專利名稱:新結(jié)構(gòu)肖特基毫米波混頻二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及微電子技術(shù),具體地說,涉及一種高頻高性能混頻器件。
背景技術(shù):
混頻是通信領(lǐng)域一項(xiàng)十分關(guān)鍵的技術(shù)。當(dāng)高頻信號(hào)是微波毫米波段時(shí),多采用肖特基勢(shì)壘二極管混頻。肖特基勢(shì)壘混頻管是利用金屬與半導(dǎo)體接觸時(shí)形成的勢(shì)壘,正向偏置時(shí),多數(shù)載流子從半導(dǎo)體注入到金屬中,因而有電流流動(dòng),實(shí)際上可忽略少數(shù)載流子的影響。與pn結(jié)二極管相比,沒有長(zhǎng)的反向恢復(fù)時(shí)間和電荷存儲(chǔ)電容,正向I-V曲線斜率較陡,串聯(lián)電阻較小,正向開啟電壓較低。尤其砷化鎵(GaAs)肖特基混頻二極管,與點(diǎn)接觸混頻管相比,具有串聯(lián)電阻低、擊穿電壓較高、噪聲系數(shù)低、工藝上重復(fù)性及均勻性好、耐機(jī)械沖擊性能好等特點(diǎn),因此在軍事和民用無線領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
開啟電壓、反向漏電、擊穿電壓、串聯(lián)電阻和結(jié)電容是影響肖特基混頻二極管高頻特性的主要技術(shù)參數(shù)。在超高頻率通信領(lǐng)域,我國(guó)目前采用的混頻二極管仍依賴進(jìn)口,導(dǎo)致我們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)受制于人。常規(guī)的肖特基混頻二極管沒有使用隔離工藝,導(dǎo)致級(jí)間串聯(lián)電容較大,從而影響高頻工作時(shí)的品質(zhì)穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種毫米波混頻器件,其全面技術(shù)指標(biāo)達(dá)到通信等領(lǐng)域應(yīng)用的需求,技術(shù)指標(biāo)滿足高性能混頻的要求,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成品率高。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種新結(jié)構(gòu)肖特基毫米波混頻二極管,其芯片的外延結(jié)構(gòu)為在砷化鎵襯底上生長(zhǎng)一層重?fù)诫s砷化鎵第一外延層,在第一外延層的上面生長(zhǎng)一層輕摻雜砷化鎵第二外延層。
所述的毫米波混頻二極管,其所述重?fù)诫s,其含雜濃度為1018量級(jí);所述輕摻雜,其含雜濃度為1016量級(jí);所含雜質(zhì)為硅。
所述的毫米波混頻二極管,其采用電鍍梁式引線和雙層介質(zhì)保護(hù)。
所述的毫米波混頻二極管,其制作工藝如下(1)光刻下電極圖形;(2)腐蝕去掉電極圖形下的勢(shì)壘層;(3)蒸發(fā)歐姆接觸金屬,剝離多余部分,形成接觸電極圖形;(4)電極金屬合金化處理;(5)光刻上電極圖形,蒸發(fā)上電極金屬,剝離多余部分的金屬,形成上電極圖形;(6)光刻島,掩蔽住上電極、下電極;(7)腐蝕島;去掉電極外的外延層,以減小寄生電容;(8)淀積二氧化硅介質(zhì)鈍化層,保護(hù)形成的肖特基結(jié);(9)開引線孔,腐蝕周邊二氧化硅;
(10)光刻、蒸發(fā)內(nèi)布線金屬,剝離多余部分,將金屬電極從鈍化介質(zhì)下引出;(11)氮化硅鈍化層生長(zhǎng);(12)光刻形成引線孔圖形;(13)刻蝕引線孔,開出電鍍梁式引線窗口;(14)梁式引線電鍍;(15)背面減?。?16)背面光刻;(17)背面腐蝕;(18)得成品毫米波混頻二極管;(19)將成品分件包裝。
本發(fā)明優(yōu)化設(shè)計(jì)了外延層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)混頻二極管與常規(guī)肖特基混頻二極管的差別主要在于以下三點(diǎn)1.使用隔離島腐蝕技術(shù);去掉電極外的外延層,減小寄生電容,有利于提高器件在高頻時(shí)的工作性能;2.使用電鍍梁式引線,連接方便,串聯(lián)電阻小;3.采用雙層介質(zhì)保護(hù),器件可靠性高。
4.
圖1本發(fā)明的外延層結(jié)構(gòu)圖;圖2本發(fā)明的混頻管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的外延結(jié)構(gòu)見附圖1。為獲得合適的開啟電壓和低的串聯(lián)電阻,我們選擇了半絕緣砷化鎵襯底1上生長(zhǎng)一層厚的重?fù)诫s砷化鎵(GaAs)第一外延層2,用于制作歐姆接觸電極,摻雜濃度一般選10的18次方量級(jí);在第一外延層2的上層生長(zhǎng)一層適合工藝要求厚度和雜質(zhì)濃度的輕攙雜砷化鎵(GaAs)第二外延層3,用于制作肖特基勢(shì)壘,摻雜濃度一般選10的16次方量級(jí)。兩外延層攙雜用的雜質(zhì)選擇硅。
在器件工藝結(jié)構(gòu)方面,我們選擇1微米以上電極寬度,引線選擇梁式引線方式,以期望減小串聯(lián)電阻和寄生電容。器件結(jié)構(gòu)示意圖見附圖2。
本發(fā)明的混頻管,基本工藝流程的具體工藝步驟如下(1)光刻下電極圖形;(2)腐蝕去掉電極圖形下的勢(shì)壘層;(3)蒸發(fā)歐姆接觸金屬,剝離多余部分,形成接觸電極圖形4;(4)電極金屬合金化處理;(5)光刻上電極圖形,蒸發(fā)上電極金屬,剝離多余部分的金屬,形成上電極圖形5;(6)光刻島,掩蔽住上電極、下電極;(7)腐蝕島6;去掉電極外的外延層,以減小寄生電容;(8)淀積二氧化硅(SiO2)介質(zhì)鈍化層,保護(hù)形成的肖特基結(jié);(9)開引線孔7,腐蝕周邊二氧化硅(SiO2);(10)光刻、蒸發(fā)內(nèi)布線金屬8,剝離多余部分,將金屬電極從鈍化介質(zhì)下引出;(11)氮化硅鈍化層生長(zhǎng);(12)光刻形成引線孔圖形;(13)刻蝕引線孔,開出電鍍梁式引線窗口;(14)梁式引線電鍍9;(15)背面減??;(16)背面光刻;(17)背面腐蝕;(18)得成品毫米波混頻二極管;(19)將成品分件包裝。
權(quán)利要求
1.一種新結(jié)構(gòu)肖特基毫米波混頻二極管,其特征在于,芯片的外延結(jié)構(gòu)為在砷化鎵襯底上生長(zhǎng)一層重?fù)诫s砷化鎵第一外延層,在第一外延層的上面生長(zhǎng)一層輕摻雜砷化鎵第二外延層。
2.如權(quán)利要求1所述的毫米波混頻二極管,其特征在于,所述重?fù)诫s,其含雜濃度為1018量級(jí);所述輕摻雜,其含雜濃度為1016量級(jí);所含雜質(zhì)為硅。
3.如權(quán)利要求1所述的毫米波混頻二極管,其特征在于,采用電鍍梁式引線和雙層介質(zhì)保護(hù)。
4.如權(quán)利要求1所述的毫米波混頻二極管的制作工藝,其特征在于(1)光刻下電極圖形;(2)腐蝕去掉電極圖形下的勢(shì)壘層;(3)蒸發(fā)歐姆接觸金屬,剝離多余部分,形成接觸電極圖形;(4)電極金屬合金化處理;(5)光刻上電極圖形,蒸發(fā)上電極金屬,剝離多余部分的金屬,形成上電極圖形;(6)光刻島,掩蔽住上電極、下電極;(7)腐蝕島;去掉電極外的外延層,以減小寄生電容;(8)淀積二氧化硅介質(zhì)鈍化層,保護(hù)形成的肖特基結(jié);(9)開引線孔,腐蝕周邊二氧化硅;(10)光刻、蒸發(fā)內(nèi)布線金屬,剝離多余部分,將金屬電極從鈍化介質(zhì)下引出;(11)氮化硅鈍化層生長(zhǎng);(12)光刻形成引線孔圖形;(13)刻蝕引線孔,開出電鍍梁式引線窗口;(14)梁式引線電鍍;(15)背面減?。?16)背面光刻;(17)背面腐蝕;(18)得成品毫米波混頻二極管;(19)將成品分件包裝。
全文摘要
本發(fā)明一種新結(jié)構(gòu)肖特基毫米波混頻二極管,其芯片的外延結(jié)構(gòu)為在砷化鎵襯底上生長(zhǎng)一層重?fù)诫s砷化鎵第一外延層,在第一外延層的上面生長(zhǎng)一層輕摻雜砷化鎵第二外延層。本發(fā)明優(yōu)化設(shè)計(jì)了外延層結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L29/872GK1630101SQ20031012234
公開日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者張海英 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所