一种低结电容特性太赫兹肖特基二极管及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种低结电容特性太赫兹肖特基二极管及其制作方法。本发明专利技术所提供的肖特基接触金属与材料之间形成的肖特基结对二维电子气有耗尽作用，且刻蚀的半通孔刻蚀至沟道层，并刻蚀断沟道层的二维电子气，通过空气桥连通第一凸面上的肖特基接触金属与第二凸面上的欧姆接触金属，二维电子气与肖特基接触金属之间的正对面积很小，电容非常小，相比肖特基接触金属完全覆盖在材料表面的器件电容小很多，且不会发生电阻的改变，能够获得更高的截止频率；采用该低结电容特性太赫兹肖特基二极管制成的混频倍频器能实现太赫兹波段的频谱接收检测功能，用于优良的太赫兹源及太赫兹接收器。

A THz Schottky Diode with Low Junction Capacitance Characteristic and Its Fabrication Method

【技术实现步骤摘要】
一种低结电容特性太赫兹肖特基二极管及其制作方法
本专利技术涉及半导体芯片太赫兹频段
，特别是涉及一种低结电容特性太赫兹肖特基二极管及其制作方法。
技术介绍
太赫兹肖特基由于其具有强的非线性效应、容易集成、常温工作等特点。当肖特基二极管的截止频率达到太赫兹时，可以实现对高频信号的倍频或混频，可以用作太赫兹信号源和信号检测器。相比较于适用在太赫兹波段的热电子辐射热计，三极管混频器和耿氏二极管这些需要苛刻条件才能正常工作的太赫兹器件，肖特基二极管展现出明显的优势，这是一种能工作在室温下的固态电子器件氮化镓铝AlGaN/氮化镓GaN异质结制成的高电子迁移率晶体管(HighElectronMobilityTransistor，HEMT)二极管具有很小的方块电阻，高的峰值电子速度和饱和电子速度，二维电子气浓度大，电子迁移率高等特点，适用于高功率高频器件。肖特基二极管的截止频率f＝1/2πRsCj0，其中Rs为器件工作在正向偏压下的串联电阻，Cjo为器件在零偏压下的电容。所以，降低串联电阻或者零偏压电容能够提高器件的截止频率；在很多文章专利中，提到了凹槽栅够降低开启电压、提升器件的耐压等作用；但对其电容电压特性却很少有人作研究，由截止频率公式可知，电容越大，截止频率越小，而高截止频率能够应用于混频倍频器，从而实现太赫兹波段的频谱接收检测功能。电容的大小一般与肖特基与材料的接触面积相关，而现有的肖特基二极管的肖特基接触金属完全设于材料的表面，虽然通过减小接触面积能够降低电容，而减小接触面积会缩短肖特基接触周长，周长越短，电流分布越少，电流密度越小，串联电阻越大，因此会增加串联电阻，肖特基二极管的截止频率依旧很小。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低结电容特性太赫兹肖特基二极管及其制作方法，以解决现有的肖特基二极管截止频率低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种低结电容特性太赫兹肖特基二极管，包括：衬底、应力缓冲层、沟道层、凸面以及空气桥；所述衬底、所述应力缓冲层、所述沟道层自下而上依次设置，所述凸面设于所述沟道层的上表面，所述凸面包括第一凸面以及第二凸面；所述第一凸面与所述第二凸面之间设有间隙；所述第一凸面包括第一势垒层以及第一盖帽层；所述第一势垒层设于所述沟道层的上表面，所述第一盖帽层设于所述第一势垒层的上表面；所述第一凸面上刻蚀有半通孔；所述半通孔穿透所述第一势垒层以及所述第一盖帽层，且刻蚀至所述沟道层，并刻蚀断所述沟道层的二维电子气；所述第一盖帽层上涂覆有欧姆接触金属以及肖特基接触金属；所述欧姆接触金属与所述肖特基接触金属之间设有沟道；所述肖特基接触金属还涂覆于所述半通孔的内壁与底部；所述第二凸面包括第二势垒层以及第二盖帽层；所述第二势垒层设于所述沟道层的上表面，所述第二盖帽层设于所述第二势垒层的上表面；所述第二盖帽层上涂覆有欧姆接触金属；所述空气桥为指状空气桥，所述指状空气桥包括固定端以及连接臂；所述固定端与所述连接臂固定连接；所述连接臂上设有连接柱；所述固定端设于所述第二凸面上，所述连接臂延伸至所述第一凸面上，且所述连接柱与所述半通孔相匹配，所述连接臂直接与所述沟道层的二维电子气相接触。可选的，所述空气桥为镂空空气桥。可选的，所述第一凸面上的所述肖特基接触金属的上表面设有第一厚金，所述第二凸面上的所述欧姆接触金属的上表面设有第二厚金；所述第一厚金与所述第二厚金的厚度相同。可选的，所述第二厚金的面积大于所述第一厚金的面积。可选的，所述沟道的深度等于所述第一凸面上肖特基接触金属的厚度；所述沟道内部填充有绝缘的钝化层。可选的，所述肖特基接触金属为镍金属。可选的，所述沟道层为氮化镓沟道层。可选的，所述第一势垒层以及所述第二势垒层均为氮化铝镓势垒层。可选的，所述第一盖帽层以及所述第二盖帽层均为氮化镓盖帽层。一种低结电容特性太赫兹肖特基二极管的制作方法，包括：在衬底上依次涂覆应力缓冲层、沟道层、势垒层与盖帽层；刻蚀所述盖帽层、所述势垒层以及所述沟道层，形成第一凸面和第二凸面；所述第一凸面上刻蚀一个半通孔；在所述第一凸面上蒸镀欧姆接触金属和肖特基接触金属，同时，在所述第二凸面上蒸镀欧姆接触金属；利用光刻胶隔离所述第一凸面上的所述肖特基接触金属和所述欧姆接触金属；电镀加厚所述第一凸面上的肖特基接触金属以及所述第二凸面上的欧姆接触金属；抬离光刻胶，通过空气桥连接所述第一凸面上的肖特基接触金属以及所述第二凸面上的欧姆接触金属，形成低结电容特性太赫兹肖特基二极管。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种低结电容特性太赫兹肖特基二极管及其制作方法，肖特基接触金属与材料接触时有两部分电容存在，在零偏压下，其一为肖特基接触金属与材料表面接触时存在的电容；其二为金属与二维电子气接触时存在的电容。由于本专利技术所提供的肖特基接触金属与材料之间形成的肖特基结对二维电子气有耗尽作用，且刻蚀的半通孔刻蚀至所述沟道层，并刻蚀断所述沟道层的二维电子气，通过空气桥连通第一凸面上的肖特基接触金属与第二凸面上的欧姆接触金属，这样一来，二维电子气与肖特基接触金属之间的正对面积很小，因此电容非常小，此时，金属和材料接触的两部分电容之和即为凹槽肖特基接触的总电容，相比肖特基接触金属完全覆盖在材料表面的器件电容小很多，且不会发生电阻的改变，能够获得更高的截止频率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的低结电容特性太赫兹肖特基二极管剖面图；图2为本专利技术所提供的第一凸面的剖视图；图3为本专利技术所提供的半通孔分布立体图；图4为本专利技术所提供的欧姆接触金属以及肖特基接触金属分布立体图；图5为本专利技术所提供的低结电容特性太赫兹肖特基二极管立体图；图6为本专利技术所提供的空气桥、第一凸面以及第二凸面连接图；图7是本专利技术实施例2所提供的低结电容特性太赫兹肖特基二极管部分剖面结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种低结电容特性太赫兹肖特基二极管及其制作方法，能够在不降低肖特基接触金属与材料的接触面积的前提下，降低电容，从而获得更高的截止频率。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术所提供的低结电容特性太赫兹肖特基二极管剖面图，如图1所示，一种低结电容特性太赫兹肖特基二极管，包括：衬底1、应力缓冲层2、沟道层3、凸面以及空气桥12；所述衬底1、所述应力缓冲层2、所述沟道层3自下而上依次设置，所述凸面设于所述沟道层3的上表面，所述凸面包括第一凸面7以及第二凸面6；所述第一凸面7与所述第二凸面6之间设有间隙；图2为本专利技术所提供的第一凸面7的剖视图，如图2所示，所述第一凸面7包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低结电容特性太赫兹肖特基二极管，其特征在于，包括：衬底、应力缓冲层、沟道层、凸面以及空气桥；所述衬底、所述应力缓冲层、所述沟道层自下而上依次设置，所述凸面设于所述沟道层的上表面，所述凸面包括第一凸面以及第二凸面；所述第一凸面与所述第二凸面之间设有间隙；所述第一凸面包括第一势垒层以及第一盖帽层；所述第一势垒层设于所述沟道层的上表面，所述第一盖帽层设于所述第一势垒层的上表面；所述第一凸面上刻蚀有半通孔；所述半通孔穿透所述第一势垒层以及所述第一盖帽层，且刻蚀至所述沟道层，并刻蚀断所述沟道层的二维电子气；所述第一盖帽层上涂覆有欧姆接触金属以及肖特基接触金属；所述欧姆接触金属与所述肖特基接触金属之间设有沟道；所述肖特基接触金属还涂覆于所述半通孔的内壁与底部；所述第二凸面包括第二势垒层以及第二盖帽层；所述第二势垒层设于所述沟道层的上表面，所述第二盖帽层设于所述第二势垒层的上表面；所述第二盖帽层上涂覆有欧姆接触金属；所述空气桥为指状空气桥，所述指状空气桥包括固定端以及连接臂；所述固定端与所述连接臂固定连接；所述连接臂上设有连接柱；所述固定端设于所述第二凸面上，所述连接臂延伸至所述第一凸面上，且所述连接柱与所述半通孔相匹配，所述连接臂直接与所述沟道层的二维电子气相接触。...

【技术特征摘要】
1.一种低结电容特性太赫兹肖特基二极管，其特征在于，包括：衬底、应力缓冲层、沟道层、凸面以及空气桥；所述衬底、所述应力缓冲层、所述沟道层自下而上依次设置，所述凸面设于所述沟道层的上表面，所述凸面包括第一凸面以及第二凸面；所述第一凸面与所述第二凸面之间设有间隙；所述第一凸面包括第一势垒层以及第一盖帽层；所述第一势垒层设于所述沟道层的上表面，所述第一盖帽层设于所述第一势垒层的上表面；所述第一凸面上刻蚀有半通孔；所述半通孔穿透所述第一势垒层以及所述第一盖帽层，且刻蚀至所述沟道层，并刻蚀断所述沟道层的二维电子气；所述第一盖帽层上涂覆有欧姆接触金属以及肖特基接触金属；所述欧姆接触金属与所述肖特基接触金属之间设有沟道；所述肖特基接触金属还涂覆于所述半通孔的内壁与底部；所述第二凸面包括第二势垒层以及第二盖帽层；所述第二势垒层设于所述沟道层的上表面，所述第二盖帽层设于所述第二势垒层的上表面；所述第二盖帽层上涂覆有欧姆接触金属；所述空气桥为指状空气桥，所述指状空气桥包括固定端以及连接臂；所述固定端与所述连接臂固定连接；所述连接臂上设有连接柱；所述固定端设于所述第二凸面上，所述连接臂延伸至所述第一凸面上，且所述连接柱与所述半通孔相匹配，所述连接臂直接与所述沟道层的二维电子气相接触。2.根据权利要求1所述的低结电容特性太赫兹肖特基二极管，其特征在于，所述空气桥为镂空空气桥。3.根据权利要求1所述的低结电容特性太赫兹肖特基二极管，其特征在于，所述第一凸面上的所述肖特基接触金属的上表面设有第一厚金，所述第二凸面上的所述欧姆接触金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佰君，杨隆坤，王玲龙，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44