一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管及其制作方法技术

技术编号:6864365 阅读:329 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及到微波技术领域,公开了一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管,该二极管包括:半导体绝缘GaAs衬底;在半导体绝缘GaAs衬底上外延生长的重掺杂的N+层;在N+层上外延生长的掺杂浓度呈指数分布的N型层;在指数掺杂的N型层上蒸发肖特基接触的上电极;在N+层上蒸发金属形成欧姆接触的下电极。本发明专利技术同时公开了一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管的制作方法。利用本发明专利技术可以在不改变传统肖特基二极管结构的前提下改变N型层掺杂浓度,提高GaAs肖特基变容二极管变容比,增强非线性,可用于周期性的非线性传输线中,从而提高毫米波,亚毫米波范围内倍频电路的工作频率和输出功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波器件中二极管
,尤其涉及。
技术介绍
肖特基势垒二极管是微波倍频电路中的常用非线性器件,由于肖特基势垒二极管制备过程简单,结构灵活,所以多用于毫米波、亚毫米波范围内的倍频电路上,其工作频率高、输出功率高。传统的肖特基势垒二极管,在N型层采用均勻掺杂。这种掺杂的肖特基变容管变容比小,非线性弱,严重限制了毫米波,亚毫米波范围内倍频电路的工作频率和输出功率。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题有鉴于此,本专利技术的主要目的在于提供,以在不改变肖特基二极管结构的前提下改变N型层掺杂浓度,提高GaAs肖特基变容二极管变容比,增强非线性,提高毫米波,亚毫米波范围内倍频电路的工作频率和输出功率。( 二)技术方案为达到上述目的,本专利技术提供了一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管,包括用于支撑整个GaAs肖特基变容二极管的半导体绝缘GaAs衬底;在半导体绝缘GaAs衬底上外延生长的重掺杂的N+层;在N+层上继续外延生长的指数掺杂的N型层;经过挖岛,隔离两个工艺步骤,在N型层、N+层上形成的台面结构;在N型层上蒸发金属形成的肖特基接触的上电极;以及在N+层上蒸发金属形成的欧姆接触的下电极。上述方案中,所述在指数掺杂的N型层上形成的上电极,采用的金属为Al/Ti/Au。上述方案中,所述N型层的指数掺杂为掺杂浓度N = NQ*eXp(-X/dQ),其中N。= 2el7,d0 = 225nm,x为与材料上表面的距离;可见N+层的上表面处是高掺杂的,N型层与N+ 层交界处为低掺杂的;从表面到半导体体内掺杂浓度满足这个指数分布。上述方案中,所述在N+层上形成的下电极,采用的金属为Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au。为达到上述目的,本专利技术还提供了一种GaAs肖特基变容二极管的制作方法,该方法包括A、在半导体绝缘GaAs衬底上外延生长高掺杂的N+层;B、在N+层上生长指数掺杂的N型层;C、采用湿法刻蚀减小N型层的面积,形成N型层和N+层的台面结构;D、在N+层和N型层上分别蒸发金属,形成欧姆接触和肖特基接触;E、采用湿法刻蚀减小N+层的面积,形成N+层和绝缘衬底的台面结构。上述方案中,该方法进一步包括在整个二极管器件表面淀积氮化硅,采用干法刻蚀淀积的氮化硅打开弓I线窗口。(三)有益效果从上述技术方案可以看出,本专利技术具有以下有益效果1、本专利技术提供的这种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管,N型层采用指数掺杂。 这种结构的变容二极管变容比高,非线性强,有利于毫米波倍频电路输出功率的提高。2、本专利技术提供的这种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管,N型层与N+层形成台面结构,N+层上蒸发金属形成下电极,N型层上蒸发金属形成上电极。上、下电极从同一侧引出,这种结构灵活,易于应用在倍频电路中,且不需要大体积的载体器件。3、本专利技术提供的这种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管,制作简便,有更好的高频特性。附图说明图1为本专利技术选用的N型层的指数掺杂的掺杂浓度与距离表面深度的变化曲线;图2为本专利技术提供的指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管C-V仿真曲线;图3为本专利技术提供的指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管I_V仿真曲线;图4为本专利技术提供的指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管的截面图;图5为本专利技术提供的指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管的俯视图;图6为本专利技术提供的制作GaAs肖特基变容二极管的方法流程图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、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,对本专利技术进一步详细说明。如图4所示,图4为本专利技术提供的GaAs肖特基变容二极管的截面图。所述截面图是沿GaAs肖特基变容二极管下电极两端的垂直于衬底的截面图。该GaAs肖特基二极管包括用于支撑整个GaAs肖特基变容二极管的半导体绝缘GaAs衬底;在半导体绝缘衬底上外延生长的高掺杂N+层,在N+层上继续外延生长的指数掺杂的N型层。经过挖岛,隔离两个工艺步骤,N型层、N+层形成的台面结构;在N型层上蒸发金属形成肖特基接触的上电极;在N+层上蒸发金属形成欧姆接触的下电极。如图5所示,图5为本专利技术提供的GaAs肖特基变容二极管的俯视图。结合图4和图5可知,本专利技术提供的这种二极管是一种台面结构,上、下电极从同一侧被引线引出。这种结构应用在电路中具有很大的灵活性,便于单片集成,节约成本。基于图4和图5所示的GaAs肖特基变容二极管示意图,图6示出了本专利技术提供的制作GaAs肖特基变容二极管的方法流程图,该方法包括以下步骤步骤1、在半绝缘衬底上通过分子束外延的方法生长高掺杂N+层,所掺元素为Si 等IVA族元素,掺杂浓度为1018/cm3量级。步骤2、在N+层上通过分子束外延的方法生长指数掺杂的N型层,掺杂元素为Si 等IVA族元素,掺杂浓度满足指数分布,表面处为浓度最大值,可以为IO1Vcm3量级,N型层与N+层界面处达到最低值可以为1016/cm3。步骤3、采用湿法刻蚀减小N型层的面积,形成N型层和N+层的台面结构;步骤4、在N+层和N型层上分别蒸发形成欧姆接触和肖特基接触。步骤5、采用湿法刻蚀减小N+层的面积,形成N+层和绝缘衬底的台面结构。步骤6、在整个二极管器件表面淀积氮化硅,采用干法刻蚀淀积的氮化硅打开引线窗口。以上所述的具体实施例,对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已,并不用于限制本专利技术,凡在本专利技术的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本专利技术的保护范围之内。权利要求1.一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管,其特征在于,包括用于支撑整个GaAs肖特基变容二极管的半导体绝缘GaAs衬底;在半导体绝缘GaAs衬底上外延生长的重掺杂的N+层;在N+层上继续外延生长的指数掺杂的N型层;经过挖岛,隔离两个工艺步骤,在N型层、N+层上形成的台面结构;在N型层上蒸发金属形成的肖特基接触的上电极;以及在N+层上蒸发金属形成的欧姆接触的下电极。2.根据权利要求1所述的GaAs肖特基变容二极管,其特征在于,所述在指数掺杂的N 型层上形成的上电极,采用的金属为Al/Ti/Au。3.根据权利要求1所述的GaAs肖特基变容二极管,其特征在于,所述N型层的指数掺杂为掺杂浓度N = N0*eXp(-X/d。),其中N0 = 2el7, d0 = 225nm, χ为与材料上表面的距离; N+层的上表面处是高掺杂的,N型层与N+层交界处为低掺杂的,从表面到半导体体内掺杂浓度满足这个指数分布。4.根据权利要求1所述的GaAs肖特基变容二极管,其特征在于,所述在N+层上形成的下电极,采用的金属为Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au。5.一种GaAs肖特基变容二极管的制作方法,其特征在于,该方法包括A、在半导体绝缘GaAs衬底上外延生长高掺杂的N+层;B、在N+层上生长指数掺杂的N型层;C、采用湿法刻蚀减小N型层的面积,形成N型层和N+层的台面结构;D、在N+层和N型层上分别蒸发金属,形成欧姆接触和肖特基接触;E、采用湿法刻蚀减小N+层的面积,形成N+层和绝缘衬底的台面结构。6.根据权利要求5所述的GaAs肖特基变容二极管的制作方法,其特征在于,该方法进一步包括在整个二极管器件表面淀积氮化硅,采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管,其特征在于,包括:用于支撑整个GaAs肖特基变容二极管的半导体绝缘GaAs衬底;在半导体绝缘GaAs衬底上外延生长的重掺杂的N+层;在N+层上继续外延生长的指数掺杂的N型层;经过挖岛,隔离两个工艺步骤,在N型层、N+层上形成的台面结构;在N型层上蒸发金属形成的肖特基接触的上电极;以及在N+层上蒸发金属形成的欧姆接触的下电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:田超杨浩董军荣黄杰张海英
申请(专利权)人:中国科学院微电子研究所
类型:发明
国别省市:11

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