一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器及其制备方法与应用。所述结构自下而上依次为Al衬底、非掺杂Al

【技术实现步骤摘要】
一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于整流器
，具体涉及一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]35GHz毫米波整流器作为空间无线能量传输系统中必不可少的一部分，在卫星系统、航空航天飞行器、家用电器等军事、民用领域都有着广泛的应用。GaN作为第三代半导体，具备击穿电压高、禁带宽度大、导热率高、电子饱和速率高、载流子迁移率高等特点，所以在35GHz毫米波整流器的制备方面有着巨大潜力。在高频下，散热能力对于整流器的性能影响极大。Al的导热系数大，有237W/mK，且与AlGaN/GaN外延层的晶格失配比很小，因此是AlGaN/GaN35GHz毫米波整流器的理想衬底。目前利用PLD法在Al衬底上生长AlGaN大多采用脉冲激光烧蚀GaN靶材，Al衬底受热逸出Al等离子体，进而合成AlGaN；或者直接采用激光烧蚀AlGaN靶材。然而，前者无法在室温下生长，进而限制了AlGaN/GaN异质结的质量，并增大了能耗；而后者由于AlGaN靶材的成本很高，无法做到大规模生产。因此，探索合适的PLD生长方法对于获得高散热能力的AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器来说尤为重要。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器。
[0004]本专利技术的另一目的在于提供上述一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器的制备方法，该方法具有与现有生产手段匹配性高且易于实现的优点。
[0005]本专利技术的再一目的在于提供上述一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器的应用。
[0006]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0007]一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器，其结构自下而上依次为Al衬底、非掺杂Al
x
Ga
1-x
N层和非掺杂GaN层，还包括台面隔离凹槽和肖特基接触电极；所述台面隔离凹槽底部位于非掺杂Al
x
Ga
1-x
N层，一侧与非掺杂GaN层接触，另一侧与肖特基接触电极接触，所述台面隔离凹槽内表面沉积有一层SiN
y
钝化层；所述肖特基接触电极底部位于非掺杂Al
x
Ga
1-x
N层，一侧与台面隔离凹槽接触，另一侧为整流器的侧面，其中x＝0.15～0.2，y＝1.37～1.53。
[0008]优选的，所述非掺杂Al
x
Ga
1-x
N层的厚度为300～320nm，所述非掺杂GaN层的厚度为20～30nm。
[0009]优选的，所述台面隔离凹槽深度为245～255nm；所述肖特基接触电极的厚度为190～200nm。
[0010]优选的，所述台面隔离凹槽底部长为95～105μm，上部长为145～155μm；所述肖特基接触电极底部长为155～165μm，上部长为115～125μm；所述AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器的长为800μm。
[0011]优选的，所述台面隔离凹槽内表面的SiN
y
钝化层的厚度为8～12nm。
[0012]优选的，所述AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器外延片以Al靶材和Ga靶材为原料，利用脉冲激光技术制得。
[0013]更优选的，所述AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器外延片由以下方法制得：室温下，以Al靶材和Ga靶材为原料，利用脉冲激光技术(PLD)在Al衬底上生长非掺杂Al
x
Ga
1-x
N层，再以Ga靶材为原料，利用PLD在非掺杂Al
x
Ga
1-x
N层上生长非掺杂GaN层，得到整流器外延片。
[0014]上述一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)室温下，以Al靶材和Ga靶材为原料，利用脉冲激光技术(PLD)在Al衬底上生长非掺杂Al
x
Ga
1-x
N层，再以Ga靶材为原料，利用PLD在非掺杂Al
x
Ga
1-x
N层上生长非掺杂GaN层，得到整流器外延片，x＝0.15～0.2；
[0016](2)将步骤(1)所得整流器外延片依次置于丙酮、无水乙醇中超声处理，拿出后经去离子水清洗再用氮气吹干；
[0017](3)将肖特基接触图案转移至步骤(2)所得整流器外延片：在步骤(2)所得整流器外延片上均匀旋涂光刻胶，曝光，用显影液清洗使图案显现出来；
[0018](4)利用反应离子刻蚀法，沿步骤(3)所得整流器外延片中的肖特基接触电极图案刻蚀出凹槽，得到肖特基接触电极图案凹槽；
[0019](5)采用蒸镀法将金属沉积到步骤(4)所得整流器外延片的肖特基接触电极图案凹槽中，退火，制得肖特基接触电极；
[0020](6)将步骤(5)所得整流器外延片浸入去胶液后用去离子水冲洗，之后置于丙酮之中超声处理，并用氮气吹干；
[0021](7)将步骤(6)所得整流器外延片上均匀旋涂光刻胶，曝光，用显影液清洗，在整流器外延片表面制备台面隔离图案，再利用反应离子刻蚀法，沿台面隔离图案刻蚀出凹槽；
[0022](8)将步骤(7)所得具有台面隔离图案刻蚀凹槽的整流器外延片放入等离子体增强化学气相沉积设备中，升温并在抽真空后通入载气和反应气体，在整流器外延片表面沉积SiN
y
钝化层，其中y＝1.37～1.53；
[0023](9)通过去胶液浸泡与超声清洗，将步骤(8)所得整流器外延片表面残余光刻胶与SiN
y
去除，只保留台面隔离图案刻蚀凹槽内的SiN
y
，得到AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器。
[0024]优选的，步骤(1)所述脉冲激光技术的激光能量为600mJ。
[0025]优选的，步骤(5)所述金属沉积的环境为真空，其真空度为5
×
10-5
Pa；所述金属为Ni和Au；所述退火的温度为400℃，时间为600min。
[0026]优选的，步骤(6)所述整流器外延片在去胶液中浸泡的时间为63～67min。
[0027]上述一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器的应用。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：
[0029](1)本专利技术所述Al衬底为高导热衬底，而且AlGaN层直接与Al衬底接触；因此，在应用于高频时，产生的大量的热量可以被快速的散出，因此适合高频应用，并且有利于延长整流器使用寿命。
[0030](2)本专利技术所述PLD法生长非掺杂AlGaN层时，采用两束脉冲激光分别烧蚀Al靶材和Ga靶材，产生Al等离子体和Ga等离子体，与N等离子体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器，其特征在于，其结构自下而上依次为Al衬底、非掺杂Al
x
Ga
1-x
N层和非掺杂GaN层，还包括台面隔离凹槽和肖特基接触电极；所述台面隔离凹槽底部位于非掺杂Al
x
Ga
1-x
N层，一侧与非掺杂GaN层接触，另一侧与肖特基接触电极接触，所述台面隔离凹槽内表面沉积有一层SiN
y
钝化层；所述肖特基接触电极底部位于非掺杂Al
x
Ga
1-x
N层，一侧与台面隔离凹槽接触，另一侧为整流器的侧面，其中x＝0.15～0.2，y＝1.37～1.53。2.根据权利要求1所述一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器，其特征在于，所述AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器外延片以Al靶材和Ga靶材为原料，利用脉冲激光技术制得。3.根据权利要求1所述一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器，其特征在于，所述非掺杂Al
x
Ga
1-x
N层的厚度为300～320nm，所述非掺杂GaN层的厚度为20～30nm。4.根据权利要求1所述一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器，其特征在于，所述台面隔离凹槽深度为245～255nm；所述肖特基接触电极的厚度为190～200nm。5.根据权利要求1所述一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器，其特征在于，所述台面隔离凹槽内表面的SiN
y
钝化层的厚度为8～12nm。6.根据权利要求1所述一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器，其特征在于，所述台面隔离凹槽底部长为95～105μm，上部长为145～155μm；所述肖特基接触电极底部长为155～165μm，上部长为115～125μm；所述AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器的长为800μm。7.根据权利要求2所述一种AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器，其特征在于，所述AlGaN/GaN基35GHz毫米波整流器外延片由以下方法制得：室温下，以Al靶材和Ga靶材为原料，利用脉冲激光技术在Al衬底上生长非掺杂Al
x
Ga
1-x
N层，再以Ga靶材为原料，利用PLD在非掺杂Al
x
Ga
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文樑，李国强，杨昱辉，江弘胜，肖一鸣，董文浩，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：