CN102088038A - 一种新型GaAs肖特基二极管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型GaAs肖特基二极管及其制作方法，属于应用于微波器件的二极管技术领域。所述肖特基二极管包括GaAs绝缘衬底，设置于GaAs绝缘衬底上的重掺杂N型层和下电极，设置于重掺杂N型层上的N型层，设置于N型层上的介质层，设置于介质层上的上电极，其中，N型层在重掺杂N型层上形成台面结构，重掺杂N型层在GaAs绝缘衬底上形成台面结构。利用本发明提供的新型GaAs肖特基二极管，可以在不增加工艺难度的情况下，减少表面态对势垒的影响，减少反向漏电流，提高GaAs肖特基二极管的反向变容比，从而使GaAs肖特基二极管在反偏电压下表现正常的可变电容特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种肖特基二极管及其制作方法，尤其涉及一种新型GaAs肖特基二极管及其制作方法，属于应用于微波器件的二极管技术领域。
背景技术
肖特基势垒二极管是微波倍频电路中常用的一种非线性器件。作为一种变容二极管，GaAs肖特基二极管有结构简单、易于制作、变容比大、非线性强等优点，所以多应用于毫米波、亚毫米波范围内的倍频电路上。
传统的GaAs肖特基二极管，金属层与N型层GaAs表面直接接触，但是受到N型层GaAs表面态的影响，金属层与N型层GaAs表面之间的接触势垒大大降低，增大了GaAs肖特基二极管的反向漏电流，从而严重影响了GaAs肖特基二极管在反偏电压下的电容特性。
发明内容
本发明针对现有GaAs肖特基二极管的反向漏电流较大，从而严重影响了GaAs肖特基二极管在反偏电压下的电容特性的不足，提供了一种新型GaAs肖特基二极管及其制作方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种新型GaAs肖特基二极管包括GaAs绝缘衬底，设置于所述GaAs绝缘衬底上的重掺杂N型层和下电极，设置于所述重掺杂N型层上的N型层，设置于所述N型层上的介质层，设置于所述介质层上的上电极，其中，所述N型层在所述重掺杂N型层上形成台面结构，所述重掺杂N型层在所述GaAs绝缘衬底上形成台面结构。
进一步，所述介质层为Si3N4介质层。
进一步，所述上电极采用Ti/Pt/Au三层金属结构。
进一步，所述下电极采用Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au六层金属结构。
进一步，所述肖特基二极管还包括设置于所述GaAs绝缘衬底、重掺杂N型层、下电极和上电极上的隔离层，所述隔离层在所述下电极和上电极上形成引线窗口，所述引线窗口处形成引线金属层。
本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下：一种新型GaAs肖特基二极管的制作方法包括以下步骤：
步骤10：在GaAs绝缘衬底上通过外延生长形成重掺杂N型层；
步骤20：在所述重掺杂N型层上通过外延生长形成N型层；
步骤30：采用湿法刻蚀减小在所述重掺杂N型层上的N型层的面积，使得所述N型层在所述重掺杂N型层上形成台面结构；
步骤40：在所述N型层上淀积形成介质层；
步骤50：在所述重掺杂N型层和N型层上通过蒸发形成下电极和上电极；
步骤60：采用湿法刻蚀减小在所述GaAs绝缘衬底上的重掺杂N型层的面积，使得所述重掺杂N型层在所述GaAs绝缘衬底上形成台面结构。
进一步，所述介质层为Si3N4介质层。
进一步，所述步骤50中在所述重掺杂N型层上通过蒸发形成下电极的步骤具体为：在所述重掺杂N型层上依次蒸发金属Ni、Ge、Au、Ge、Ni和Au，从而形成Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au六层金属结构。
进一步，所述步骤50中在所述N型层上通过蒸发形成上电极的步骤具体为：在所述N型层上依次蒸发金属Ti、Pt和Au，从而形成Ti/Pt/Au三层金属结构。
进一步，所述制作方法进一步包括：所述重掺杂N型层在所述GaAs绝缘衬底上形成台面结构后，在整个GaAs肖特基二极管的表面淀积形成隔离层，再采用干法刻蚀，将所述下电极和上电极表面淀积的隔离层刻蚀掉，从而形成引线窗口，最后，在所述引线窗口处，通过电镀的方法形成引线金属层。
本发明的有益效果是：
1、本发明的新型GaAs肖特基二极管，在形成肖特基接触的金属半导体界面处加入一介质层，就可以在不增加工艺难度的情况下，提高了接触势垒，减少表面缺陷态对肖特基势垒的影响，减少反向漏电流，提高GaAs肖特基二极管的反向变容比，从而使GaAs肖特基二极管在反偏电压下表现正常的可变电容特性。
2、本发明的新型GaAs肖特基二极管，因为介质层的引入，与传统的肖特基二极管相比较，其变容比明显增大，增强了非线性，这种二极管应用在倍频电路中能产生更高的倍频效率。
3、本发明的新型GaAs肖特基二极管，保留了传统二级管结构简单，易于制作的优点，并与传统GaAs肖特基二极管的制作工艺兼容，在改善性能的基础上并未提高成本。
附图说明
图1为本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的结构示意图；
图2为本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的另一结构示意图；
图3为本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的C-V曲线图；
图4为本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的I-V曲线图；
图5为本发明实施例新型GaAs肖特基二极管制作方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的结构示意图。如图1所示，所述肖特基二极管包括GaAs绝缘衬底101，设置于所述GaAs绝缘衬底101上的重掺杂N型层102和下电极106，设置于所述重掺杂N型层102上的N型层103，设置于所述N型层103上的介质层104，设置于所述介质层104上的上电极105，其中，所述N型层103在所述重掺杂N型层102上形成台面结构，所述重掺杂N型层102在所述GaAs绝缘衬底101上形成台面结构。
所述介质层104为Si3N4介质层。所述上电极105采用Ti/Pt/Au三层金属结构，其中，Ti、Pt和Au三层金属的厚度之比Ti/Pt/Au＝1∶1∶12。在本实施例中，所述Ti、Pt和Au三层金属的厚度依次为250à、250à和3000à。所述下电极106采用Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au六层金属结构，其中，Ni、Ge、Au、Ge、Ni和Au六层金属的厚度之比
Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au＝4∶4∶66∶8∶3∶220。在本实施例中，所述Ni、Ge、Au、Ge、Ni和Au六层金属的厚度依次为40à、40à、660à、80à、30à和2200à。
图2为本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的另一结构示意图。如图2所示，所述肖特基二极管还包括设置于所述GaAs绝缘衬底101、重掺杂N型层102、下电极106和上电极105上的隔离层107，所述隔离层107在所述下电极106和上电极105上形成引线窗口，所述引线窗口处形成引线金属层108。
所述隔离层107为Si3N4隔离层。在本实施例中，所述Si3N4隔离层的厚度为3000à。所述引线金属层108的材质为Au。
图3为本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的C-V曲线图，图4为本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的I-V曲线图。如图3所示，所述GaAs肖特基二极管在偏压为2V时，对应的最大电容Cmax为6.5fF/μm2，偏压为-1V时，对应的最小电容Cmin为1fF/μm2，因此Cmax/Cmin＝6.5，由此可见，本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的C-V特性有明显的改善。如图4所示，所述GaAs肖特基二极管在偏压为-3V时，对应的反向电流大小为10-5A量级，相比于传统的GaAs肖特基二极管，本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的I-V特性有明显的改善。
图5为本发明实施例新型GaAs肖特基二极管制作方法的流程图。如图5所示，结合图1，所述制作方法包括以下步骤：
步骤10：在GaAs绝缘衬底101上通过外延生长形成重掺杂N型层102。
步骤20：在所述重掺杂N型层102上通过外延生长形成N型层103。
步骤30：采用湿法刻蚀减小在所述重掺杂N型层102上的N型层103的面积，使得所述N型层103在所述重掺杂N型层102上形成台面结构。
步骤40：在所述N型层103上淀积形成介质层104。
所述介质层104为Si3N4介质层。
步骤50：在所述重掺杂N型层102和N型层103上通过蒸发形成下电极106和上电极105。
在所述重掺杂N型层102上通过蒸发形成下电极106的过程为：在所述重掺杂N型层102上依次蒸发金属Ni、Ge、Au、Ge、Ni和Au，从而形成Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au六层金属结构。
在所述重掺杂N型层102上通过蒸发形成上电极105的过程为：在所述N型层103上依次蒸发金属Ti、Pt和Au，从而形成Ti/Pt/Au三层金属结构。
步骤60：采用湿法刻蚀减小在所述GaAs绝缘衬底101上的重掺杂N型层102的面积，使得所述重掺杂N型层102在所述GaAs绝缘衬底101上形成台面结构。
所述制作方法进一步包括：所述重掺杂N型层102在所述GaAs绝缘衬底101上形成台面结构后，在整个GaAs肖特基二极管的表面淀积形成Si3N4隔离层107，再采用干法刻蚀，将所述下电极106和上电极105表面淀积的部分Si3N4隔离层107刻蚀掉，从而形成引线窗口，最后，在所述引线窗口处，通过电镀的方法生长Au形成引线金属层108。
本发明的新型GaAs肖特基二极管具有以下有益效果：
1、本发明的新型GaAs肖特基二极管，在形成肖特基接触的金属半导体界面处加入一介质层，就可以在不增加工艺难度的情况下，提高了接触势垒，减少表面缺陷态对肖特基势垒的影响，减少反向漏电流，提高GaAs肖特基二极管的反向变容比，从而使GaAs肖特基二极管在反偏电压下表现正常的可变电容特性。
2、本发明的新型GaAs肖特基二极管，因为介质层的引入，与传统的肖特基二极管相比较，其变容比明显增大，增强了非线性，这种二极管应用在倍频电路中能产生更高的倍频效率。
3、本发明的新型GaAs肖特基二极管，保留了传统二级管结构简单，易于制作的优点，并与传统GaAs肖特基二极管的制作工艺兼容，在改善性能的基础上并未提高成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型GaAs肖特基二极管，包括GaAs绝缘衬底(101)，设置于所述GaAs绝缘衬底(101)上的重掺杂N型层(102)和下电极(106)，设置于所述重掺杂N型层(102)上的N型层(103)，其特征在于，所述肖特基二极管还包括介质层(104)，所述介质层(104)设置于所述N型层(103)上，所述介质层(104)上还设置有上电极(105)，其中，所述N型层(103)在所述重掺杂N型层(102)上形成台面结构，所述重掺杂N型层(102)在所述GaAs绝缘衬底(101)上形成台面结构。
2.根据权利要求1所述的新型GaAs肖特基二极管，其特征在于，所述介质层(104)为Si3N4介质层。
3.根据权利要求1所述的新型GaAs肖特基二极管，其特征在于，所述上电极(105)采用Ti/Pt/Au三层金属结构。
4.根据权利要求1所述的新型GaAs肖特基二极管，其特征在于，所述下电极(106)采用Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au六层金属结构。
5.根据权利要求1所述的新型GaAs肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管还包括设置于所述GaAs绝缘衬底(101)、重掺杂N型层(102)、下电极(106)和上电极(105)上的隔离层(107)，所述隔离层(107)在所述下电极(106)和上电极(105)上形成引线窗口，所述引线窗口处形成引线金属层(108)。
6.一种新型GaAs肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：
步骤10：在GaAs绝缘衬底(101)上通过外延生长形成重掺杂N型层(102)；
步骤20：在所述重掺杂N型层(102)上通过外延生长形成N型层(103)；
步骤30：采用湿法刻蚀减小在所述重掺杂N型层(102)上的N型层(103)的面积，使得所述N型层(103)在所述重掺杂N型层(102)上形成台面结构；
步骤40：在所述N型层(103)上淀积形成介质层(104)；
步骤50：在所述重掺杂N型层(102)和N型层(103)上通过蒸发形成下电极(106)和上电极(105)；
步骤60：采用湿法刻蚀减小在所述GaAs绝缘衬底(101)上的重掺杂N型层(102)的面积，使得所述重掺杂N型层(102)在所述GaAs绝缘衬底(101)上形成台面结构。
7.根据权利要求6所述的新型GaAs肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述介质层(104)为Si3N4介质层。
8.根据权利要求6所述的新型GaAs肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述步骤50中在所述重掺杂N型层(102)上通过蒸发形成下电极(106)的步骤具体为：在所述重掺杂N型层(102)上依次蒸发金属Ni、Ge、Au、Ge、Ni和Au，从而形成Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au六层金属结构。
9.根据权利要求6所述的新型GaAs肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述步骤50中在所述N型层(103)上通过蒸发形成上电极(105)的步骤具体为：在所述N型层(103)上依次蒸发金属Ti、Pt和Au，从而形成Ti/Pt/Au三层金属结构。
10.根据权利要求6所述的新型GaAs肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述制作方法进一步包括：所述重掺杂N型层(102)在所述GaAs绝缘衬底(101)上形成台面结构后，在整个GaAs肖特基二极管的表面淀积形成隔离层(107)，再采用干法刻蚀，将所述下电极(106)和上电极(105)表面淀积的隔离层(107)刻蚀掉，从而形成引线窗口，最后，在所述引线窗口处，通过电镀的方法形成引线金属层(108)。
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|---|---|---|---|---|
| CN108292687A (zh) * | 2015-12-24 | 2018-07-17 | 英特尔公司 | 用于ge nmos的低肖特基势垒触点结构 |
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