一種用于太赫茲低頻段GaAs基大功率肖特基倍頻二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及太赫茲器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于太赫茲低頻段GaAs基大功率肖特基倍頻二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]廣義的太赫茲波頻率范圍是lOOGHz-lOTHz，其中l(wèi)THz=1000GHz，THz波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置，THz技術(shù)是國際科技界公認的一個非常重要的交叉前沿領(lǐng)域。
[0003]在THz頻率低端范圍內(nèi)，通常采用半導(dǎo)體器件倍頻方法獲得固態(tài)源。該方法是將毫米波通過非線性半導(dǎo)體器件倍頻至THz頻段，具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于調(diào)節(jié)、壽命長，波形可控，常溫工作等優(yōu)點；目前短波長亞毫米波、THz固態(tài)源主要依靠倍頻的方式獲得。利用肖特基二極管器件實現(xiàn)高效倍頻不僅電路結(jié)構(gòu)簡單、倍頻效率較高，還兼有振蕩源具有的較高輸出功率、倍頻放大鏈高頻率穩(wěn)定度、低相位噪聲的優(yōu)點；同時肖特基二極管器件可穩(wěn)定工作于30GHZ~3000GHZ整個毫米波及亞毫米波頻段；目前先進的變?nèi)荻O管(RAL和VDI等研宄機構(gòu)生產(chǎn))已經(jīng)可以工作于3.1THz，具有良好的連續(xù)波功率和效率；因此肖特基二極管高效倍頻技術(shù)非常適于高性能的毫米波、亞毫米波、THz系統(tǒng)，是一種極具研宄、應(yīng)用價值的THz頻率源技術(shù)；由于具有極小的結(jié)電容和串聯(lián)電阻，高的電子漂移速度，平面GaAs肖特基二極管已經(jīng)在THz頻段上得到了廣泛的應(yīng)用，是THz技術(shù)領(lǐng)域中核心的固態(tài)電子器件。
[0004]太赫茲的低頻段一般是指10GHz到300GHz之間的一段電磁頻率，在太赫茲低頻段，尤其是10GHz到120GHz之間，目前需要該頻段較大的信號源；該頻段可以作為太赫茲倍頻鏈路的第一級，需要承受比較大的承受功率，一般為W級功率；目前采用多管芯串聯(lián)的形式，可以使得二極管工作在該頻段；但是由于制作出的肖特基二極管長寬比很大，在使用過程中，發(fā)現(xiàn)很多管芯發(fā)生斷裂，導(dǎo)致器件作廢。
[0005]綜上所述，本申請實用新型人在實現(xiàn)本申請實施例中實用新型技術(shù)方案的過程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問題:
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的肖特基二極管存在承受大功率的使用過程中管芯容易發(fā)生斷裂，導(dǎo)致器件作廢的技術(shù)問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型提供了一種用于太赫茲低頻段GaAs基大功率肖特基倍頻二極管，解決了現(xiàn)有的肖特基二極管存在承受大功率的使用過程中管芯容易發(fā)生斷裂，導(dǎo)致器件作廢的技術(shù)問題，實現(xiàn)了倍頻二極管可承受較大的功率輸入且不容易損壞，應(yīng)用頻率較高，制作工藝與現(xiàn)有的工藝兼容，實用性較強，既可以應(yīng)用于二次倍頻，也可以應(yīng)用于三次倍頻的技術(shù)效果。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本申請實施例提供了用于太赫茲低頻段GaAs基大功率肖特基倍頻二極管，所述倍頻二極管包括:
[0009]40個肖特基陽極結(jié)，倍頻二極管采用4行結(jié)構(gòu)，每行結(jié)構(gòu)為10個肖特基結(jié)，每行結(jié)構(gòu)采用射頻同向并聯(lián)，直流反向串聯(lián)；其中，所述倍頻二極管采用半絕緣GaAs層襯底，所述半絕緣GaAs層上設(shè)有重摻雜GaAs層和鈍化層，所述重摻雜GaAs層上設(shè)有低摻雜GaAs層和歐姆接觸金屬層，所述低摻雜GaAs層上有肖特基接觸金屬層和二氧化硅層，所述歐姆接觸金屬層上設(shè)有金屬加厚層，所述金屬加厚層與所述肖特基接觸金屬層通過空氣橋相連。
[0010]其中，所述倍頻二極管尺寸為:長560微米，寬260微米，高30微米，應(yīng)用頻率范圍為10GHz到120GHz，每個肖特基陽極面積為36平方微米，結(jié)電容40fF，電阻為3歐姆，截止頻率1.3THz，擊穿電壓為每個肖特基結(jié)為6V，每個肖特基陽極結(jié)能夠承受輸入功率30mW，所述的倍頻二極管能夠承受最大輸入功率為1.2W。
[0011 ] 其中，所述倍頻二極管采用N-/N+的GaAs摻雜結(jié)構(gòu)，其中，低摻雜GaAs層N-外延層摻雜濃度采用2el7Cm_3，重摻雜GaAs層N+采用摻雜濃度為5e18cm_3。
[0012]其中，所述肖特基接觸金屬層自下而上依次為T1、Pt、Au。
[0013]其中，所述歐姆接觸金屬層自下而上依次為N1、Au、Ge、N1、Au。
[0014]其中，所述金屬加厚層具體為Au層。
[0015]本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點:
[0016]由于采用了將用于太赫茲低頻段GaAs基大功率肖特基倍頻二極管設(shè)計為包括:40個肖特基陽極結(jié)，倍頻二極管采用4行結(jié)構(gòu)，每行結(jié)構(gòu)為10個肖特基結(jié)，每行結(jié)構(gòu)采用射頻同向并聯(lián)，直流反向串聯(lián)；其中，所述倍頻二極管采用半絕緣GaAs層襯底，所述半絕緣GaAs層上設(shè)有重摻雜GaAs層和鈍化層，所述重摻雜GaAs層上設(shè)有低摻雜GaAs層和歐姆接觸金屬層，所述低摻雜GaAs層上有肖特基接觸金屬層和二氧化硅層，所述歐姆接觸金屬層上設(shè)有金屬加厚層，所述金屬加厚層與所述肖特基接觸金屬層通過空氣橋相連的技術(shù)方案，即，由于采用多行結(jié)構(gòu)，器件的整體長度較常規(guī)的一行結(jié)構(gòu)相比，器件長度較少至原有器件長度的四分之一，由于一行結(jié)構(gòu)的二極管，長寬比較大，導(dǎo)致器件在夾持過程中，很容易發(fā)生斷裂，采用多行結(jié)構(gòu)后，器件長度較小，同時長寬比減小，大大增加了二極管的可操作性，由于二極管的陽極結(jié)數(shù)目并沒有減少，因此耐功率性較好，因而采用本專利，有效解決了現(xiàn)有的肖特基二極管存在承受大功率的使用過程中管芯容易發(fā)生斷裂，導(dǎo)致器件作廢的技術(shù)問題，進而實現(xiàn)了倍頻二極管可承受較大的功率輸入且不容易損壞，應(yīng)用頻率較高，制作工藝與現(xiàn)有的工藝兼容，實用性較強，既可以應(yīng)用于二次倍頻，也可以應(yīng)用于三次倍頻的技術(shù)效果。
【附圖說明】
[0017]圖1是本申請實施例一中用于太赫茲低頻段GaAs基大功率肖特基倍頻二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本申請實施例一中附圖1的局部放大圖；
[0019]圖3是本申請實施例一中附圖2所示A-A’方向的截面示意圖；
[0020]其中，O 1-鈍化層，02- 二氧化硅層，03-歐姆接觸金屬層，04-金屬加厚層，05-半絕緣GaAs層，06-重摻雜GaAs層，07-低摻雜GaAs層，08-肖特基接觸金屬層。
【具體實施方式】
[0021]本實用新型提供了一種用于太赫茲低頻段GaAs基大功率肖特基倍頻二極管，解決了現(xiàn)有的肖特基二極管存在承受大功率的使用過程中管芯容易發(fā)生斷裂，導(dǎo)致器件作廢的技術(shù)問題，實現(xiàn)了倍頻二極管可承受較大的功率輸入且不容易損壞，應(yīng)用頻率較高，制作工藝與現(xiàn)有的工藝兼容，實用性較強，既可以應(yīng)用于二次倍頻，也可以應(yīng)用于三次倍頻的技術(shù)效果。
[0022]本申請實施中的技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題?？傮w思路如下:
[0023]采用了將用于太赫茲低頻段GaAs基大功率肖特基倍頻二極管設(shè)計為包括:40個肖特基陽極結(jié)，倍頻二極管采用4行結(jié)構(gòu)，每行結(jié)構(gòu)為10個肖特基結(jié)，每行結(jié)構(gòu)采用射頻同向并聯(lián)，直流反向串聯(lián)；其中，所述倍頻二極管采用半絕緣GaAs層襯底，所述半絕緣GaAs層上設(shè)有重摻雜GaAs層和鈍化層，所述重摻雜GaAs層上設(shè)有低摻雜GaAs層和歐姆接觸金屬層，所述低摻雜GaAs層上有肖特基接觸金屬層和二氧化硅層，所述歐姆接觸金屬層上設(shè)有金屬加厚層，所述金屬加厚層與所述肖特基接觸金屬層通過空氣橋相連的技術(shù)方案，即，由于采用多行結(jié)構(gòu)，器件的整體長度較常規(guī)的一行結(jié)構(gòu)相比，器件長度較少至原有器件長度的四分之一，由于一行結(jié)構(gòu)的二極管，長寬比較大，導(dǎo)致器件在夾持過程中，很容易發(fā)生斷裂，采用多行結(jié)構(gòu)后，器件長度較小，同時長寬比減小，大大增加了二極管的可操作性，由于二極管的陽極結(jié)數(shù)目并沒有減少，因此耐功率性較好，因而采用本專利，有效解決了現(xiàn)有的肖特基二極管存在承受大功率的使用過程中管芯容易發(fā)生斷裂，導(dǎo)致器件作廢的技術(shù)問題，進而實現(xiàn)了倍頻二極管可承受較大的功率輸入且不容易損壞，應(yīng)用頻率較高，制作工藝與現(xiàn)有的工藝兼容，實用性較強，既可以應(yīng)用于二次倍頻，也可以應(yīng)用于三次倍頻的技術(shù)效果O
[0024]為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術(shù)方案進行詳細的說明。
[0025]實施例一:
[0026]在實施例一中，提供了用于太赫茲低頻段GaAs基大功率肖特基倍頻二極管，請參考圖1-圖3，所述倍頻二極管包括:
[0027]40個肖特基陽極結(jié)，倍頻二極管采用4行結(jié)構(gòu)，每行結(jié)構(gòu)為10個肖特基結(jié)，每行結(jié)構(gòu)采用射頻同向并聯(lián)，直流反向串聯(lián)；采用該種拓撲結(jié)構(gòu)，由于對射頻端是同向并聯(lián)結(jié)構(gòu)，可以增加射頻輸出功率，采用該結(jié)構(gòu)，可以應(yīng)用于平衡式二次倍頻和非平衡式的二次倍頻和三次倍頻，既可以實現(xiàn)頻率的二次諧波輸出，也可以設(shè)計合適的電路，輸出三次諧波，其中，所述倍頻二極管采用半絕緣GaAs層05襯底，所述半絕緣GaAs層05上設(shè)有重摻雜GaAs層06和鈍化層01，所述重摻雜GaAs層06上設(shè)有低摻雜GaAs層07和歐姆接觸金屬層03，所述低摻雜GaAs層07上有肖特基接觸金屬層08和二氧化硅層02，所述歐姆接觸金屬層03上設(shè)有金屬加厚層04，所述金屬加厚層04與所述肖特基接觸金屬層08通過空