陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管，涉及肖特基二極管技術(shù)領(lǐng)域。所述二極管包括肖特基二極管本體，所述肖特基二極管本體包括四個(gè)以上連成一串的肖特基二極管結(jié)，每個(gè)肖特基二極管結(jié)包括陽(yáng)極結(jié)和陰極，所述肖特基二極管結(jié)中陽(yáng)極結(jié)的長(zhǎng)度從中間向兩邊逐漸遞減。由于在電磁場(chǎng)能量較強(qiáng)的區(qū)域二極管陽(yáng)極結(jié)尺寸較大，而電磁場(chǎng)能量較弱的區(qū)域二極管陽(yáng)極結(jié)尺寸小，用于倍頻時(shí)不易燒毀，可以改善二極管的耐用性。
【專利說(shuō)明】
陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及肖特基二極管技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]廣義太赫茲(THz)波是指頻率在0.1-1OTHz范圍內(nèi)的電磁波，其中ITHz =1000GHz。THz波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置，THz技術(shù)是國(guó)際科技界公認(rèn)的一個(gè)非常重要的交叉前沿領(lǐng)域。
[0003]在THz頻率低端范圍內(nèi)，通常采用半導(dǎo)體器件倍頻方法獲得固態(tài)源。該方法是將毫米波通過(guò)非線性半導(dǎo)體器件倍頻至THz頻段，具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于調(diào)節(jié)、壽命長(zhǎng)，波形可控，常溫工作等優(yōu)點(diǎn)。目前短波長(zhǎng)亞毫米波、THz固態(tài)源主要依靠倍頻的方式獲得。利用肖特基二極管器件實(shí)現(xiàn)高效倍頻不僅電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、倍頻效率較高，還兼有振蕩源具有的較高輸出功率、倍頻放大鏈高頻率穩(wěn)定度、低相位噪聲的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)肖特基二極管器件可穩(wěn)定工作于30GHz?3000GHz整個(gè)毫米波及亞毫米波頻段。目前先進(jìn)的變?nèi)荻O管(RAL和VDI等研究機(jī)構(gòu)生產(chǎn))已經(jīng)可以工作于3.1THz，具有良好的連續(xù)波功率和效率。因此肖特基二極管高效倍頻技術(shù)非常適于高性能的毫米波、亞毫米波、THz系統(tǒng)，是一種極具研究、應(yīng)用價(jià)值的THz頻率源技術(shù)。由于具有極小的結(jié)電容和串聯(lián)電阻，高的電子漂移速度，平面GaAs肖特基二極管已經(jīng)在THz頻段上得到了廣泛的應(yīng)用，是THz技術(shù)領(lǐng)域中核心的固態(tài)電子器件。
[0004]目前常用的太赫茲倍頻二極管主要有單管多芯結(jié)構(gòu)，也就是每個(gè)二極管有4個(gè)肖特基結(jié)或者6個(gè)肖特基結(jié)，每個(gè)二極管結(jié)的陽(yáng)極尺寸都是相同的。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，經(jīng)常出現(xiàn)二極管的燒毀現(xiàn)象。由于肖特基二極管一般要配合石英電路使用，在石英電路中，太赫茲的橫面電磁場(chǎng)分布實(shí)際不是均勻的，而是靠近中央?yún)^(qū)域電磁場(chǎng)較強(qiáng)，而遠(yuǎn)離中央?yún)^(qū)域的電磁場(chǎng)較弱。由于電磁場(chǎng)分布不均，而肖特基二極管陽(yáng)極尺寸相同，導(dǎo)致肖特基二極管實(shí)際承載功率不同，對(duì)于靠近中央?yún)^(qū)域的肖特基二極管結(jié)最有可能燒毀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管，所述肖特基二極管的陽(yáng)極結(jié)尺寸從中間向兩端遞減，充分考慮電磁場(chǎng)的橫向分布，用于倍頻時(shí)不易燒毀，可以改善二極管的耐用性。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管，包括肖特基二極管本體，所述肖特基二極管本體包括四個(gè)以上連成一串的肖特基二極管結(jié)，每個(gè)肖特基二極管結(jié)包括陽(yáng)極結(jié)和陰極，其特征在于:所述肖特基二極管結(jié)中陽(yáng)極結(jié)的尺寸從中間向兩邊逐漸遞減。
[0007]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:每個(gè)肖特基二極管結(jié)包括半絕緣GaAs襯底，所述半絕緣GaAs襯底的上表面設(shè)有重?fù)诫sGaAs層，所述半絕緣GaAs襯底的上表面還設(shè)有鈍化層，所述鈍化層將所述重?fù)诫sGaAs層分成左右兩部分，每個(gè)所述重?fù)诫sGaAs層的上表面為階梯狀，其中靠近所述肖特基二極管結(jié)內(nèi)部的臺(tái)階面相對(duì)于外側(cè)的臺(tái)階面較高，較高的臺(tái)階面上設(shè)有低摻雜GaAs層，較低的臺(tái)階面上設(shè)有歐姆接觸金屬層，所述歐姆接觸金屬層的上表面設(shè)有金屬加厚層，其中的一個(gè)所述低摻雜GaAs層的上表面設(shè)有肖特基接觸金屬層，所述肖特基接觸金屬層以外的低摻雜GaAs層上設(shè)有二氧化硅層，所述肖特基接觸金屬層與位于另一側(cè)的金屬加厚層之間通過(guò)空氣橋連接。
[0008]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述鈍化層的制作材料為氮化硅。
[0009]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述歐姆接觸金屬層的制作金屬自下而上為Ni/Au/Ge/Ni/Au。
[0010]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述肖特基接觸金屬層的制作金屬自下而上為Ti/Pt/Au。
[0011 ]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述太赫茲倍頻肖特基二極管包括6個(gè)肖特基二極管結(jié)，自中間焊盤向兩端延伸各有3個(gè)肖特基二極管結(jié)，其中靠近中央焊盤的兩個(gè)二極管結(jié)中陽(yáng)極結(jié)的尺寸最大，向兩端延伸的肖特基二極管結(jié)上的陽(yáng)極結(jié)的尺寸依次減小。
[0012]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:6個(gè)陽(yáng)極結(jié)的長(zhǎng)度自左向右為2微米、4微米、6微米、6微米、4微米、2微米。
[0013]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:所述肖特基二極管自中間到兩端二極管的陽(yáng)極結(jié)尺寸是不同的，由于在電磁場(chǎng)能量較強(qiáng)的區(qū)域二極管陽(yáng)極結(jié)尺寸較大，而電磁場(chǎng)能量較弱的區(qū)域二極管陽(yáng)極結(jié)尺寸小，用于倍頻時(shí)不易燒毀，可以改善二極管的耐用性。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是一種陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中A-A向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
其中:1、鈍化層2、二氧化娃層3、歐姆接觸金屬層4、金屬加厚層5、半絕緣GaAs襯底
6、重?fù)诫sGaAs層7、低摻雜GaAs層8、肖特基接觸金屬層9、空氣橋。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0016]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0017]如圖1-2所示，本發(fā)明公開了一種陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管，包括肖特基二極管本體，所述肖特基二極管本體包括四個(gè)以上連成一串的肖特基二極管結(jié)，每個(gè)肖特基二極管結(jié)包括陽(yáng)極結(jié)和陰極，所述肖特基二極管結(jié)中陽(yáng)極結(jié)的尺寸從中間向兩邊逐漸遞減。
[0018]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中所述的陽(yáng)極結(jié)的尺寸是指附圖1中所看到的每個(gè)小圓圈的直徑，在附圖2中是指肖特基接觸金屬層上表面圓圈的直徑。
[0019]以附圖1進(jìn)行說(shuō)明，自中間焊盤向兩端各有3個(gè)肖特基二極管結(jié)，其中靠近中央焊盤的兩個(gè)肖特基二極管結(jié)的陽(yáng)極結(jié)的尺寸最大，向兩端延伸的肖特基二極管結(jié)的陽(yáng)極結(jié)的尺寸依次減小，以應(yīng)用于200GHz的倍頻二極管為例，6個(gè)陽(yáng)極結(jié)的長(zhǎng)度自左向右可以為2微米、4微米、6微米、6微米、4微米、2微米。
[0020]每個(gè)肖特基二極管結(jié)包括半絕緣GaAs襯底5，所述半絕緣GaAs襯底5的上表面設(shè)有重?fù)诫sGaAs層6，所述半絕緣GaAs襯底5的上表面還設(shè)有鈍化層I，所述鈍化層I的制作材料可以為氮化硅。所述鈍化層I將所述重?fù)诫sGaAs層6分成左右兩部分，每個(gè)所述重?fù)诫sGaAs層6的上表面為階梯狀，其中靠近所述肖特基二極管結(jié)內(nèi)部的臺(tái)階面相對(duì)于外側(cè)的臺(tái)階面較高，較高的臺(tái)階面上設(shè)有低摻雜GaAs層7，較低的臺(tái)階面上設(shè)有歐姆接觸金屬層3，所述歐姆接觸金屬層3的制作金屬自下而上可以為Ni/Au/ Ge/Ni/Au。所述歐姆接觸金屬層3的上表面設(shè)有金屬加厚層4，其中的一個(gè)所述低摻雜GaAs層7的上表面設(shè)有肖特基接觸金屬層8，所述肖特基接觸金屬層8的制作金屬自下而上可以為Ti/Pt/Au。所述肖特基接觸金屬層8以外的低摻雜GaAs層7上設(shè)有二氧化硅層2，所述肖特基接觸金屬層8與位于另一側(cè)的金屬加厚層4之間通過(guò)空氣橋8連接。
[0021]本發(fā)明所述的太赫茲肖特基二極管可通過(guò)成熟的肖特基二極管加工工藝實(shí)現(xiàn)，包括陰極歐姆接觸、陽(yáng)極肖特基金屬蒸發(fā)，空氣橋連接以及隔離槽腐蝕，制作鈍化層，正面加工工藝完成后，進(jìn)行背面的減薄及分片，制作出太赫茲肖特基二極管。
[0022]所述肖特基二極管自中間到兩端二極管的陽(yáng)極結(jié)尺寸是不同的，由于在電磁場(chǎng)能量較強(qiáng)的區(qū)域二極管陽(yáng)極結(jié)尺寸較大，而電磁場(chǎng)能量較弱的區(qū)域二極管陽(yáng)極結(jié)尺寸小，用于倍頻時(shí)不易燒毀，可以改善二極管的耐用性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管，包括肖特基二極管本體，所述肖特基二極管本體包括四個(gè)以上連成一串的肖特基二極管結(jié)，每個(gè)肖特基二極管結(jié)包括陽(yáng)極結(jié)和陰極，其特征在于:所述肖特基二極管結(jié)中陽(yáng)極結(jié)的長(zhǎng)度從中間向兩邊逐漸遞減。2.如權(quán)利要求1所述的陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管，其特征在于:每個(gè)肖特基二極管結(jié)包括半絕緣GaAs襯底(5)，所述半絕緣GaAs襯底(5)的上表面設(shè)有重?fù)诫sGaAs層(6)，所述半絕緣GaAs襯底(5)的上表面還設(shè)有鈍化層(1)，所述鈍化層(I)將所述重?fù)诫sGaAs層(6)分成左右兩部分，每個(gè)所述重?fù)诫sGaAs層(6)的上表面為階梯狀，其中靠近所述肖特基二極管結(jié)內(nèi)部的臺(tái)階面相對(duì)于外側(cè)的臺(tái)階面較高，較高的臺(tái)階面上設(shè)有低摻雜GaAs層(7)，較低的臺(tái)階面上設(shè)有歐姆接觸金屬層(3)，所述歐姆接觸金屬層(3)的上表面設(shè)有金屬加厚層(4)，其中的一個(gè)所述低摻雜GaAs層(7)的上表面設(shè)有肖特基接觸金屬層(8)，所述肖特基接觸金屬層(8)以外的低摻雜GaAs層(7)上設(shè)有二氧化硅層(2)，所述肖特基接觸金屬層(8)與位于另一側(cè)的金屬加厚層(4)之間通過(guò)空氣橋(9)連接。3.如權(quán)利要求2所述的陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管，其特征在于:所述鈍化層(I)的制作材料為氮化硅。4.如權(quán)利要求2所述的陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管，其特征在于:所述歐姆接觸金屬層(3)的制作金屬自下而上為Ni/Au/ Ge/Ni/Au。5.如權(quán)利要求2所述的陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管，其特征在于:所述肖特基接觸金屬層(8)的制作金屬自下而上為Ti/Pt/Au。6.如權(quán)利要求1所述的陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管，其特征在于:所述太赫茲倍頻肖特基二極管包括6個(gè)肖特基二極管結(jié)，自中間焊盤向兩端延伸各分布3個(gè)肖特基二極管結(jié)，其中靠近中央焊盤的兩個(gè)二極管結(jié)中陽(yáng)極結(jié)的尺寸最大，向兩端延伸的肖特基二極管結(jié)上的陽(yáng)極結(jié)的尺寸依次減小。7.如權(quán)利要求6所述的陽(yáng)極結(jié)尺寸各異的太赫茲倍頻肖特基二極管，其特征在于:6個(gè)陽(yáng)極結(jié)的長(zhǎng)度自左向右為2微米、4微米、6微米、6微米、4微米、2微米。
【文檔編號(hào)】H01L29/872GK105826400SQ201610347783
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】王俊龍, 馮志紅, 楊大寶, 梁士雄, 張立森, 趙向陽(yáng), 邢東
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所