[发明专利]一种NiGe/n-Ge肖特基二极管的制备方法

说明书

本发明涉及一种NiGe/n‑Ge肖特基二极管的制备方法。该方法包括：将Ge片作为衬底，预处理；然后Ge片上长隔离层，光刻出图形，再经过一次光刻；依次蒸镀Al和Ni，然后去除不在图形内的金属；退火，再去除多余的Ni，蒸镀正反电极。该方法可以有效缓解费米能级钉扎效应，降低NiGe/n‑Ge肖特基势垒高度，并且使得NiGe在400℃到600℃保持热稳定性。

技术领域

本发明属于硅基材料与器件领域，特别涉及一种NiGe/n-Ge肖特基二极管的制备方法。

背景技术

锗(Ge)由于超高的电子和空穴迁移率被认为是下一代高迁移率互补金属氧化物半导体(CMOS)器件中具有前景的沟道材料。但是Ge价带附近的费米能级钉扎增加了通过选择具有不同功函数的金属来调节金属和锗之间的势垒高度的难度。同时，金属锗化物也兼容自对准工艺成为很好的源/漏接触、互连的材料，其中NiGe由于低电阻率，低形成温度，低衬底消耗率被认作是最具前景的金属锗化物，然而NiGe在退火温度达到400℃以上时，会出现团聚现象，严重影响器件的性能。

国内外提出使用插入层来调节金属/Ge接触势垒高度，如：J.-Y.Jason Lin等提出使用TiO₂界面层降低金属/n-Ge肖特基势垒高度，R.R.Lieten等人提出使用Ge₃N₄界面层抑制金属/n-Ge的费米能级钉扎，Liu等人提出氟化石墨烯中间层能够有效地缓解Ti/n-Ge的费米能级钉扎，Masaharu Kobayashi等人提出使用超薄的Si₃N₄中间层能调制金属/锗的肖特基势垒高度。

也有报道使用插入层来提高NiGe热稳定性的方法，Shiyang Zhu等人提出使用Ti插入层能使NiGe在450到550℃保持热稳定、Jae-Wook Lee等人提出使用Zr插入层能使NiGe热稳定性提升高550℃、Geon-Ho Shin等人提出使用Co插入层能使NiGe在450到570℃保持热稳定等。

但是在目前现有技术中，国内外并未有人做到使NiGe在400℃到600℃保持热稳定的同时缓解费米能级钉扎效应，降低NiGe/n-Ge的肖特基势垒高度，为此锗基器件的发展还面临着巨大的挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种NiGe/n-Ge肖特基二极管的制备方法，以克服现有技术中锗基器件具有费米能级钉扎效应以及热稳定性不高的缺陷。

本发明还提供一种NiGe/n-Ge肖特基二极管的制备方法，包括：

(1)将Ge片作为衬底，预处理；

(2)在步骤(1)中预处理的Ge片上长隔离层，光刻出图形，再经过一次光刻；

(3)光刻后依次蒸镀Al和Ni，Al的厚度为0.8～1.1nm，Ni的厚度为8～12nm，然后去除不在图形内的金属；

(4)去除不在图形内的金属后退火，再去除多余的Ni，蒸镀正反电极。

优选地，所述步骤(1)中Ge片为：电阻率为0.05-0.25Ωcm的n型(110)的Ge片。

优选地，所述步骤(1)中预处理为：使用循环稀释的的HF清洗Ge片，去除表面原生氧化层，其中HF浓度为0.5～1.5％。

优选地，所述步骤(2)中隔离层为SiO₂，SiO₂厚度为90～110nm。

优选地，所述步骤(2)中长隔离层采用的方法为离子增强化学气相淀积。

优选地，所述步骤(2)中光刻为：用CF₄气体刻蚀暴露的隔离层。

优选地，所述步骤(3)中蒸镀Al和Ni是采用电子束蒸发。