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CN102201455A - 一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管及其制作方法 - Google Patents

一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管及其制作方法 Download PDF

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CN102201455A
CN102201455A CN201010132087XA CN201010132087A CN102201455A CN 102201455 A CN102201455 A CN 102201455A CN 201010132087X A CN201010132087X A CN 201010132087XA CN 201010132087 A CN201010132087 A CN 201010132087A CN 102201455 A CN102201455 A CN 102201455A
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CN
China
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layer
type layer
doped
gaas
varactor diode
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Pending
Application number
CN201010132087XA
Other languages
English (en)
Inventor
田超
杨浩
董军荣
黄杰
张海英
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Institute of Microelectronics of CAS
Original Assignee
Institute of Microelectronics of CAS
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Publication date
Application filed by Institute of Microelectronics of CAS filed Critical Institute of Microelectronics of CAS
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Publication of CN102201455A publication Critical patent/CN102201455A/zh
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

本发明涉及到微波技术领域，公开了一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管，该二极管包括：半导体绝缘GaAs衬底；在半导体绝缘GaAs衬底上外延生长的重掺杂的N+层；在N+层上外延生长的掺杂浓度呈指数分布的N型层；在指数掺杂的N型层上蒸发肖特基接触的上电极；在N+层上蒸发金属形成欧姆接触的下电极。本发明同时公开了一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管的制作方法。利用本发明可以在不改变传统肖特基二极管结构的前提下改变N型层掺杂浓度，提高GaAs肖特基变容二极管变容比，增强非线性，可用于周期性的非线性传输线中，从而提高毫米波，亚毫米波范围内倍频电路的工作频率和输出功率。

Description

一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管及其制作方法
技术领域
本发明涉及微波器件中二极管技术领域，尤其涉及一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管及其制作方法。
背景技术
肖特基势垒二极管是微波倍频电路中的常用非线性器件，由于肖特基势垒二极管制备过程简单，结构灵活，所以多用于毫米波、亚毫米波范围内的倍频电路上，其工作频率高、输出功率高。
传统的肖特基势垒二极管，在N型层采用均匀掺杂。这种掺杂的肖特基变容管变容比小，非线性弱，严重限制了毫米波，亚毫米波范围内倍频电路的工作频率和输出功率。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管及其制作方法，以在不改变肖特基二极管结构的前提下改变N型层掺杂浓度，提高GaAs肖特基变容二极管变容比，增强非线性，提高毫米波，亚毫米波范围内倍频电路的工作频率和输出功率。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管，包括：
用于支撑整个GaAs肖特基变容二极管的半导体绝缘GaAs衬底；
在半导体绝缘GaAs衬底上外延生长的重掺杂的N+层；
在N+层上继续外延生长的指数掺杂的N型层；
经过挖岛，隔离两个工艺步骤，在N型层、N+层上形成的台面结构；
在N型层上蒸发金属形成的肖特基接触的上电极；以及
在N+层上蒸发金属形成的欧姆接触的下电极。
上述方案中，所述在指数掺杂的N型层上形成的上电极，采用的金属为Al/Ti/Au。
上述方案中，所述N型层的指数掺杂为：掺杂浓度N＝N0*exp(-x/d0)，其中N0＝2e17，d0＝225nm，x为与材料上表面的距离；可见N+层的上表面处是高掺杂的，N型层与N+层交界处为低掺杂的；从表面到半导体体内掺杂浓度满足这个指数分布。
上述方案中，所述在N+层上形成的下电极，采用的金属为Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au。
为达到上述目的，本发明还提供了一种GaAs肖特基变容二极管的制作方法，该方法包括：
A、在半导体绝缘GaAs衬底上外延生长高掺杂的N+层；
B、在N+层上生长指数掺杂的N型层；
C、采用湿法刻蚀减小N型层的面积，形成N型层和N+层的台面结构；
D、在N+层和N型层上分别蒸发金属，形成欧姆接触和肖特基接触；
E、采用湿法刻蚀减小N+层的面积，形成N+层和绝缘衬底的台面结构。
上述方案中，该方法进一步包括：在整个二极管器件表面淀积氮化硅，采用干法刻蚀淀积的氮化硅打开引线窗口。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管，N型层采用指数掺杂。这种结构的变容二极管变容比高，非线性强，有利于毫米波倍频电路输出功率的提高。
2、本发明提供的这种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管，N型层与N+层形成台面结构，N+层上蒸发金属形成下电极，N型层上蒸发金属形成上电极。上、下电极从同一侧引出，这种结构灵活，易于应用在倍频电路中，且不需要大体积的载体器件。
3、本发明提供的这种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管，制作简便，有更好的高频特性。
附图说明
图1为本发明选用的N型层的指数掺杂的掺杂浓度与距离表面深度的变化曲线；
图2为本发明提供的指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管C-V仿真曲线；
图3为本发明提供的指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管I-V仿真曲线；
图4为本发明提供的指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管的截面图；
图5为本发明提供的指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管的俯视图；
图6为本发明提供的制作GaAs肖特基变容二极管的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图4所示，图4为本发明提供的GaAs肖特基变容二极管的截面图。所述截面图是沿GaAs肖特基变容二极管下电极两端的垂直于衬底的截面图。该GaAs肖特基二极管包括：
用于支撑整个GaAs肖特基变容二极管的半导体绝缘GaAs衬底；
在半导体绝缘衬底上外延生长的高掺杂N+层，在N+层上继续外延生长的指数掺杂的N型层。经过挖岛，隔离两个工艺步骤，N型层、N+层形成的台面结构；
在N型层上蒸发金属形成肖特基接触的上电极；
在N+层上蒸发金属形成欧姆接触的下电极。
如图5所示，图5为本发明提供的GaAs肖特基变容二极管的俯视图。结合图4和图5可知，本发明提供的这种二极管是一种台面结构，上、下电极从同一侧被引线引出。这种结构应用在电路中具有很大的灵活性，便于单片集成，节约成本。
基于图4和图5所示的GaAs肖特基变容二极管示意图，图6示出了本发明提供的制作GaAs肖特基变容二极管的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤1、在半绝缘衬底上通过分子束外延的方法生长高掺杂N+层，所掺元素为Si等IVA族元素，掺杂浓度为1018/cm3量级。
步骤2、在N+层上通过分子束外延的方法生长指数掺杂的N型层，掺杂元素为Si等IVA族元素，掺杂浓度满足指数分布，表面处为浓度最大值，可以为1017/cm3量级，N型层与N+层界面处达到最低值可以为1016/cm3。
步骤3、采用湿法刻蚀减小N型层的面积，形成N型层和N+层的台面结构；
步骤4、在N+层和N型层上分别蒸发形成欧姆接触和肖特基接触。
步骤5、采用湿法刻蚀减小N+层的面积，形成N+层和绝缘衬底的台面结构。
步骤6、在整个二极管器件表面淀积氮化硅，采用干法刻蚀淀积的氮化硅打开引线窗口。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种指数掺杂的GaAs肖特基变容二极管，其特征在于，包括：
用于支撑整个GaAs肖特基变容二极管的半导体绝缘GaAs衬底；
在半导体绝缘GaAs衬底上外延生长的重掺杂的N+层；
在N+层上继续外延生长的指数掺杂的N型层；
经过挖岛，隔离两个工艺步骤，在N型层、N+层上形成的台面结构；
在N型层上蒸发金属形成的肖特基接触的上电极；以及
在N+层上蒸发金属形成的欧姆接触的下电极。
2.根据权利要求1所述的GaAs肖特基变容二极管，其特征在于，所述在指数掺杂的N型层上形成的上电极，采用的金属为Al/Ti/Au。
3.根据权利要求1所述的GaAs肖特基变容二极管，其特征在于，所述N型层的指数掺杂为：
掺杂浓度N＝N0*exp(-x/d0)，其中N0＝2e17，d0＝225nm，x为与材料上表面的距离；N+层的上表面处是高掺杂的，N型层与N+层交界处为低掺杂的，从表面到半导体体内掺杂浓度满足这个指数分布。
4.根据权利要求1所述的GaAs肖特基变容二极管，其特征在于，所述在N+层上形成的下电极，采用的金属为Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au。
5.一种GaAs肖特基变容二极管的制作方法，其特征在于，该方法包括：
A、在半导体绝缘GaAs衬底上外延生长高掺杂的N+层；
B、在N+层上生长指数掺杂的N型层；
C、采用湿法刻蚀减小N型层的面积，形成N型层和N+层的台面结构；
D、在N+层和N型层上分别蒸发金属，形成欧姆接触和肖特基接触；
E、采用湿法刻蚀减小N+层的面积，形成N+层和绝缘衬底的台面结构。
6.根据权利要求5所述的GaAs肖特基变容二极管的制作方法，其特征在于，该方法进一步包括：在整个二极管器件表面淀积氮化硅，采用干法刻蚀淀积的氮化硅打开引线窗口。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104035017A (zh) * 2014-06-12 2014-09-10 中国科学院上海技术物理研究所 金属半导体接触的非线性传输线模型及参数的拟合方法
CN105845742A (zh) * 2016-05-24 2016-08-10 中国电子科技集团公司第十三研究所 梁式引线太赫兹肖特基二极管

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5014018A (en) * 1987-10-06 1991-05-07 Stanford University Nonlinear transmission line for generation of picosecond electrical transients

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5014018A (en) * 1987-10-06 1991-05-07 Stanford University Nonlinear transmission line for generation of picosecond electrical transients

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES》 19991231 Oliver Wohlgemuth等 Active Probes for Network Analysis within 70-230 GHz 第2591-2598页 1-6 第47卷, *
OLIVER WOHLGEMUTH等: "Active Probes for Network Analysis within 70–230 GHz", 《TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES》 *
S.T. ALLEN等: "4 THZ SIDEWALL-ETCHED VARACTORS FOR SUB-MM-WAVE SAMPLING CIRCUITS", 《GNAS IC SYMPOSIUM，TECHNICAL DIGEST 1993,15TH ANNUAL》 *
THOMAS WUCHENAUER等: "Doping Profiles of Schottky Diodes For Nonlinear Transmission Lines", 《HIGH PERFORMANCE DEVICES，2000. PROCEEDING IEEE》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104035017A (zh) * 2014-06-12 2014-09-10 中国科学院上海技术物理研究所 金属半导体接触的非线性传输线模型及参数的拟合方法
CN105845742A (zh) * 2016-05-24 2016-08-10 中国电子科技集团公司第十三研究所 梁式引线太赫兹肖特基二极管
CN105845742B (zh) * 2016-05-24 2023-12-19 中国电子科技集团公司第十三研究所 梁式引线太赫兹肖特基二极管

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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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