獻(xiàn)IEEE Electron Device Lett.，Vol 16，No.3，pp.127-129，1996進(jìn)行了RTD和HEMT器件的集成，簡單介紹了集成工藝首先用硫酸系腐蝕液刻蝕到雙勢壘量子阱下面的n-InGaAs的陰極層，從而確定RTD臺面，然后用檸檬酸系腐蝕液選擇性刻蝕到InAlAs阻擋層，緊接著通過輕微的非選擇刻蝕，消除刻蝕阻擋層，暴露HEMT帽層。凹柵刻蝕以后，沉積Pt/Ti/Pt/Au柵電極。
文獻(xiàn)IEEE Electron Device Lett.，vol.19，NO.12，1998478-480研究了共振共振隧穿二極管(RTD)與贗高電子遷移率晶體管(PHEMT)的平面集成技術(shù)。該技術(shù)用離子注入隔離技術(shù)和自對準(zhǔn)工藝取代傳統(tǒng)的深臺面腐蝕技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)RTD與PHEMT的平面集成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種共振遂穿二極管與高電子遷移率晶體管器件制作方法，在吸收前人設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有的工藝條件提出了切實(shí)可行的，相對比較簡單的分立器件制作以及器件集成的制作方法。
本發(fā)明的器件制作以及器件集成的工藝是本發(fā)明一種共振遂穿二極管與高電子遷移率晶體管器件制作方法，其特征在于，包括如下步驟
步驟1在半絕緣GaAs襯底上依次用分子束外延設(shè)備生長高電子遷移率晶體管和共振遂穿二極管結(jié)構(gòu)；步驟2在外延片的表面用光刻技術(shù)和濕法腐蝕形成共振遂穿二極管的臺面；步驟3用光刻技術(shù)和濕法腐蝕實(shí)現(xiàn)高電子遷移率晶體管和共振遂穿二極管器件之間的隔離，形成隔離溝；步驟4在高電子遷移率晶體管臺面上，進(jìn)行高電子遷移率晶體管的源極、漏極以及共振遂穿二極管下電極的金屬歐姆接觸制作，然后進(jìn)行退火；步驟5在共振遂穿二極管的上表面進(jìn)行金屬歐姆接觸制作發(fā)射極，然后退火；步驟6腐蝕出柵槽，當(dāng)源漏極出現(xiàn)飽和電流時(shí)，停止腐蝕；步驟7用分子束蒸發(fā)在隔離溝內(nèi)制作柵極；步驟8制作第一空氣橋空和第二氣橋，把共振遂穿二極管和高電子遷移率晶體管相互連接起來。
其中用濕法腐蝕形成共振遂穿二極管臺面和實(shí)現(xiàn)器件之間的隔離所用的腐蝕液為氨水基的腐蝕液。
其中高電子遷移率晶體管的源極、漏極，共振遂穿二極管上下極金屬歐姆接觸所用的金屬為金鍺鎳合金。
其中柵槽腐蝕時(shí)，所用的腐蝕液為砷化鋁/砷化鎵的砷化鎵選擇性腐蝕液。
其中所述的柵極制作用的金屬為鈦鉑金合金。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說明如后，其中圖1是本發(fā)明RTD和HEMT并聯(lián)集成的截面圖。
具體實(shí)施例方式
請參閱圖1所示，本發(fā)明一種共振遂穿二極管與高電子遷移率晶體管器件制作方法，包括如下步驟步驟1在半絕緣砷化鎵(GaAs)襯底1上依次用分子束外延設(shè)備生長高電子遷移率晶體管2和共振遂穿二極管3結(jié)構(gòu)；步驟2在外延片的表面用光刻技術(shù)和濕法腐蝕形成共振遂穿二極管3的臺面31；其中用濕法腐蝕形成共振遂穿二極管3臺面31和實(shí)現(xiàn)器件之間的隔離所用的腐蝕液為氨水基的腐蝕液；步驟3用光刻技術(shù)和濕法腐蝕實(shí)現(xiàn)高電子遷移率晶體管2和共振遂穿二極管3器件之間的隔離，形成隔離溝a；步驟4在高電子遷移率晶體管2臺面21上，進(jìn)行高電子遷移率晶體管2的源極8、漏極6以及共振遂穿二極管3上下電極4、5的金屬歐姆接觸制作，然后進(jìn)行退火；其中高電子遷移率晶體管2的源極8、漏極6，共振遂穿二極管3上下極4、5金屬歐姆接觸所用的金屬為金鍺鎳合金步驟5在共振遂穿二極管3的上表面進(jìn)行金屬歐姆接觸制作發(fā)射極4，然后退火；步驟6腐蝕出柵槽b，當(dāng)源漏極出現(xiàn)飽和電流時(shí)，停止腐蝕；其中柵槽b腐蝕時(shí)，所用的腐蝕液為砷化鋁/砷化鎵的砷化鎵選擇性腐蝕液；步驟7用分子束蒸發(fā)在隔離溝a內(nèi)制作柵極7，其中所述的柵極7制作用的金屬為鈦鉑金合金；步驟8制作第一空氣橋空10和第二氣橋11，把共振遂穿二極管3和高電子遷移率晶體管2相互連接起來。
實(shí)施例(1)在半絕緣GaAs襯底上依次用分子束外延設(shè)備生長高電子遷移率晶體管和共振遂穿二極管結(jié)構(gòu)。
(2)腐蝕RTD臺面腐蝕液選用NH4OH∶H2O2∶H2O＝3∶1∶96(體積比)，必須進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測外延層材料的開啟電壓，腐蝕時(shí)間約為60秒。
(3)器件臺面的隔離腐蝕液選用NH4OH∶H2O2∶H2O＝3∶1∶96(體積比)，腐蝕時(shí)間大于130秒，當(dāng)開啟電壓大于60V，腐蝕結(jié)束。
(4)PHEMT源漏和RTD下電極歐姆接觸制作濺射50Ni/1000AuGe/2000Au，然后沉積1500SiO2層，退火溫度為390℃，退火時(shí)間為40秒。
(5)RTD上電極歐姆接觸制作濺射50Ni/1000AuGe/2000Au，退火溫度為380℃，退火時(shí)間為15秒。
(6)PHEMT柵槽腐蝕柵槽腐蝕選用檸檬酸∶H2O2＝7∶1(vol)腐蝕液，當(dāng)出現(xiàn)源漏出現(xiàn)飽和趨勢時(shí)，減小腐蝕間隔時(shí)間，當(dāng)飽和電流達(dá)到特定值時(shí)，停止腐蝕。
(7)PHEMT柵電極制作由于濺射會造成材料的損傷，將影響柵對溝道二維電子氣的調(diào)制，所以選擇蒸發(fā)金屬Ti/Pt/Au，厚度約為2500。
(8)制作空氣橋a、用PECVD沉積一層SiO2薄膜，大約2000；b、涂覆光刻膠，暴光、顯影，然后用HF溶液腐蝕掉部分SiO2薄膜，要求腐蝕的面積小于金屬的面積；c、第二次涂覆光刻膠、暴光、顯影打開金屬橋墩窗口，在整個(gè)芯片上濺射500Cr/1000Au；d、第三次涂覆光刻膠，暴光、顯影打開橋墩和橋面窗口，進(jìn)行電鍍；e、第四次涂覆光刻膠，暴光、顯影、腐蝕金屬薄膜，并用有機(jī)溶劑去掉橋面下的光刻膠，形成空氣橋。
權(quán)利要求
1.一種共振遂穿二極管與高電子遷移率晶體管器件制作方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1在半絕緣襯底上依次用分子束外延設(shè)備生長高電子遷移率晶體管和共振遂穿二極管結(jié)構(gòu)；步驟2在外延片的表面用光刻技術(shù)和濕法腐蝕形成共振遂穿二極管的臺面；步驟3用光刻技術(shù)和濕法腐蝕實(shí)現(xiàn)高電子遷移率晶體管和共振遂穿二極管器件之間的隔離，形成隔離溝；步驟4在高電子遷移率晶體管臺面上，進(jìn)行高電子遷移率晶體管的源極、漏極以及共振遂穿二極管下電極的金屬歐姆接觸制作，然后進(jìn)行退火；步驟5在共振遂穿二極管的上表面進(jìn)行金屬歐姆接觸制作發(fā)射極，然后退火；步驟6腐蝕出柵槽，當(dāng)源漏極出現(xiàn)飽和電流時(shí)，停止腐蝕；步驟7用分子束蒸發(fā)在隔離溝內(nèi)制作柵極；步驟8制作第一空氣橋空和第二氣橋，把共振遂穿二極管和高電子遷移率晶體管相互連接起來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振遂穿二極管與高電子遷移率晶體管器件制作方法，其特征在于，其中用濕法腐蝕形成共振遂穿二極管臺面和實(shí)現(xiàn)器件之間的隔離所用的腐蝕液為氨水基的腐蝕液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振遂穿二極管與高電子遷移率晶體管器件制作方法，其特征在于，其中高電子遷移率晶體管的源極、漏極，共振遂穿二極管上下極金屬歐姆接觸所用的金屬為金鍺鎳合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振遂穿二極管與高電子遷移率晶體管器件制作方法，其特征在于，其中柵槽腐蝕時(shí)，所用的腐蝕液為砷化鋁/砷化鎵的砷化鎵選擇性腐蝕液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振遂穿二極管與高電子遷移率晶體管器件制作方法，其特征在于，其中所述的柵極制作用的金屬為鈦鉑金合金。
全文摘要
一種共振遂穿二極管與高電子遷移率晶體管器件制作方法，在半絕緣GaAs襯底上依次用分子束外延設(shè)備生長高電子遷移率晶體管和共振遂穿二極管結(jié)構(gòu)；在外延片的表面用光刻技術(shù)和濕法腐蝕形成共振遂穿二極管的臺面；用光刻技術(shù)和濕法腐蝕實(shí)現(xiàn)器件之間的隔離，形成隔離溝；在高電子遷移率晶體管臺面上，進(jìn)行高電子遷移率晶體管的源極、漏極以及共振遂穿二極管下電極的金屬歐姆接觸制作，然后進(jìn)行退火；在共振遂穿二極管的上表面進(jìn)行金屬歐姆接觸制作發(fā)射極，然后退火；腐蝕出柵槽，當(dāng)源漏極出現(xiàn)飽和電流時(shí)，停止腐蝕；用分子束蒸發(fā)在隔離溝內(nèi)制作柵極；制作第一空氣橋空和第二氣橋，把共振遂穿二極管和高電子遷移率晶體管相互連接起來。
文檔編號H01L21/822GK1808707SQ20051000457
公開日2006年7月26日 申請日期2005年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月18日
發(fā)明者黃應(yīng)龍, 楊富華, 王良臣, 王建林, 伊小燕, 馬龍, 白云霞, 姜磊 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所