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1、(10)申请公布号 CN 102800609 A (43)申请公布日 2012.11.28 CN 102800609 A *CN102800609A* (21)申请号 201210335699.8 (22)申请日 2012.09.11 H01L 21/66(2006.01) (71)申请人 中国科学院微电子研究所 地址 100029 北京市朝阳区北土城西路 3 号 (72)发明人 杨成樾 周静涛 金智 (74)专利代理机构 北京市德权律师事务所 11302 代理人 刘丽君 (54) 发明名称 肖特基二极管空气桥制备的监控方法 (57) 摘要 本发明公布了肖特基二极管空气桥制作的图 形监控方法，。
2、 该方法是在制备空气桥抗腐蚀掩模 的同时， 制备出与空气桥桥宽相对应的包含至少 两个条形抗腐蚀掩模的长栅条结构掩模， 在腐蚀 制备空气桥的过程中只需通过显微镜观测栅条掩 模结构下的外延材料腐蚀形貌， 即可准确的判断 出肖特基二极管空气桥的制备进程。本发明是一 种非破坏性监控方法， 操作简单且对加工设备能 力要求低。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 肖特基二极管空气桥制备的监控方法 , 其特征在于 , 包含 ： 在制备空气桥。
3、抗腐蚀掩模的同时,制备条形抗腐蚀掩模,用于监控空气桥抗腐蚀掩模 下外延材料的侧向腐蚀情况， 并控制空气桥抗腐蚀掩模下外延材料的侧向腐蚀与用于监控 的条形抗腐蚀掩模下外延材料的侧向腐蚀速率相等。 2.如权利要求1所述的肖特基二极管空气桥制备的监控方法,其特征在于,所述条形 抗腐蚀掩模至少包含两条， 同时其宽度大于或等于空气桥抗腐蚀掩模的宽度。 3.如权利要求1或2所述的肖特基二极管空气桥制备的监控方法,其特征在于,所述 条形抗腐蚀掩模是用在显微镜下透明的耐腐蚀材料制成的。 4.如权利要求1或2所述的肖特基二极管空气桥制备的监控方法,其特征在于,所述 条形抗腐蚀掩模是用光刻胶制成的。 5.如权利要。
4、求1或2所述的肖特基二极管空气桥制备的监控方法,其特征在于,所述 条形抗腐蚀掩模的长度大于所述空气桥的长度。 权 利 要 求 书 CN 102800609 A 2 1/3 页 3 肖特基二极管空气桥制备的监控方法 技术领域 0001 本发明涉及半导体加工工艺中的监控方法， 特别涉及一种在肖特基二极管空气桥 的制备工艺过程中， 可以实现非破坏性的图形监控方法。 背景技术 0002 肖特基二极管是常温下很好的低噪声器件， 其肖特基势垒是由金属与半导体接触 形成， 由于功函数的差别， 在半导体表面向体内延伸的空间电荷区形成表面势垒， 在外加偏 压下形成非线性伏安特性。 在半导体内电荷的输运过程主要是。
5、热激发的多数载流子， 因此， 肖特基二极管电荷储存效应和反向恢复时间极小， 频率特性高于 PN 结器件， 伏安特性曲线 正向陡直、 串联电阻小， 反向漏电流小， 是太赫兹波段的最重要器件之一。 通常， 为了进一步 减小寄生电容， 肖特基二极管需要开发以空气桥作为引线间介质的空气桥工艺， 从而最大 限度的降低引线寄生电容。由于腐蚀深度较大 （约达到 3um） ， 形成晶圆表面微观起伏， 给工 艺精度带来一定影响， 同时侧向腐蚀难以避免， 加之器件本身尺寸很小， 这使得空气桥在制 作时不能一味通过增加腐蚀时间来保证空气桥的形成， 而要在制备空气桥工艺时采取有效 的监控侧向腐蚀程度的手段。在适当的腐。
6、蚀时间里 , 既能够控制腐蚀形貌从而降低对器件 本身的影响， 又可以在此基础上实现电极之间的空气桥链接。而这种监控手段大多是采用 陪片或是扫描电镜监控。 0003 但是上述监控手段各有自己的不足 ： 采用陪片方案， 太赫兹波段的肖特基二极管 一般采用 InP 衬底上生长外延结构制作而成， 使用与正式片一样结构的外延陪片无疑增加 了制作成本 ； 采用扫描电镜监控可以避免上述问题， 但是因为空气桥掏空与否的监控需要 进行端面观察， 受限于绝大多数扫描电镜景深和腔体大小， 需要从正式片上切割出尺寸较 小的样品， 这就使得扫描电镜监控手段是一种破坏性方法对成品率和后续工艺有不小的影 响， 而且扫描电镜。
7、是一种比较昂贵的测试设备， 这无疑增加了对工艺保证能力的要求。 发明内容 0004 本发明提供的肖特基二极管空气桥制备的监控方法 , 解决了现有技术中肖特基 二极管空气桥腐蚀过程中常用的监控方法， 或需要陪片则增加了成本， 或具有破坏性则降 低了成品率， 且给后续工艺造成不便的的问题， 本方法是一种具有非破坏性的图形监控方 案， 可以在不过多增加腐蚀时间的条件下实现肖特基二极管空气桥的制备。 0005 为解决上述技术问题， 本发明提供了肖特基二极管空气桥制备的监控方法 , 包 含 ： 0006 在制备空气桥抗腐蚀掩模的同时,制备条形抗腐蚀掩模,用于监控空气桥抗腐蚀 掩模下外延材料的侧向腐蚀情况。
8、， 在相同的腐蚀环境下空气桥抗腐蚀掩模下外延材料的侧 向腐蚀与用于监控条形抗腐蚀掩模下外延材料的侧向腐蚀速率相等。其中 , 所述条形抗腐 蚀掩模至少包含两条， 同时其宽度大于或等于空气桥抗腐蚀掩模的宽度 , 并且是采用在显 微镜下透明的耐腐蚀材料制成的， 例如该耐腐蚀材料是光刻胶。 说 明 书 CN 102800609 A 3 2/3 页 4 0007 本发明提供的监控方法， 不需要特别的设备， 即可以实时的判断出肖特基二极管 空气桥的制备进程， 降低了工艺难度和对加工设备能力的要求 ； 同时因为不需要破坏衬底 材料， 因此可以提高衬底的使用面积， 增加有效管芯的数量， 同时， 因为衬底整体没。
9、有受到 破坏因此在后续工艺过程中还可以使用标准加工手段。 附图说明 0008 图 1 为具有空气桥结构的肖特基二极管结构示意图 ； 0009 图 2 为在使用本发明实施例提供的肖特基二极管空气桥制备的监控方法时制作 的抗腐蚀掩模结构示意图 ； 0010 图 3 为使用本发明实施例提供的方法在腐蚀开始时的初始衬底形貌示意图 ； 0011 图 4 为使用本发明实施例提供的方法在腐蚀一定时间后的衬底形貌示意图。 具体实施方式 0012 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚明白， 以下结合具体实施例， 并参照 附图， 对本发明进一步详细说明。 0013 本发明实施例提供的肖特基二极管空气桥制备的。
10、监控方法， 采取了如下的技术方 案 ： 在制备肖特基二极管空气桥的腐蚀工艺中改进了抗腐蚀掩模图形， 即在抗腐蚀掩模版 图形中， 增加包含一组不同线宽的条形抗腐蚀掩模的栅状图形结构， 该栅状图形的线宽与 肖特基二极管空气桥的桥宽相对应， 并有一个或几个略大于空气桥桥宽， 同时该掩模图形 中的条形掩模的长度要长于肖特基二极管空气桥的桥长度， 且如果器件图形拓扑结构不受 影响的条件下， 该条形掩模越长越好。 经光刻和显影后， 在外延衬底上形成与设计掩模结构 相对应的光刻胶抗腐蚀掩模， 将具有该光刻胶掩模的外延衬底投入腐蚀液中开始肖特基二 极管空气桥的制作。 在腐蚀过程中该栅状图形结构与肖特基二极管的。
11、空气桥处于同一腐蚀 溶液中， 且所有腐蚀过程同时开始同时结束。因此， 可以认为具有基本一致的腐蚀速率。若 某一宽度的条形掩模下的外延材料被侧向腐蚀掏空， 则与之对应桥宽的肖特基二极管空气 桥也可认为被侧向腐蚀掏空。又因为光刻胶是透明胶体可以在显微镜下观察出， 所以腐蚀 一段时间后取出衬底片， 通过在显微镜下观测栅状掩模图形下衬底外延材料形貌的变化， 即可准确的判断出肖特基二极管空气桥下外延材料的腐蚀情况， 即实现了对肖特基二极管 空气桥制备的非破坏性实时监控。 0014 图 1 给出了一个以空气桥连接的肖特基二极管结构示意图， 衬底 103 一般为 GaAs 或 InP， 在 103 上生长肖。
12、特基二极管外延层， 通过光刻、 金属化、 合金等工艺分别制作出欧姆 接触电极101和肖特基接触区104， 其中肖特基接触区又通过金属空气桥结构102与肖特基 电极 104 相连形成肖特基二极管。 0015 其中， 空气桥是通过腐蚀金属桥下的外延材料制作实现的。如图 2 所示， 为了在腐 蚀过程中保护欧姆接触电极和肖特基接触电极， 需要一层抗腐蚀保护层。欧姆电极和肖特 基电极的保护图形如201， 其分别能够覆盖整个欧姆电极和肖特基电极区域。 而为了判断空 气桥金属下的腐蚀情况， 在制备空气桥抗腐蚀掩模保护层的同时， 制备出包含至少两个不 同宽度的条形抗腐蚀掩模的栅状图 202， 其宽度与肖特基二。
13、极管空气桥的桥宽相对应， 并有 一个或几个的宽度略宽于空气桥桥宽， 其长度长于空气桥的桥长。通过光刻显影将该图形 说 明 书 CN 102800609 A 4 3/3 页 5 形貌转移到衬底片上形成一层光刻胶抗腐蚀层。 0016 在腐蚀开始前， 其在显微镜下的形貌如图 3 所示， 302 是已制备的欧姆接触电极和 肖特基接触电极， 301 是其上抗腐蚀光刻胶， 303 是暴露在外的空气桥金属， 304 则是监控用 的包含条形抗腐蚀掩模的栅状图形抗腐蚀光刻胶。经腐蚀液腐蚀一段时间后， 将衬底片取 出并清洗吹干在显微镜下观测， 则会有如图 4 所示形貌， 401、 402、 403 分别是不同宽度。
14、的光 刻胶抗腐蚀掩模图形下的外延材料腐蚀形貌， 其中 401 是较宽的两条条形掩模下的外延材 料形貌， 由于腐蚀时间不够充分， 还有部分材料没有被侧向腐蚀掏空， 因而可以透过光刻胶 观察到清晰的材料缩进的边界纹路 ； 402 是较窄的两条条形掩模下的外延材料形貌， 由于 已经被侧向腐蚀掏空， 光刻胶下将观察不到明显的边界纹路。 通过观察条形掩模401和402 就可以准确地判断出与之宽度相对应的空气桥下的外延材料腐蚀情况。 反复进行腐蚀和观 察， 特别是当宽于空气桥的条形掩模下观察不到外延材料边界时， 就可以判定空气桥已制 作完成。 0017 结合上述关于本发明技术方案的说明， 本发明可以带来如。
15、下有益的改进 ： 本方法 所采用的监控方法， 不需要特别的设备， 即可以实时的判断出肖特基二极管空气桥的制备 进程， 降低了工艺难度和对加工设备能力的要求。 同时因为不需要破坏衬底材料， 因此可以 提高衬底的使用面积， 增加有效管芯的数量， 同时， 因为衬底整体没有受到破坏因此在后续 工艺过程中还可以使用标准加工手段。 0018 最后所应说明的是， 以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照实例对本发明进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明 的技术方案进行修改或者等同替换， 而不脱离本发明技术方案的精神和范围， 其均应涵盖 在本发明的权利要求范围当中。 说 明 书 CN 102800609 A 5 1/2 页 6 图 1 图 .2 说 明 书 附 图 CN 102800609 A 6 2/2 页 7 图 3 图 .4 说 明 书 附 图 CN 102800609 A 7 。