CS266957B1 - Spdsob výroby elektród tranzistorovtypu MESFET - Google Patents

Abstract

Riešenie sa týká odboru technologie mikrovlnných polovodičových súčiastok. Rieši problém výroby tranzistorov typu MESFET na aktívnych vrstvách arzenidu gália. OČelom riešenia je zjednodušenie technologických postupov s možnosťou tvarovania ohmických kontaktov a Schottkyho hradla nezávisle na ich vzájomnom poradí, zváčšenie přesnosti súkrytovania jednotlivých metalizačných úrovní a zlepšenie základných elektrických parametrov ohmických kontaktov a Schottkyho hradlovej bariéry. Uvedeného účelu je možné dosiahnúť. tým, že tvorba zlievaných ohmických kontaktov a formovanie Schottkyho hradlovej bariéry je ostatnou technologickou operáciou, pri ktorej sú obidva metalizačné vrstvy súčasne žíhané v redukčnej atmosféře vodíka rýchlym teplotným cyklom. Riešenie je možné využit v oblasti výroby diskrétnych tranzistorov typu MESFET na aktívnych vrstvách arzenidu gália.

Description

Vynález sa týká spósobu výroby elektrod tranzistorov typu MESFET na aktívnych vrstvách arzenidu gália, GaAs, připravených implantáciou iónov kremíka do poloizolačných nedotovaných substrátov arzenidu gália.

Doteraz známe spůsoby výroby tranzistorov typu MESFET .využívají různé technologické postupy pri použití různých metalizačných systémov. Z hladiska funkcie uvedeného typu tranzistora je dóležité dosiahnút optimálně elektrické parametre nielen pre aktívnu vrstvu arzenidu gália, ale predovšetkým pre ohmibké kontakty a Schottkyho hradlové rozhranie. Ohmické kontakty sa najčastejšie pripravujú zlievacou technológiou na báze metaližačného systému pozostávajúceho zo zlata, germánia a niklu. Schottkyho hradlová bariéra je najčastejšie vytvořená metalizačným systémom pozostávajúcim z titánu, platiny a zlata. Pr> mikrotvarovaní oboch zložitých metalizačných systémov sa výhodné využívá lift-off technika. Nevýhodou uvedenej techniky mikrotvarovania je, že pri jej použití nie je možné dokonale očistit povrch arzenidu gália před depozíciou uvedených metalizačných systémov, nakolko metalizačné systémy musia byť deponované pri izbovej teplote, resp. pri teplotách nižších ako 80 °C.

Reziduálne zvyšky, ktoré sú preto přítomné na povrchu arzenidu gália po procese fotolitografického spracovania fotorezistu a následného chemického leptania vo forme oxidových medzivrstiev a různých uhlíkových zlúčenín, v podstatnej miere ovplyvňujú elektrické parametre vytvořených zlievaných ohmických kontaktov a predovšetkým Schottkyho bariér, v bežne zaužívaných technologických spósoboch výroby tranzistorov typu MESFET pri použití uvedených metalizačných systémov sa proces tvarovania Schottkyho hradla uskutočňuje po procese zlievania ohmických kontaktov. Schottkyho hradlová bariéra vytvořená na takomto nedokonale očistenom povrchu sa vyznačuje zvýšenou hodnotou koeficienta ideálnosti, nižšou hodnotou výšky potenciálovej bariéry a zníženou tepelnou stabilitou. Teplotně režimy používané pre optimálny proces zlievania ohmických kontaktov často nedovolujú voliť proces tvarovania Schottkyho hradla před procesom tvarovania a zlievania ohmických kontaktov v důsledku možnej degradácie Schottkyho hradlovéj bariéry počas tohto procesu zlievania.

V uvedenom konvenčnom technologickom spůsobe můžu vzniknúť tiež problémy pri zosúkrytovaní daných metalizačných úrovní, pretože hrany metalizácie pre ohmický kontakt na súkrytových značkách po procese zlievania sú neostré.

Uvedené nevýhody v podstatnej miere odstraňuje spůsob výroby elektrod tranzistorov typu MESFET podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že obidve metalizačné vrstvy ohmických kontaktov a hradla sa žíhajú pri teplote 400 až 520 °C v redukčnej atmosféře vodíka s rýchlosťou ohřevu 20 až 200 °C.s ³ a následné ochladzujú s rýchlosťou aspoň 50 °C.s ³.

Hlavnou presnosťou vynálezu je, že umožňuje vyrábať tranzistory, ktoré sa vyznačujú hodnotou měrného kontaktného odporu ohmických kontaktov nižšou než 0,05JLmm, výškou potenciálovej bariéry Schottkyho hradlového rozhrania vSčšou než 0,74 V a koeficientom ideálnosti aspoň 1,08. Takto připravené tranzistory sa vyznačujú zlepšenými jednosměrnými, ako aj vysokofrekvenčnými elektrickými vlastnosťami a naviac tiež velmi dobrou tepelnou stabilitou Schottkyho hradlového rozhrania. Ďalšou výhodou je možnosť voliť technologický proces tvarovania hradla a ohmických kontaktov nezávisle na ich vzájomnom poradí a zosúkrytovať uvedené metalizačné úrovně s podstatné vSčšou presnosťou, pretože metalizačný systém pre ohmický kontakt nie je pri zosúkrytovaní zlievaný, čím sa dosiahne dokonalá ostrost hrán na súkrytových značkách. Spůsob výroby tranzistorov typu MESFET podlá vynálezu je možné aplikovat v běžných laboratórnych podmienkach, nie je náročný na často zložité chemické procesy čistenia povrchu arzenidu gália pres depozíciou Schottkyho metaližačného systému, pretože aplikáckou daného teplotného cyklu sa minimalizuje vplyv oxidových medzivrstiev v důsledku prebiehajúcich fyzikálno-chemických procesov na Schottkyho hradlovom rozhraní. Pretože zlievanie ohmických kontaktov a formovanie Schottkyho hradla je ostatnou technologickou operáciou, je možné proces optimálneho zlievania a formovania uvedených kontaktov uskutečnit priamo na jednotlivých čipoch po nalámaní.

CS 266 957 Bl 3

Na pripojenom výkrese je schematicky znázorněný spósob výroby elektrod tranzistorov typu MESFET, kde obr. 1 znázorňuje depozíciu a tvarovanie Schottkyho metalizačnej vrstvy hradla, obr. 2 depozíciu a tvarovanie metalizačnej vrstvy ohmických kontaktov, obr. 3 depozíciu a tvarovanie vrstvy kontaktovéj metalizácie a obr. 4 žíhanie uvedených metalizácií.

Na nedotovanom poloizolačnom substráte £ podlá obr. 1 je vytvořená aktívna vrstva 2, na ktorej je deponovaná metalizačná vrstva £ hradla.

Aktívna vrstva 2 sa na poloizolačnom substráte £ arzenidu gália vytvoří priamou implantáciou iónov kremíka do hrůbky 300 nm. Schottkyho metalizačná vrstva £ hradla na báze titánu, platiny a zlata sa deponuje pomocou elektronového děla na povrch aktívnej vrstvy 2 v hlbke 150 nm a vytvaruje lift-off technikou.

Podlá obr. 2 je na systéme z obr. 1 dalej vytvořená metalizačná vrstva £ ohmických kontaktov na aktívnej vrstvě _2.

Po depozícii a tvarovaní Schottkyho metalizačnej vrstvy £ hradla sa deponuje a tvaruje lift-off technikou metalizačná vrstva £ ohmických kontaktov na báze zlata, germánia a niklu.

Podlá obr. 3 je na systéme z obr. 2 dalej vytvořená vrstva £ kontaktovej metalizácie na metalizačnej vrstvě £ ohmických kontaktov.

Nasledovná technologická operácia pozostáva z tvarovania vrstvy £ kontaktovej metalizácie na báze titánu a zlata.

Podlá obr. 4 je systém z obr. 3 umiestnený v žíhacej peci.

Uvedené metalizačná vrstvy 3, £ a vrstva £ kontaktovej metalizácie sa v ostatnej technologickej operácii žíhajú v redukčnej atmosféře vodíka pri teplote 400 až 520 °C s rýchosťou ohřevu 20 až 100 °C/s a následné ochladzujú s rýchlosťou aspoň 50 °C/s. Uvedeným žíháním prebieha proces zlievania ohmických kontaktov a súčasne sa tiež formujú vlastnosti Schottkyho hradlovéj bariéry.

Vynálezu móže nájsť široké priemyselné využitie najmá pri výrobě diskrétnych tranzistorov typu MESFET na aktívnych vrstvách arzenidu gália. Móže byť využitý taktiež pri výrobě analogových, ako aj logických integrovaných obvodov.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Spósob výroby elektrod tranzistorov typu MESFET na aktívnej vrstvě arzenidu gália pozostávajúci z depozície a tvarovania metalizačnej vrstvy ohmických kontaktov na báze zlata, germánia a niklu a Schottkyho metalizačnej vrstvy hradla na báze titánu, platiny a zlata, vyznačujúci sa tým, že obidve metalizačné vrstvy (3, 4) ohmických kontaktov a hradla sa žíhajú v redukčnej atmosféře vodíka pri teplote 400 až 520 °C s rýchlosťou ohřevu 20 až 100 °C.s ¹ a následné ochladzujú rýchlosťou aspoň 50 °C.s T