毫米波薄膜肖特基二极管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种毫米波薄膜肖特基二极管，所述二极管包括半绝缘GaAs缓冲层，所述半绝缘GaAs缓冲层的上表面的左侧形成有阳极焊盘，所述半绝缘GaAs缓冲层的右侧形成有AlGaAs外延层，所述AlGaAs外延层的上表面形成有GaAs重掺杂层，所述GaAs重掺杂层的上表面的左侧形成有GaAs低掺杂层，所述GaAs重掺杂层上表面的右侧内嵌有阴极欧姆接触，所述阴极欧姆接触的高度高于所述GaAs低掺杂层的高度，所述GaAs低掺杂层的上表面形成有肖特基接触，所述肖特基接触通过空气桥与所述阳极焊盘连接。所述二极管能够提高芯片性能一致性，且寄生参量极小，极大的提升了器件的截止频率和性能。极大的提升了器件的截止频率和性能。极大的提升了器件的截止频率和性能。

【技术实现步骤摘要】
毫米波薄膜肖特基二极管


[0001]本技术涉及肖特基二极管
，尤其涉及一种毫米波薄膜肖特基二极管。

技术介绍

[0002]毫米波是指频率在波长在毫米级的电磁波，对应频率范围是30GHz
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300GHz。毫米波由于工作频率高，对器件有着极高的要求。目前在毫米波的高端频率范围，比如100GHz
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300GHz范围内，该频段的毫米波源和探测主要是基于肖特基二极管来实现。肖特基二极管由于其主要基于肖特基结的热电子发射，且主要依靠电子输运，工作频率可有效工作在整个毫米波电磁波范围内。
[0003]目前毫米波高端频段的肖特基二极管，其衬底厚度都在50微米及以上，较厚的衬底厚度给肖特基二极管带来了极大的寄生参量，包括寄生电容，电阻，电感等。为了降低肖特基二极管的寄生参数，提高肖特基二极管的性能，其中一种有效的方式是可以通过减少肖特基二极管的衬底厚度来降低寄生，提高肖特基二极管的性能。在制作肖特基二极管的工艺流程中，由于背面减薄的过程中，其存在较大的厚度不一致性，严重影响器件的批次一致性。为了提高肖特基二极管的性能，同时改善晶圆内肖特基二极管的批次一致性，需要设计全新的肖特基二极管器件结构，制作中可以工作在毫米波的高性能薄膜肖特基二极管。目前的肖特基二极管，其衬底主要是来自于本身晶圆的衬底。通过设计合适的外延材料结构，可以制作出无衬底结构的肖特基二极管，拥有仅靠外延层材料构成的肖特基二极管器件。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的技术问题是如何提供一种能够提高芯片性能一致性，且寄生参量极小，极大的提升了器件的截止频率和性能的毫米波薄膜肖特基二极管。
[0005]为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：一种毫米波薄膜肖特基二极管，其特征在于：包括半绝缘GaAs缓冲层，所述半绝缘GaAs缓冲层的上表面的左侧形成有阳极焊盘，所述半绝缘GaAs缓冲层的右侧形成有AlGaAs外延层，所述AlGaAs外延层的上表面形成有GaAs重掺杂层，所述GaAs重掺杂层的上表面的左侧形成有GaAs低掺杂层，所述GaAs重掺杂层上表面的右侧内嵌有阴极欧姆接触，所述阴极欧姆接触的高度高于所述GaAs低掺杂层的高度，所述GaAs低掺杂层的上表面形成有肖特基接触，所述肖特基接触通过空气桥与所述阳极焊盘连接；所述肖特基接触包括肖特基接触金属，所述肖特基接触部分采用自下而上的金属层为Ti、Pt和/或Au；所述GaAs半绝缘缓冲层的厚度为2到50微米。
[0006]优选的，所述GaAs重掺杂层掺杂浓度是5e18 cm
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3这个量级，厚度为2微米，由MOCVD设备外延生长。
[0007]优选的，所述GaAs低掺杂层的掺杂浓度为1e17 cm
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3量级，厚度是0.1微米到0.5微米，由MOCVD设备外延生长。
[0008]优选的，所述阴极欧姆接触采用自下而上的金属层为Ti/Al/Ni/Au。
[0009]优选的，AlGaAs外延层，Al的掺杂浓度可以为30%，厚度为2微米，由MOCVD设备外延生长。
[0010]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本技术所述二极管其衬底厚度在50微米以内自由选择，器件只制作在外延层上，器件的厚度由GaAs半绝缘衬底层的厚度来决定，且同一批次内的肖特基二极管的衬底厚度是完全一致的，极大的提高了芯片的性能一致性。肖特基二极管采用无二氧化硅的工艺制作完成，寄生参量极小，极大的提升了器件的截止频率和性能。
附图说明
[0011]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
[0012]图1是本技术实施例所述二极管的结构示意图；
[0013]图2是本技术实施例所述结构中外延材料结构示意图；
[0014]其中：1、半绝缘GaAs缓冲层；2、阳极焊盘；3、AlGaAs外延层；4、GaAs重掺杂层；5、GaAs低掺杂层；6、阴极欧姆接触；7、肖特基接触；8、空气桥；9、GaAs半绝缘衬底。
具体实施方式
[0015]下面结合本技术实施例中的附图，对本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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
[0016]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是本技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0017]如图1所示，本技术实施例公开了一种毫米波薄膜肖特基二极管，所述肖特基二极管主要包括阳极和阴极，阳极焊盘直接制作在肖特基二极管的半绝缘GaAs缓冲层上，阳极焊盘通过空气桥与肖特基接触连接，肖特基基接触包括肖特基接触金属和轻掺杂层的GaAs，在轻掺杂的GaAs层下为重掺杂层的GaAs，在重掺杂的GaAs层上有阴极欧姆接触焊盘，在重掺杂的GaAs层有AlGaAs腐蚀终止层，整个阳极和阴极制作在薄膜“衬底”上，此衬底不来自于晶圆衬底，而是在外延过程中生长的作为薄膜肖特基二极管的支撑“衬底”。
[0018]具体的，如图1所示，所述二极管包括半绝缘GaAs缓冲层1，所述半绝缘GaAs缓冲层1的上表面的左侧形成有阳极焊盘2，所述半绝缘GaAs缓冲层1的右侧形成有AlGaAs外延层3，所述AlGaAs外延层3的上表面形成有GaAs重掺杂层4，所述GaAs重掺杂层4的上表面的左侧形成有GaAs低掺杂层5，所述GaAs重掺杂层4上表面的右侧内嵌有阴极欧姆接触6，所述阴极欧姆接触6的高度高于所述GaAs低掺杂层5的高度，所述GaAs低掺杂层5的上表面形成有肖特基接触7，所述肖特基接触7通过空气桥8与所述阳极焊盘2连接。
[0019]本实施例还公开了一种毫米波薄膜肖特基二极管制备方法，包括如下步骤：
[0020]制作毫米波薄膜肖特基二极管的外延材料结构，进一步的，如图2所示，所述外延材料结构包括GaAs半绝缘衬底9，所述GaAs半绝缘衬底9的上表面形成有第一层AlGaAs外延
层3，所述第一层AlGaAs外延层3的上表面形成有半绝缘GaAs缓冲层1，所述半绝缘GaAs缓冲层1的上表面形成有第二层AlGaAs外延层3，所述第二层AlGaAs外延层3的上表面形成有GaAs重掺杂层4，所述GaAs重掺杂层4的上表面形成有GaAs低掺杂层5。
[0021]图2中半绝缘GaAs缓冲层1的厚度可以为2到50微米，具体厚度本领域的工作人员可根据自己的设计来决定该层的厚度，该层的厚度也直接决定了最后所制作器件的厚度。半绝缘GaAs缓冲层1上为AlGaAs外延层3，Al的掺杂浓度可以为30%，厚度为2个微米，可以由MOCVD设备外延生长；其上为GaAs重掺杂层4，掺杂浓度一般是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种毫米波薄膜肖特基二极管，其特征在于：包括半绝缘GaAs缓冲层（1），所述半绝缘GaAs缓冲层（1）的上表面的左侧形成有阳极焊盘（2），所述半绝缘GaAs缓冲层（1）的右侧形成有AlGaAs外延层（3），所述AlGaAs外延层（3）的上表面形成有GaAs重掺杂层（4），所述GaAs重掺杂层（4）的上表面的左侧形成有GaAs低掺杂层（5），所述GaAs重掺杂层（4）上表面的右侧内嵌有阴极欧姆接触（6），所述阴极欧姆接触（6）的高度高于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海森，王俊龙，杨明宣，金雷，
申请(专利权)人：深圳市承恩热视科技有限公司，
类型：新型
国别省市：