太赫兹肖特基二极管制造技术

本发明专利技术提供了一种太赫兹肖特基二极管，包括砷化镓半导体衬底、在砷化镓半导体衬底上依次形成的高浓度掺杂砷化镓层和低浓度掺杂砷化镓层、形成在高浓度掺杂砷化镓层上的欧姆接触阴极和欧姆接触金属、形成在低浓度掺杂砷化镓层上的肖特基接触阳极、形成在欧姆接触阴极上的欧姆接触阴极压点、形成在欧姆接触金属上的肖特基接触阳极延伸压点、形成在二氧化硅层和肖特基接触阳极上的悬空电镀桥，肖特基接触阳极延伸压点通过悬空电镀桥与肖特基接触阳极相连。本发明专利技术的肖特基二极管减小了寄生效应，降低了存在于n+GaAs中的热电子噪声，降低了阳极压点到悬空电镀桥的不连续性，降低了二极管的串联电阻，易于使用倒装焊实现与外围电路的集成。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件，更具体地，涉及太赫兹肖特基二极管。
技术介绍
太赫兹波指的是频率在O. ITHz IOTHz (波长3mm 30 μ m)范围内的电磁辐射，位于电磁波谱中介于毫米波和红外辐射之间。太赫兹的独特性能使其在通信(宽带通信)、雷达、电子对抗、电磁武器、天文学、医学成像(无标记的基因检查、细胞水平的成像)、无损检测、安全检查(生化物的检查)等领域具有广泛的用途。在大多数太赫兹应用领域中，夕卜差式接收机以其频谱分辨率高、瞬时带宽大、灵敏度高等特点，成为主要的太赫兹信号探测方式；而太赫兹混频器是外差式接收机中的重要部件之一。在O. 1ΤΗζ-3ΤΗζ范围内，通常采用超导-绝缘-超导结(SIS)、热电子辐射计(HEB)、肖特基二极管等非线性 器件作为混频器件，实现太赫兹频段的信号与本振信号进行混频产生中频信号，进而供后续的中频和数字电路进行信息处理。相比于SIS和HEB来说，应用肖特基二极管的混频器件无需制冷环境，从而减小了系统的复杂度，适合于安检、通信、电子对抗等领域的应用；在制冷环境下，混频器的噪声性能可以进一步减小，从而满足天文、对地观测等领域的应用。另一方面，相比于三端器件，如HEMT等器件来说，肖特基二极管结构简单，易于集成且在制造实现上相对容易。因此，肖特基二极管广泛应用于太赫兹频段的混频器。现有使用肖特基二极管的太赫兹频段混频器的一种实现方法是太赫兹信号通过波导馈入，耦合到低损耗介质基底的微带线上，然后经过二极管混频后输出。然而，由于太赫兹频段的频率高，许多高频寄生效应都会显现出来，这些效应会降低混频器的混频效率，增加变频损耗。因此，寄生效应小的平面肖特基二极管结构对于提高混频器的混频效率、减少变频损耗显得十分重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的上述缺点，提供一种太赫兹肖特基~■极管，减少寄生效应，从而提闻混频器的混频效率和减少变频损耗。为了解决上述技术问题，根据本专利技术的第一方面，提供了一种太赫兹肖特基二极管，包括砷化镓半导体衬底11;形成在砷化镓半导体衬底11上的高浓度掺杂砷化镓层12 ;形成在高浓度掺杂砷化镓层12上的低浓度掺杂砷化镓层13 ;形成在高浓度掺杂砷化镓层12上的欧姆接触阴极22 ;形成在高浓度掺杂砷化镓层12上的欧姆接触金属23 ;形成在所述的低浓度掺杂砷化镓层13上的二氧化硅层14，在二氧化硅层14开有小孔，肖特基接触阳极21位于小孔中，肖特基接触阳极21与低浓度掺杂砷化镓层13接触形成肖特基结；形成在欧姆接触阴极22上的欧姆接触阴极压点25 ;形成在欧姆接触金属23上的肖特基接触阳极延伸压点24 ;形成在二氧化硅层14和肖特基接触阳极21上的悬空电镀桥26，肖特基接触阳极延伸压点24通过悬空电镀桥26与肖特基接触阳极21相连。所述太赫兹肖特基二极管还包括形成在高浓度掺杂砷化镓层12、低浓度掺杂砷化镓层13和二氧化硅层14中的沟道28，沟道28中的高浓度掺杂砷化镓层12、低浓度掺杂砷化镓层13和二氧化硅层14被除去，沟道28形状为反锥形，沟道28的下表面与砷化镓半导体衬底11接触，沟道28的上表面与悬空电镀桥26接触，沟道28的侧面从沟道28的下表面相对于砷化镓半导体衬底11成预定的角度延伸到上表面，沟道28的上表面大于沟道28的下表面，沟道28在二氧化硅层14的部分位于肖特基接触阳极延伸压点24与肖特基接触阳极21之间并且不与肖特基接触阳极延伸压点24和肖特基接触阳极21接触。肖特基接触阳极延伸压点24与欧姆接触阴极压点25的厚度相同，肖特基接触阳极延伸压点24的上平面和欧姆接触阴极压点25的上平面在同一平面。肖特基接触阳极可以是圆柱形或者近圆柱形；欧姆接触阴极22靠近肖特基接触阳极21的一边是有一开口的圆柱面或近圆柱面251，所述圆柱面或近圆柱面251是与圆柱形或者近圆柱形的肖特基接触阳极21同心的圆柱面，圆柱面或近圆柱面251的开口角度A小于180。。 所述的高浓度掺杂砷化镓层浓度为IO18CnT3量级；所述的低浓度掺杂砷化镓层浓度为IO16-IO17cnT3量级；所述的低浓度掺杂砷化镓层厚度不小于零偏置条件下的耗尽层厚度；所述的高浓度掺杂砷化镓层厚度至少为对应的工作频率下趋肤深度的2倍。肖特基接触阳极延伸压点、欧姆接触阴极压点及悬空电镀桥的金属厚度至少为对应的工作频率下趋肤深度的6倍。所述的欧姆接触金属和欧姆接触阴极与重掺杂砷化镓层12接触，并通过合金形成；欧姆接触金属和欧姆接触阴极的材料自下向上依次为金、锗、镍、金；肖特基接触阳极的材料自下向上依次为钛、钼、金。肖特基接触阳极延伸压点与悬空电镀桥相连的一边变窄；欧姆接触阴极与肖特基接触阳极相邻的一边变窄。本专利技术具有以下技术优点和有益效果肖特基接触阳极延伸压点24和欧姆接触阴极压点25的下方分别直接与欧姆接触金属接触，从而避免了由于介质层引入的额外的寄生电容；本专利技术的太赫兹肖特基二极管包括形成在高浓度掺杂砷化镓层12、低浓度掺杂砷化镓层13和二氧化硅层14中的沟道28，从而减小了寄生效应，也降低了存在于n+GaAs中的热电子噪声；本专利技术的GaAs太赫兹平面肖特基二极管的阳极压点和阴极压点为渐变形状，既保证了与外围电路焊接的可实现性，又减小了压点间的寄生电容；同时，降低了阳极压点到悬空电镀桥26不连续性；本专利技术的太赫兹肖特基二极管采用了高掺杂(1018量级)砷化镓和低掺杂(IO16-IO17量级)的双层外延结构，能够有效地降低外延层中的扩散电阻，从而降低二极管的串联电阻；本专利技术的太赫兹肖特基二极管的肖特基接触阳极延伸压点24与欧姆接触阴极压点25的厚度相同，肖特基接触阳极延伸压点24的上平面和欧姆接触阴极压点25的上平面在同一平面，使本专利技术的肖特基二极管易于使用倒装焊实现与外围电路的集成。附图说明应说明的是，下面描述中的附图仅示意地示出了一些实施例，并没有包括所有可能的实施例。图I是根据本专利技术的实施例的太赫兹平面肖特基二极管的俯视图的示意图；图2是图I所示太赫兹平面肖特基二极管的A-A剖视图；图3是肖特基接触阳极21和欧姆接触阴极压点25的截面图的局部放大图；图4a至图4i示出了根据本专利技术实施例的太赫兹肖特基二极管的制造方法的剖视图。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，下面结合附图描述本专利技术的示例 性实施例的技术方案。显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。所描述的实施例仅用于图示说明，而不是对本专利技术范围的限制。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。为了叙述方面，本文中所称的“上”、“下”与附图2本身的上、下方向一致，但并不对本专利技术的结构起限定作用。尽管本申请中使用了词语第一、第二等来描述多个元件或构成部分，这些元件或构成部分不应受这些词语的限制。这些词语仅用于区分一个元件或构成部分和另一元件或构成部分，而不包含“顺序”。因此，将下面讨论的第一元件或构成部分称为第二元件或构成部分也没有超出本专利技术的构思和范围。图I是根据本专利技术实施例的太赫兹平面肖特基二极管俯视图的示意图，图2是图I所示太赫兹平面肖特基二极管的A-A剖视图，图3是肖特基接触阳极21和欧姆接触阴极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太赫兹肖特基二极管，包括：砷化镓半导体衬底(11)；形成在砷化镓半导体衬底(11)上的高浓度掺杂砷化镓层(12)；形成在高浓度掺杂砷化镓层(12)上的低浓度掺杂砷化镓层(13)；形成在高浓度掺杂砷化镓层(12)上的欧姆接触阴极(22)；形成在高浓度掺杂砷化镓层(12)上的欧姆接触金属(23)；形成在所述的低浓度掺杂砷化镓层(13)上的二氧化硅层(14)，在二氧化硅层(14)开有小孔，肖特基接触阳极(21)位于小孔中，肖特基接触阳极(21)与低浓度掺杂砷化镓层(13)接触形成肖特基结；形成在欧姆接触阴极(22)上的欧姆接触阴极压点(25)；形成在欧姆接触金属(23)上的肖特基接触阳极延伸压点(24)；形成在二氧化硅层(14)和肖特基接触阳极(21)上的悬空电镀桥(26)，肖特基接触阳极延伸压点(24)通过悬空电镀桥(26)与肖特基接触阳极(21)相连。

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹肖特基_■极管，包括 砷化镓半导体衬底(11)； 形成在砷化镓半导体衬底(11)上的高浓度掺杂砷化镓层(12)； 形成在高浓度掺杂砷化镓层(12)上的低浓度掺杂砷化镓层(13)； 形成在高浓度掺杂砷化镓层(12)上的欧姆接触阴极(22);形成在高浓度掺杂砷化镓层(12)上的欧姆接触金属(23)； 形成在所述的低浓度掺杂砷化镓层(13)上的二氧化硅层(14)，在二氧化硅层(14)开有小孔，肖特基接触阳极(21)位于小孔中，肖特基接触阳极(21)与低浓度掺杂砷化镓层(13)接触形成肖特基结； 形成在欧姆接触阴极(22)上的欧姆接触阴极压点(25)； 形成在欧姆接触金属(23)上的肖特基接触阳极延伸压点(24)； 形成在二氧化硅层(14)和肖特基接触阳极(21)上的悬空电镀桥(26)，肖特基接触阳极延伸压点(24)通过悬空电镀桥(26)与肖特基接触阳极(21)相连。2.如权利要求I所述的太赫兹肖特基二极管，其特征在于所述太赫兹肖特基二极管还包括形成在高浓度掺杂砷化镓层(12)、低浓度掺杂砷化镓层(13)和二氧化硅层(14)中的沟道(28)，沟道(28)中的高浓度掺杂砷化镓层(12)、低浓度掺杂砷化镓层(13)和二氧化硅层(14)被除去，沟道(28)形状为反锥形，沟道(28)的下表面与砷化镓半导体衬底(11)接触，沟道(28)的上表面与悬空电镀桥(26)接触，沟道(28)的侧面从沟道(28)的下表面相对于砷化镓半导体衬底(11)成预定的角度延伸到上表面，沟道(28)的上表面大于沟道(28)的下表面，沟道(28)在二氧化硅层(14)的部分位于肖特基接触阳极延伸压点(24)与肖特基接触阳极(21)之间并且不与肖特基接触阳极延伸压点(24)和肖特基接触阳极(21)接触。3.如权利要求I所述的太赫兹肖特基二极管，其特征在于肖特基接触阳极延伸压点(24)与欧姆接触阴极压点(25)的厚度相同，肖特基接触阳极延伸压点(24)的上平面和欧姆接触阴极压点(25)的上平面在同一平面。4.根据权利要求I所述的太赫兹二极管，其特征在于肖特基接触阳极是圆柱形或者近圆柱形；欧姆接触阴极(22)靠近肖...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昊，
申请(专利权)人：王昊，
类型：发明
国别省市：