CN110600448B - 太赫兹肖特基二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太赫兹肖特基二极管，涉及肖特基二极管技术领域。所述肖特基二极管包括肖特基二极管本体，所述二极管本体的背面设置有阴极梁式引线和阳极梁式引线，所述阴极梁式引线和阳极梁式引线通过内部的金属化通孔实现与正面的焊盘Pad（金属加厚层4）相连接。通过背面的梁式引线，可以更加方便二极管正面装配工艺，极大的降低二极管的装配工艺难度，可以避免肖特基二极管正面装配时梁式引线发生变形，导致电磁信号在其表面传输时造成电磁损耗，可以更好的发挥器件的芯片性能，以实现更低的混频损耗和更高的输出功率。
Description
技术领域
本发明涉及肖特基二极管技术领域，尤其涉及一种太赫兹肖特基二极管。
背景技术
毫米波是指频率处于26.5GHz-300GHz的一段电磁波，太赫兹（THz）波是指频率在0.3-3THz范围内的电磁波，广义的太赫兹波频率是指100GHz到10THz，其中 1THz=1000GHz。毫米波和太赫兹波在高速无线通信，雷达，人体安全检测等领域具有广阔的应用前景，要实现毫米波和太赫兹频段信号的发射和接收，离不开各种毫米波和太赫兹器件，目前常用的芯片是基于砷化镓GaAs材料体系的肖特基二极管。肖特基二极管可采用无beam-lead和有beam-lead的制作形式，其中具有beam-lead的形式由于容易装配，在近些年得到了国内外的研究。具体来讲，就是在肖特基二极管的***制作由金带构成的梁式引线。在目前的所有梁式引线中，梁式引线均制作在肖特基二极管的正面，与二极管的焊盘连接。这种在正面配置的梁式引线，当肖特基二极管正面装配时，由于肖特基二极管厚度的存在，使得梁式引线发生变形，导致电磁信号在其表面传输时，极大的增加了电磁损耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种可以避免肖特基二极管正面装配时梁式引线发生变形，导致电磁信号在其表面传输时，极大的增加电磁损耗的太赫兹肖特基二极管。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种太赫兹肖特基二极管，其特征在于：包括半绝缘GaAs衬底，所述半绝缘GaAs衬底的上表面设有重掺杂GaAs层，所述半绝缘GaAs衬底的上表面还设有钝化层，所述钝化层将所述重掺杂GaAs层分成左右两部分，每个所述重掺杂GaAs层的上表面为阶梯状，其中靠近所述肖特基二极管结内部的台阶面相对于外侧的台阶面较高，较高的台阶面上设有低掺杂GaAs层，较低的台阶面上设有欧姆接触金属层，所述欧姆接触金属层为所述肖特基二极管结的阴极，所述欧姆接触金属层的上表面设有金属加厚层，其中的一个所述低掺杂GaAs层的上表面设有肖特基接触金属层，所述肖特基接触金属层为所述肖特基二极管结的阳极，所述肖特基接触金属层以外的低掺杂GaAs层上设有二氧化硅层，所述肖特基接触金属层与位于另一侧的金属加厚层之间通过空气桥连接；
阴极梁式引线的内侧端部固定在左侧的欧姆接触金属层下侧的半绝缘GaAs衬底的下表面上，所述阴极梁式引线的外侧端部向左水平延伸至所述半绝缘GaAs衬底以外，第一金属化通孔的下侧端部与所述阴极梁式引线的内侧端部电连接，所述第一金属化通孔（的上端依次穿过左侧的重掺杂GaAs层、左侧的欧姆接触金属层后与左侧的金属加厚层电连接；
阳极梁式引线的内侧端部固定在右侧的欧姆接触金属层下侧的半绝缘GaAs衬底的下表面上，所述阳极梁式引线的外侧端部向右水平延伸至所述半绝缘GaAs衬底以外，第二金属化通孔的下侧端部与所述阳极梁式引线的内侧端部电连接，所述第二金属化通孔的上端依次穿过右侧的重掺杂GaAs层、右侧的欧姆接触金属层后与右侧的金属加厚层电连接。
优选的，所述钝化层的制作材料为氮化硅。
优选的，所述欧姆接触金属层的制作金属自下而上为Ni/Au/ Ge/Ni/Au。
优选的，所述肖特基接触金属层的制作金属自下而上为Ti/Pt/Au。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本申请所述二极管的制备工艺与现有肖特基二极管工艺兼容；制作的太赫兹肖特基二极管可应用于混频管，也可用于倍频管的制作；通过背面的梁式引线，可以更加方便二极管正面装配工艺，极大的降低二极管的装配工艺难度，可以避免肖特基二极管正面装配时梁式引线发生变形，导致电磁信号在其表面传输时造成电磁损耗，可以更好的发挥器件的芯片性能，以实现更低的混频损耗和更高的输出功率。
附图说明
图1是本发明实施例所述太赫兹肖特基二极管的俯视结构示意图；
图2是图1的剖视结构示意图；
其中：1、钝化层；2、二氧化硅层；3、欧姆接触金属层；4、金属加厚层；5、半绝缘GaAs衬底；6、重掺杂GaAs层；7、低掺杂GaAs层；8、肖特基接触金属层；9、空气桥10、阴极梁式引线；11、第一金属化通孔；12、阳极梁式引线；13、第二金属化通孔。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明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发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-2所示，本发明公开了一种太赫兹肖特基二极管，包括半绝缘GaAs衬底5，所述半绝缘GaAs衬底5的上表面设有重掺杂GaAs层6，所述半绝缘GaAs衬底5的上表面还设有钝化层1，所述钝化层1的制作材料可以为氮化硅。所述钝化层1将所述重掺杂GaAs层6分成左右两部分，每个所述重掺杂GaAs层6的上表面为阶梯状，其中靠近所述肖特基二极管结内部的台阶面相对于外侧的台阶面较高，较高的台阶面上设有低掺杂GaAs层7，较低的台阶面上设有欧姆接触金属层3，所述欧姆接触金属层3的制作金属自下而上可以为Ni/Au/ Ge/Ni/Au。所述欧姆接触金属层3为所述肖特基二极管结的阴极，所述欧姆接触金属层3的上表面设有金属加厚层4，其中的一个所述低掺杂GaAs层7的上表面设有肖特基接触金属层8，所述肖特基接触金属层8的制作金属自下而上可以为Ti/Pt/Au。所述肖特基接触金属层8为所述肖特基二极管结的阳极，所述肖特基接触金属层8以外的低掺杂GaAs层7上设有二氧化硅层2，所述肖特基接触金属层8与位于另一侧的金属加厚层4之间通过空气桥9连接。
如图2所示，阴极梁式引线10的内侧端部固定在左侧的欧姆接触金属层3下侧的半绝缘GaAs衬底5的下表面上，所述阴极梁式引线10的外侧端部向左水平延伸至所述半绝缘GaAs衬底5以外，第一金属化通孔11的下侧端部与所述阴极梁式引线10的内侧端部电连接，所述第一金属化通孔11的上端依次穿过左侧的重掺杂GaAs层6、左侧的欧姆接触金属层3后与左侧的金属加厚层4电连接；
阳极梁式引线12的内侧端部固定在右侧的欧姆接触金属层3下侧的半绝缘GaAs衬底5的下表面上，所述阳极梁式引线12的外侧端部向右水平延伸至所述半绝缘GaAs衬底5以外，第二金属化通孔13的下侧端部与所述阳极梁式引线12的内侧端部电连接，所述第二金属化通孔13的上端依次穿过右侧的重掺杂GaAs层6、右侧的欧姆接触金属层3后与右侧的金属加厚层4电连接。
待肖特基二极管的正面制作完毕后，将整个晶圆粘贴在蓝宝石或者其他衬底上，将整个晶圆进行减薄，一般减薄到25微米左右，此时进行背面通孔工艺，主要是为了将背面制作的梁式引线与正面的焊盘Pad（金属加厚层4）相连接。待通孔完成后，通过蒸发金属将通孔内部和底部的梁式引线（阴极梁式引线和阳极梁式引线）制作完毕。
本申请所述二极管的制备工艺与现有肖特基二极管工艺兼容；制作的太赫兹肖特基二极管可应用于混频管，也可用于倍频管的制作；通过背面的梁式引线，可以更加方便二极管正面装配工艺，极大的降低二极管的装配工艺难度，可以避免肖特基二极管正面装配时梁式引线发生变形，导致电磁信号在其表面传输时造成电磁损耗，可以更好的发挥器件的芯片性能，以实现更低的混频损耗和更高的输出功率。
Claims (4)
1.一种太赫兹肖特基二极管，其特征在于：包括半绝缘GaAs衬底（5），所述半绝缘GaAs衬底（5）的上表面设有重掺杂GaAs层（6），所述半绝缘GaAs衬底（5）的上表面还设有钝化层（1），所述钝化层（1）将所述重掺杂GaAs层（6）分成左右两部分，每个所述重掺杂GaAs层（6）的上表面为阶梯状，其中靠近肖特基二极管结内部的台阶面相对于外侧的台阶面较高，较高的台阶面上设有低掺杂GaAs层（7），较低的台阶面上设有欧姆接触金属层（3），所述欧姆接触金属层（3）为所述肖特基二极管结的阴极，所述欧姆接触金属层（3）的上表面设有金属加厚层（4），其中的一个所述低掺杂GaAs层（7）的上表面设有肖特基接触金属层（8），所述肖特基接触金属层（8）为所述肖特基二极管结的阳极，所述肖特基接触金属层（8）以外的低掺杂GaAs层（7）上设有二氧化硅层（2），所述肖特基接触金属层（8）与位于另一侧的金属加厚层（4）之间通过空气桥（9）连接；
阴极梁式引线（10）的内侧端部固定在左侧的欧姆接触金属层（3）下侧的半绝缘GaAs衬底（5）的下表面上，所述阴极梁式引线（10）的外侧端部向左水平延伸至所述半绝缘GaAs衬底（5）以外，第一金属化通孔（11）的下侧端部与所述阴极梁式引线（10）的内侧端部电连接，所述第一金属化通孔（11）的上端依次穿过左侧的重掺杂GaAs层（6）、左侧的欧姆接触金属层（3）后与左侧的金属加厚层（4）电连接；
阳极梁式引线（12）的内侧端部固定在右侧的欧姆接触金属层（3）下侧的半绝缘GaAs衬底（5）的下表面上，所述阳极梁式引线（12）的外侧端部向右水平延伸至所述半绝缘GaAs衬底（5）以外，第二金属化通孔（13）的下侧端部与所述阳极梁式引线（12）的内侧端部电连接，所述第二金属化通孔（13）的上端依次穿过右侧的重掺杂GaAs层（6）、右侧的欧姆接触金属层（3）后与右侧的金属加厚层（4）电连接。
2.如权利要求1所述的太赫兹肖特基二极管，其特征在于：所述钝化层（1）的制作材料为氮化硅。
3.如权利要求1所述的太赫兹肖特基二极管，其特征在于：所述欧姆接触金属层（3）的制作金属自下而上为Ni/Au/ Ge/Ni/Au。
4.如权利要求1所述的太赫兹肖特基二极管，其特征在于：所述肖特基接触金属层（8）的制作金属自下而上为Ti/Pt/Au。
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