梁式引線太赫茲肖特基二極管的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種梁式引線太赫茲肖特基二極管，涉及肖特基二極管技術領域。所述二極管包括太赫茲肖特基二極管本體，所述太赫茲肖特基二極管本體上設有陽極和陰極，所述陽極和陰極的外側面各設有一條向所述二極管本體外側延伸的梁式引線，且所述梁式引線延伸至所述二極管本體的外側部分的長度不同。所述二極管在陽極和陰極上伸出不同長度的金屬條，在二極管應用于倒裝焊接時，從背面看的時候，通過梁式引線長度的不同，區別二極管的陽極和陰極，降低了倒裝焊的工藝難度，提高了二極管倒裝焊接的可辨識性和可使用性。
【專利說明】
梁式弓I線太赫茲肖特基二極管
技術領域
[0001]本發明涉及肖特基二極管技術領域，尤其涉及一種方便倒裝焊接時區分二極管的陰極和陽極的梁式引線太赫茲肖特基二極管。
【背景技術】
[0002]太赫茲(THz)波是指頻率在0.3-3THZ范圍內的電磁波，廣義的太赫茲波頻率是指10GHz到1THz，其中ITHz=1000GHz3Hz波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置，THz技術是國際科技界公認的一個非常重要的交叉前沿領域。
[0003]在THz頻率低端范圍內，通常采用半導體器件倍頻方法獲得固態源。該方法是將毫米波通過非線性半導體器件倍頻至THz頻段，具有結構緊湊、易于調節、壽命長，波形可控，常溫工作等優點。目前短波長亞毫米波、THz固態源主要依靠倍頻的方式獲得。利用肖特基二極管器件實現高效倍頻不僅電路結構簡單、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定度、低相位噪聲的優點；同時肖特基二極管器件可穩定工作于30GHz?3000GHz整個毫米波及亞毫米波頻段。目前先進的變容二極管(RAL和VDI等研究機構生產)已經可以工作于3.1THz，具有良好的連續波功率和效率。因此肖特基二極管高效倍頻技術非常適于高性能的毫米波、亞毫米波、THz系統，是一種極具研究、應用價值的THz頻率源技術。由于具有極小的結電容和串聯電阻，高的電子漂移速度，平面GaAs肖特基二極管已經在THz頻段上得到了廣泛的應用，是THz技術領域中核心的固態電子器件。
[0004]目前常用的GaAs基太赫茲倍頻肖特基二極管，主要有兩種形式，一種是沒有beam(梁式引線)的肖特基二極管，這種二極管在裝配的時候，直接將電路與二極管的Pad(SA)相連接，由于二極管的Pad—般尺寸較小，在倒裝焊接的時候，難度較大。為了減小二極管在倒裝焊接時候的難度，發展了具有beam的GaAs基太赫茲倍頻肖特基二極管，帶有beam的肖特基二極管，其減小了二極管倒裝焊接的難度，但是目前肖特基二極管的beam均在二極管兩端，由一小塊伸出來的金屬作為beam，如附圖1所示。但是目前帶有beam梁式引線的二極管，其梁式引線的長度是一致的。
[0005]無論是針對有相同長度梁式引線的二極管來說，或者是針對沒有梁式引線的二極管來說，在二極管的使用過程中，二極管需要倒裝焊接，以減小電感等高頻寄生參量。在倒裝焊接的時候，例如在平衡式基波混頻器的應用當中，需要兩支甚至四支肖特基二極管單管，在裝配的時候，由于只能看到二極管的背面，不能區分肖特基二極管的陽極和陰極，導致裝配失敗，需要將肖特基二極管全部挑掉，更換新的肖特基二極管。由于從背面無法辨識二極管的陰極陽極，導致工藝難度增加，在一定程度上導致了器件的浪費，造成了科研成本的增加。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種梁式引線太赫茲肖特基二極管，所述二極管降低了倒裝焊的工藝難度，提高了二極管倒裝焊接的可辨識性和可使用性。
[0007]為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是:一種梁式引線太赫茲肖特基二極管，包括太赫茲肖特基二極管本體，所述太赫茲肖特基二極管本體上設有陽極和陰極，其特征在于:所述陽極和陰極的外側面各設有一條向所述二極管本體外側延伸的梁式引線，且所述梁式引線延伸至所述二極管本體的外側部分的長度不同。
[0008]進一步的技術方案在于:所述陽極上連接的梁式引線長度大于所述陰極上連接的梁式引線長度。
[0009]進一步的技術方案在于:所述二極管本體包括半絕緣GaAs襯底，所述GaAs襯底的上表面設有鈍化層，所述鈍化層為兩個連續的環狀結構，每個環狀結構內的GaAs襯底的上表面設有重摻雜GaAs層，每個重摻雜GaAs層的上表面為臺階狀，每個重摻雜GaAs層的上表面設有歐姆接觸金屬層和低摻雜GaAs層，且所述低摻雜GaAs層位于所述二極管本體的內偵U，每個歐姆接觸金屬層的上表面設有一個金屬加厚層，其中的一個低摻雜GaAs層的上表面設有一個肖特基接觸金屬層，所述金屬加厚層以及肖特基接觸金屬層的側面環繞有二氧化硅層，其中位于另一個低摻雜GaAs層側的金屬加厚層與所述肖特基接觸金屬層電連接，所述的梁式引線分別位于所述金屬加厚層的外側。
[0010]進一步的技術方案在于:所述鈍化層的制作材料為二氧化硅、氮化硅或金剛石。
[0011]進一步的技術方案在于:所述歐姆接觸金屬層的金屬自下而上為Ni/Au/Ge/Ni/Au ο
[0012]進一步的技術方案在于:所述肖特基接觸金屬層自下而上為Ti/Pt/Au。
[0013]進一步的技術方案在于:所述梁式引線的制作材料為Au。
[0014]進一步的技術方案在于:與陰極連接的梁式引線的長度為40微米-60微米，與陽極連接的梁式引線的長度為80微米-150微米。
[0015]進一步的技術方案在于:所述梁式引線的厚度為1.5微米-6微米。
[0016]進一步的技術方案在于:所述重摻雜GaAs層的摻雜濃度為lO'lScm—3量級，低摻雜GaAs層的摻雜濃度為lel6cm—3到5el7cm—3。
[0017]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:所述二極管在陽極和陰極上伸出不同長度的金屬條，在二極管應用于倒裝焊接時，從背面看的時候，通過梁式引線長度的不同，區別二極管的陽極和陰極，降低了倒裝焊的工藝難度，提高了二極管倒裝焊接的可辨識性和可使用性。
【附圖說明】
[0018]圖1是現有技術梁式引線太赫茲肖特基二極管的俯視結構示意圖；
圖2是本發明所述二極管的俯視結構示意圖；
圖3是圖2所示二極管的A-A向剖視結構示意圖；
其中:1、鈍化層2、二氧化娃層3、歐姆接觸金屬層4、金屬加厚層5、半絕緣GaAs襯底
6、重摻雜GaAs層7、低摻雜GaAs層8、肖特基接觸金屬層9、梁式引線。
【具體實施方式】
[0019]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0020]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0021]如圖2-3所示，本發明公開了一種梁式引線太赫茲肖特基二極管，包括太赫茲肖特基二極管本體，所述太赫茲肖特基二極管本體上設有陽極和陰極，所述陽極和陰極的外側面各設有一條向所述二極管本體外側延伸的梁式引線9，且所述梁式引線延伸至所述二極管本體的外側部分的長度不同，進一步的，所述梁式引線延伸至所述二極管本體外側部分較長的梁式引線連接的電極為陽極，較短的為陰極。因此，一般情況下，所述陽極上連接的梁式引線9長度大于所述陰極上連接的梁式引線9長度。
[0022]所述二極管本體包括半絕緣GaAs襯底5，所述GaAs襯底5的上表面設有鈍化層I，所述鈍化層I的制作材料可以為二氧化硅、氮化硅以及散熱性能最佳的金剛石。所述鈍化層I為兩個連續的環狀結構，每個環狀結構內的GaAs襯底的上表面設有重摻雜GaAs層6，每個重摻雜GaAs層6的上表面為臺階狀，每個重摻雜GaAs層6的上表面設有歐姆接觸金屬層3和低摻雜GaAs層7，且所述低摻雜GaAs層7位于所述二極管本體的內側，所述重摻雜GaAs層6的摻雜濃度為I (Tl 8cm—3量級，低摻雜GaAs層7的摻雜濃度為lel6cm—3到5el7cnf3。
[0023]每個歐姆接觸金屬層3的上表面設有一個金屬加厚層4，其中的一個低摻雜GaAs層7的上表面設有一個肖特基接觸金屬層8，所述金屬加厚層4以及肖特基接觸金屬層8的側面環繞有二氧化硅層2，其中位于另一個低摻雜GaAs層7側的金屬加厚層4與所述肖特基接觸金屬層8電連接(兩者相互連接的部分形成空氣橋)，所述的梁式引線9分別位于所述金屬加厚層4的外側。優選的，所述歐姆接觸金屬層3的金屬自下而上為Ni/Au/ Ge/Ni/Au，所述肖特基接觸金屬層8自下而上為Ti/Pt/Au。
[0024]本發明所述的太赫茲肖特基二極管可通過成熟的肖特基二極管加工工藝實現，目前肖特基二極管的制造技術在國內外均已成熟，包括陰極歐姆接觸、陽極肖特基金屬蒸發，空氣橋連接以及隔離槽腐蝕，制作鈍化層。正面加工工藝完成后，進行背面的減薄及分片，制作出太赫茲肖特基二極管。
[0025]其中本發明所提出的尺寸各異的梁式引線，可以在空氣橋連接這一工藝步驟中，直接制作;也可以在空氣橋連接制作完成以后，單獨經過光刻，電鍍來制作。為了保證梁式弓丨線的機械強度，梁式引線的厚度應控制在1.5微米至Ij6微米。
[0026]為了有效辨識二極管的陰極和陽極，兩個梁式引線的長度差最好大于20微米。如附圖2所示，左邊梁式引線長度可以為40微米-60微米，右邊梁式弓I線長度要大于80微米，為了保證機械強度，右邊梁式引線的長度要低于150微米。當應用于倒裝焊時，從背面看，梁式引線較長的一端代表二極管的陽極，梁式引線較短的一端代表二極管的陰極。通過梁式引線長度的不同，區別二極管的陽極和陰極，降低了倒裝焊的工藝難度，提高了二極管倒裝焊接的可辨識性和可使用性。
【主權項】
1.一種梁式引線太赫茲肖特基二極管，包括太赫茲肖特基二極管本體，所述太赫茲肖特基二極管本體上設有陽極和陰極，其特征在于:所述陽極和陰極的外側面各設有一條向所述二極管本體外側延伸的梁式引線(9)，且所述梁式引線延伸至所述二極管本體的外側部分的長度不同。2.如權利要求1所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述陽極上焊接的梁式引線(9)長度大于所述陰極上焊接的梁式引線(9)長度。3.如權利要求1所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述二極管本體包括半絕緣GaAs襯底(5)，所述GaAs襯底(5)的上表面設有鈍化層(1)，所述鈍化層(I)為兩個連續的環狀結構，每個環狀結構內的GaAs襯底的上表面設有重摻雜GaAs層(6)，每個重摻雜GaAs層(6)的上表面為臺階狀，每個重摻雜GaAs層(6)的上表面設有歐姆接觸金屬層(3)和低摻雜GaAs層(7)，且所述低摻雜GaAs層(7)位于所述二極管本體的內側，每個歐姆接觸金屬層(3)的上表面設有一個金屬加厚層(4)，其中的一個低摻雜GaAs層(7)的上表面設有一個肖特基接觸金屬層(8)，所述金屬加厚層(4)以及肖特基接觸金屬層(8)的側面環繞有二氧化硅層(2)，其中位于另一個低摻雜GaAs層(7)側的金屬加厚層(4)與所述肖特基接觸金屬層(8)電連接，所述的梁式引線(9)分別位于所述金屬加厚層(4)的外側。4.如權利要求3所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述鈍化層(I)的制作材料為二氧化硅、氮化硅或金剛石。5.如權利要求3所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述歐姆接觸金屬層(3)的金屬自下而上為Ni/Au/ Ge/Ni/Au。6.如權利要求3所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述肖特基接觸金屬層(8)自下而上為Ti/Pt/Au。7.如權利要求3所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述梁式引線(9)的制作材料為Au。8.如權利要求1所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:與陰極連接的梁式引線(9)的長度為40微米-60微米，與陽極連接的梁式引線(9)的長度為80微米-150微米。9.如權利要求1所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述梁式引線(9)的厚度為1.5微米-6微米。10.如權利要求3所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述重摻雜GaAs層(6)的摻雜濃度為l(Tl8cm—3量級，低摻雜GaAs層(7)的摻雜濃度為lel6cm—3到5el7cnf3。
【文檔編號】H01L29/872GK105845742SQ201610347861
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月24日
【發明人】王俊龍, 馮志紅, 邢東, 梁士雄, 張立森, 楊大寶, 趙向陽
【申請人】中國電子科技集團公司第十三研究所