СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИОДА ШОТТКИ И ДИОД ШОТТКИ, ИЗГОТОВЛЕННЫЙ ТАКИМ СПОСОБОМ Российский патент 2014 года по МПК H01L29/47 H01L21/329 

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.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления диодов Шоттки на основе силицидов титана и кобальта (TiSi₂, CoSi₂) [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.

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+HNO₃+H₂SO₄ при 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.

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. 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-кармана, формирование в области N-кармана области с более низкой концентрацией примеси, формирование высоколегированных областей P+-типа на подложке P-типа и высоколегированных областей N+-типа в области N-кармана, осаждение слоя межслойной изоляции с последующей термообработкой, фотокопию вскрытия окон к области с более низкой концентрацией примеси, на которую напыляется слой Pt с последующей термообработкой, стравливание слоя Pt с областей вне зоны анода диода Шоттки, вскрытие контактных окон к P+-областям и N-областям, напыление слоя Al+Si и проведение фотолитографии по металлизации с последующей термообработкой. Изобретение позволяет получить низкобарьерный диод Шоттки с высокочастотными характеристиками и большим пробивным напряжением. Способ изготовления диода Шоттки может быть интегрирован в базовый технологический процесс изготовления КМОП-интегральных микросхем. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ изготовления диода Шоттки, включающий формирование области N-типа внутри подложки P-типа, формирование разделительных областей двуокиси кремния на подложке P-типа и области N-кармана, формирование в области N-кармана области с более низкой концентрацией примеси, формирование высоколегированных областей P+-типа на подложке P-типа и высоколегированных областей N+-типа в области N-кармана, осаждение слоя межслойной изоляции с последующей термообработкой, отличающийся тем, что после термообработки проводится фотокопия вскрытия окон к области с более низкой концентрацией примеси, на которую напыляется слой Pt с последующей термообработкой, стравливание слоя Pt с областей вне зоны анода диода Шоттки, затем проводится вскрытие контактных окон к P+-областям и N+-областям, после чего напыляется слой Al+Si и проводится фотолитография по металлизации с последующей термообработкой.

2. Способ изготовления диода Шоттки по п.1, отличающийся тем, что слой Pt напыляется на нагретую подложку до 180°С.

3. Способ изготовления диода Шоттки по п.2, отличающийся тем, что напыляемый слой Pt имеет толщину 500А.

4. Способ изготовления диода Шоттки по п.3, отличающийся тем, что термообработка после напыления слоя Pt осуществляется в инертной среде при температуре 550°C в течение 10 минут.

5. Способ изготовления диода Шоттки по п.4, отличающийся тем, что стравливание Pt с областей вне зоны анода диода Шоттки осуществляется в растворе НСl+HNO₃+H₂SO₄ при температуре 65+70°C в течение 10 минут.

6. Способ изготовления диода Шоттки по п.5, отличающийся тем, что в качестве металлизации используется слой Al+Si толщиной 1,05 мкм.

7. Способ изготовления диода Шоттки по п.6, отличающийся тем, что термообработка после травления металлизации осуществляется при температуре 400°C в инертной среде в течение 50 минут.

8. Диод Шоттки 10, состоящий из подложки P-типа, внутри которой сформирована область N-кармана, разделительных областей двуокиси кремния, сформированных на подложке P-типа и области N-кармана, электрода катода и электрода анода, сформированных в области N-кармана, электрода земли, сформированного на подложке P-типа, высоколегированных областей P+-типа, сформированных на подложке Р-типа, и высоколегированных областей N+-типа, сформированных в области N-кармана, области с более низкой концентрацией примеси относительно области N-кармана, сформированной в области катода диода Шоттки, слоя межслойной изоляции, который имеет контактные окна к области с более низкой концентрацией примеси, катоду и аноду, металлическая разводка, которая сформирована поверх слоя межслойной изоляции и вскрытых контактных окон, состоящая из Al+Si, отличающийся тем, что во вскрытом контактном окне к области с более низкой концентрацией примеси между металлической разводкой и областью N-кармана сформирован слой силицида платины.

9. Диод Шоттки по п.8, отличающийся тем, что слой силицида платины имеет толщину 1000А.