一种空气桥互连条形阳极的准垂直肖特基二极管制造技术

本发明专利技术公开了一种空气桥互连条形阳极的准垂直肖特基二极管，包括半绝缘衬底、高掺杂外延层、低掺杂外延层台面、阴极金属、条形阳极金属、保护介质、阳极加电金属平板和金属空气桥；高掺杂外延层和阳极加电金属平板之间相隔一段间距、均设于所述半绝缘衬底上；低掺杂外延层台面和阴极金属相距一段距离或相接触、均设于所述高掺杂外延层上；条形阳极金属设于所述低掺杂外延层台面上，条形阳极金属与阴极金属之间保持一段间距；金属空气桥位于所述阳极金属和阳极加电金属平板之上，将条形阳极金属和阳极加电金属平板相连接。本发明专利技术通过采用条形阳极结构降低了肖特基二极管串联电阻，提高了截至频率和散热能力。了截至频率和散热能力。了截至频率和散热能力。

【技术实现步骤摘要】
一种空气桥互连条形阳极的准垂直肖特基二极管


[0001]本专利技术涉及的准垂直肖特基二极管，尤其涉及一种空气桥互连条形阳极的准垂直肖特基二极管。

技术介绍

[0002]肖特基二极管由于是多子器件，其与PN结相比具有更高的频率响应特性，同时也具有较低的开启电压。因此肖特基二极管非常适合高频使用，在毫米波亚毫米波以及太赫兹频段内的混频、开关、倍频以及检波等使用场景下发挥重要作用。在结电容一定的情况下，肖特基二极管的导通电阻(也称串联电阻)是影响肖特基二极管性能的关键参数。随着肖特基二极管使用场景的电磁波频率越来越高，受限于当前高频率功率源输出不足，二极管所能获得的功率也越来越小。
[0003]影响准垂直肖特基二极管串联电阻大小的几个因素通常包含低掺杂外延层和高掺杂外延层电子迁移率μ1和μ2，低掺杂外延层和高掺杂外延层的杂浓度N1和N2，低掺杂外延层和高掺杂外延层厚度d1和d2、阳极面积A以及阴极的欧姆接触电阻Rc等。半导体的迁移率是半导体材料的固有特性，通常难以改变，而掺杂浓度和厚度的优化在特定使用场景下起到的效果并不明显。肖特基二极管使用场景的频率越高，对器件尺寸要求也越小，在基于平面工艺的准垂直肖特基二极管设计制备中，当器件尺寸越来越小，其有效的欧姆接触面积Sr也越来越小这就导致欧姆接触电阻Rc所贡献的串联电阻越大。此外器件越来越小会使电流较为集中于小尺寸阳极处从而使产热较为集中，从而降低肖特基二极管的功率负载能力。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种串联电阻小、电流分布广以及引入寄生电容小的空气桥互连条形阳极的准垂直肖特基二极管。
[0005]技术方案：本专利技术的准垂直肖特基二极管，包括半绝缘衬底、高掺杂外延层、低掺杂外延层台面、阴极金属、条形阳极金属、保护介质、阳极加电金属平板和金属空气桥；高掺杂外延层和阳极加电金属平板之间相隔一段间距、均设于所述半绝缘衬底上；低掺杂外延层和阴极金属相距一段距离或相接触、均设于所述高掺杂外延层上；条形阳极金属设于所述低掺杂外延层上，条形阳极金属与阴极金属之间保持一段间距；金属空气桥位于所述阳极金属和阳极加电金属平板之上，将条形阳极金属和阳极加电金属平板相连接；高掺杂外延层的表面和低掺杂外延层的表面均被阴极金属覆盖，所述保护介质覆盖部分阴极金属表面；金属空气桥分别与阴极金属、半绝缘衬底之间存在间隙。
[0006]进一步，半绝缘衬底的厚度为3μm～100μm；所述高掺杂外延层厚度为0.5μm～3μm；所述加电金属平板厚度为0.5μm～5μm；所述低掺杂外延层台面厚度为50nm～500nm；所述阴极金属厚度为0.3μm～2μm；所述金属空气桥厚度为0.3μm～4μm。
[0007]条形阳极金属为数量不等的条形结构，排列方式为平行排列或环绕形式排列，厚
度为 0.3μm～2μm，长宽比大于2；各阳极金属间距在5μm～30μm之间。
[0008]进一步，保护介质选用氮化硅或二氧化硅，厚度为10nm～500nm；半绝缘衬底选用GaAs、或GaN、或SiC、或Si、或InP、或金刚石、或蓝宝石；所述高掺杂外延层和低掺杂外延层选用GaAs、或AlGaAs、或GaN、或AlGaN、或SiC、或Si、或InGa、或InP。
[0009]本专利技术与现有技术相比，其显著效果如下：1、与圆形阳极相比，在相同阳极面积下将阳极设计成一条或多条的条形结构能增加阳极的周长面积比，理论上不改变结电容的大小； 2、阳极面积一定的情况下增加阳极周长，在阴极金属包围阳极的设计下能增加阴极的有效欧姆接触面积，从而降低欧姆接触电阻；3、条形阳极通过金属空气桥互联不增加寄生电容； 4、与圆形阳极相比，条形阳极尤其是多个条形阳极能增加阳极的分布区域，更有利于散热； 5、更大的周长面积比的阳极能拓宽电流分布路径，减轻电流集边效应的的影响。
附图说明
[0010]图1(a)为本专利技术的准垂直肖特基二极管的总俯视图、 (b)为A
‑
A的剖视图、(c)为B
‑
B的剖视图；
[0011]图2为本专利技术的半导体衬底上高掺杂外延层和低掺杂外延层的截面图；
[0012]图3(a)为在图2基础上去除阳极区以外的低掺杂外延层后的俯视图、 (b)为C
‑
C剖视图、(c)为D
‑
D剖视图；
[0013]图4(a)为在图3基础上完成制备阴极金属后的俯视图、 (b)为E
‑
E剖视图、(c)为F
‑
F剖视图；
[0014]图5(a)为在图4基础上完成制备条形阳极金属后的俯视图、 (b)为G
‑
G剖视图、(c)为H
‑
H剖视图；
[0015]图6(a)为在图5基础上完成高掺杂外延层刻蚀后的俯视图、 (b)为I
‑
I剖视图、(c)为K
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K剖视图；
[0016]图7(a)为在图6基础上完成阳极加电平板金属制备后的俯视图、 (b)为P
‑
P剖视图、(c)为M
‑
M剖视图；
[0017]图8(a)为在图7基础上完成空气桥互联后的俯视图、 (b)为N
‑
N剖视图、(c)为P
‑
P剖视图。
具体实施方式
[0018]下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细描述。
[0019](一)结构组成
[0020]如图1所示为本专利技术的空气桥互连条形阳极的肖特基二极管，包括半绝缘衬底1、高掺杂外延层2、低掺杂外延层3、阴极金属4、条形阳极金属5、保护介质6、阳极加电金属平板7和金属空气桥8；高掺杂外延层2形成在半绝缘衬底1上，低掺杂外延层3形成在高掺杂外延层2表面，条形阳极金属5形成在低掺杂外延层3表面，保护介质6形成在阴极金属4和低掺杂外延层3表面，阳极加电金属平板7形成在半绝缘衬底1表面的。
[0021]阴极金属4形成在高掺杂外延层2表面且与低掺杂外延层3台面侧壁基础/或相距一定距离；条形阳极5和阳极加电金属平板7通过金属空气桥8互联；条形阳极金属5和阴极金属4的边缘处被保护介质6覆盖；保护介质6可以是SiO2、SiNx、Al2O3中的一种介质或多种
复合介质；阳极加电金属平板7与阴极金属4相距一段距离；金属空气桥8将条形阳极金属5和阳极加电金属平板7连接在一起。
[0022](二)制备工艺
[0023]根据本专利技术的空气桥互连条形阳极的肖特基二极管的先后制备顺序，按图2到图8的顺序制备过程如下：
[0024]图2是制备器件的半导体材料截面图，底部的半绝缘层1的厚度在3μm～100μm之间，半绝缘衬底1可以是GaAs、GaN、SiC、Si、InP、金刚石和蓝宝石中的任一种；半绝缘衬底1上的高掺杂外延层2的厚度在0.5μm～3μm之间；高掺杂外延层2上的低掺杂外延层3 的厚度在50nm～500nm之间。所述高掺杂外延层2和低掺杂外延本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气桥互连条形阳极的准垂直肖特基二极管，其特征在于：包括半绝缘衬底(1)、高掺杂外延层(2)、低掺杂外延层(3)、阴极金属(4)、条形阳极金属(5)、保护介质(6)、阳极加电金属平板(7)和金属空气桥(8)；所述高掺杂外延层(2)和阳极加电金属平板(7)之间相隔一段间距且均设于所述半绝缘衬底(1)上；所述低掺杂外延层(3)和阴极金属(4)相距一段距离或相接触，且均设于所述高掺杂外延层(2)上；所述条形阳极金属(5)设于所述低掺杂外延层(3)上，条形阳极金属(5)与阴极金属(4)之间保持一段间距；所述金属空气桥(8)位于所述条形阳极金属(5)和阳极加电金属平板(7)之上，将条形阳极金属(5)和阳极加电金属平板(7)相连接；所述高掺杂外延层(2)的表面和低掺杂外延层(3)的表面均被阴极金属(4)覆盖，所述保护介质(6)覆盖部分阴极金属(4)表面；所述金属空气桥(8)分别与阴极金属(4)、半绝缘衬底(1)之间存在间隙。2.根据权利要求1所述的空气桥互连条形阳极的准垂直肖特基二极管，其特征在于，所述半绝缘衬底(1)的厚度为3μm～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：代鲲鹏，张凯，范道雨，吴少兵，陈堂胜，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：