СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИОДА ШОТТКИ И ДИОД ШОТТКИ, ИЗГОТОВЛЕННЫЙ ТАКИМ СПОСОБОМ
METHOD OF MAKING SCHOTTKY DIODE AND SCHOTTKY DIODE MADE USING SAID METHOD

Изобретение относится к области полупроводниковой промышленности, в частности к диодам Шоттки, и может быть использовано при создании микросхем радиочастотной идентификации в диапазоне частот сканирующего электромагнитного поля СВЧ-диапазона.
Современные радиочастотные идентификационные устройства работают в широком диапазоне радиочастот, а именно низкие частоты (приблизительно 125-148.5 kHz), высокие частоты и сверхвысокие частоты (приблизительно 300 MHz - 3 GHz).
Основной проблемой при производстве устройств радиочастотной идентификации СВЧ-диапазона является обеспечение возможности работы на сверхвысоких частотах, для чего необходимо использовать выпрямительные приборы с низким потенциальным барьером и минимальной барьерной емкостью.
Известен способ изготовления диодов Шоттки на основе силицидов платины и никеля (Pt2Si, NiSi), с возможностью варьирования потенциального барьера (от 640 meV до 840 meV) [1], недостатком которого является сложный технологический процесс с использованием многокомпонентных сплавов и использование титан-вольфрамовой (TiW) металлизации электродов.
Известен способ изготовления диодов Шоттки [2] с использованием в качестве металлической пленки эвтектического сплава Au-Ge с последующей взрывной литографией барьерной области, но использование эвтектических сплавов золота и взрывной литографии несовместимо с современной КМОП - технологией интегральных схем.
2
2
Наиболее близким техническим решением является способ изготовления диодов Шоттки на основе силицидов титана и кобальта (TiSi, CoSi) [3], с низким пробивным напряжением, недостатком которого для применения в микросхемах радиочастотных идентификаторов является низкое пробивное напряжение.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, является создание способа изготовления низкобарьерного диода Шоттки, без формирования в области анода диода Шоттки охранного кольца, с высокочастотными характеристиками и большим пробивным напряжением, позволяющего интегрировать его в базовый технологический процесс изготовления КМОП - интегральных микросхем.
3
2
4
Данный технический результат достигается тем, что способ изготовления диода Шоттки включает формирование области N-типа внутри подложки P-типа, формирование разделительных областей двуокиси кремния на подложке P-типа и области N-типа, далее в области N-типа формируются области с более низкой концентрацией примеси, затем идет формирование высоколегированных областей P+-типа на подложке P-типа и высоколегированных областей N+-типа в области N-типа, осаждение слоя межслойной изоляции с последующей термообработкой, после которой проводится фотокопия вскрытия окон к области с более низкой концентрацией примеси, на которую напыляется слой Pt толщиной 500А, причем слой Pt напыляется на нагретую до 180°C подложку, с последующей термообработкой в инертной среде при температуре 550°C в течение 10 минут, стравливание слоя Pt с областей вне зоны анода диода Шоттки осуществляется в растворе НСl+HNO+HSOпри температуре 65÷70°C в течение 10 минут, затем проводится вскрытие контактных окон к P+-областям и N-областям, после чего напыляется слой Al+Si толщиной 1,05 мкм и проводится фотолитография по металлизации с последующей термообработкой при температуре 400°C в инертной среде в течение 50 минут.
Такой способ изготовления диода Шоттки позволяет реализовать структуру, состоящую из подложки P-типа, внутри которой сформирована область N-типа, разделительных областей двуокиси кремния, сформированных на подложке P-типа и области N-типа, электрода катода и электрода анода, сформированных в области N-типа, электрода земли, сформированного на подложке P-типа, высоколегированных областей P+-типа, сформированных на подложке P-типа и высоколегированных областей N+-типа, сформированных в области N-типа, области с более низкой концентрацией примеси относительно области N-типа, сформированной в области анода диода Шоттки, слоя межслойной изоляции, который имеет вскрытые контактные окна к области с более низкой концентрацией примеси и к высоколегированным областям P+ и N+-типа, катоду и аноду, металлическая разводка, которая сформирована поверх слоя межслойной изоляции и вскрытых окон, состоящая из Al+Si, причем во вскрытом контактном окне к области с более низкой концентрацией примеси между металлической разводкой и областью N-типа сформирован слой силицида платины толщиной 1000А.
Предлагаемое изобретение может быть использовано в приборах радиочастотной идентификации (RFID) в диапазоне частот сканирующего электромагнитного поля СВЧ-диапазона.
Для пояснения изобретения предложены чертежи.
На фиг.1 изображена структура диода Шоттки в разрезе.
На фиг.2A, 2B, 2C, 2D, 2Е, 2F изображены разрезы структур в процессе формирования диода Шоттки.
Для изготовления диода Шоттки 10, показанного на фиг.1, используется подложка P-типа 11, внутри которой формируется область противоположного типа проводимости - N-карман 12 (фиг.2А). Далее в областях P-подложки 11 и N-кармана 12 формируются разделительные области двуокиси кремния 18 для электрической изоляции элементов друг от друга (фиг.2В). В области анода диода Шоттки формируется область 19 с более низкой концентрацией примеси относительно N-кармана 12 (фиг.2С). В диоде Шоттки 10 катод 14 и анод 15 формируется в области N-кармана 12, а электрод земли 13 на P-подложке 11. Для создания омических контактов к P-подложке 11 и N-карману 12 формируются области высокой концентрации P+-типа 16 и N+-типа 17 соответственно (фиг.2D). После осаждения межслойной изоляции 21 проводится фотокопия вскрытия окон к области 19, на которой будет формироваться силицид платины. Далее проводится напыление слоя Pt 22 толщиной 500А, как показано на фиг.2Е, с последующим отжигом в инертной среде при температуре 550°C в течение 10 минут. Стравливание Pt с областей вне зоны анода 15 диода Шоттки проводится в растворе царской водки при температуре 65÷70°C в течение 10 минут.
После этого проводится вскрытие контактных окон к P+-областям 16 и N-областям 17 и напыление слоя Al+Si толщиной 1,05 мкм. После проведения фотолитографии по металлизации и термообработки при температуре 400°C в инертной среде в течение 50 минут получаем окончательную структуру диода Шоттки, показанную на фиг.2F.
Таким образом, получается структура, в которой металлизация (14) образует омический контакт к катоду диода Шоттки (12) через область высокой концентрации N+-типа (17), а металлизация (13) - омический контакт к подложке P -типа (11) через область высокой концентрации P+-типа (16). В то же время металлизация (15) образует омический контакт к силициду Pt (20), который, в свою очередь, образует высокочастотный барьер с областью пониженной концентрации (19) и, далее, с областью N-типа (12), являющейся катодом диода Шоттки (10).
Изготовленный, таким образом, диод Шоттки (10) имеет следующую структуру. Внутри подложки P-типа (11) сформирована область N-типа (12). Разделительные области двуокиси кремния (18) сформированы на подложке P -типа и области N-типа. Электрод катода и электрод анода сформированы в области N-типа (12), а электрод земли сформирован на подложке P -типа (11). Области высокой концентрации P +-типа(16) сформированы на подложке P-типа, и области высокой концентрации N+-типа (17) сформированы в области N-типа. Область с более низкой концентрацией примеси (19) относительно области N-типа сформирована в области анода диода Шоттки (10). Слой межслойной изоляции (21) имеет контактные окна к области анода (20) и к высоколегированным областям P+-типа (16) и N+-типа (17). Металлическая разводка, состоящая из Al+Si толщиной 1,05 мкм, сформирована поверх слоя межслойной изоляции и вскрытых контактных окон. Причем во вскрытом контактном окне к области с более низкой концентрацией примеси между металлической разводкой и областью N-типа сформирован слой силицида платины толщиной 1000А.
Таким образом, предлагаемый способ изготовления диода Шоттки, заявляемый в качестве изобретения, позволяет создавать низкобарьерный диод Шоттки с высокочастотными характеристиками и большим пробивным напряжением, позволяющий интегрировать его в базовый технологический процесс изготовления КМОП-интегральных микросхем, без формирования в области анода диода Шоттки охранного кольца.
Литература
1. PROCESS FOR FORMING SCHOTTKY RECTIFIER WITH PTNI SILICIDE SCHOTTKY BARRIER // Rossano Carta; Carmelo Sanfilippo // Заявка на изобретение США №2011/0159675 А1, дата приоритета 30.06.2011 г., кл. H01L 21/28; H01L29/861, правообладатель VISHAY-SILICONIX, Santa Clara, СА (US).
2. Способ изготовления диода Шоттки // Бляшко Ю.P . [RU]; Душева Л.Н. [RU]; // Патент на изобретение PФ №2197767), дата приоритета 13.06.2001 г., кл. МПК H01L 21/329, правообладатель Бляшко Юрий Руфинович, Россия.
3. Schottky diode having low breakdown voltage and method for fabricating the same // SHIM DONG-SIK [KR]; CHOI HYUNG [KR]; MIN YOUNG-HOON [KR] // Заявка на изобретение США №20070278608, дата приоритета 02.06.2007 г., кл. H01L 21/44; H01L 29/861, правообладатель SAMSUNG ELECTRONICS СО LTD, Корея.