CN103258843B - 用于太赫兹肖特基二极管的多孔衬底 - Google Patents
用于太赫兹肖特基二极管的多孔衬底 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于太赫兹肖特基二极管的多孔衬底，属于半导体器件领域。本发明包括半绝缘衬底，在所述半绝缘衬底的背面设有两个以上的空气孔，所述空气孔的深度小于半绝缘衬底的厚度，大于半绝缘衬底厚度的三分之一。本发明给出的在半绝缘衬底背面制作多孔结构，可以大幅降低肖特基二极管的寄生电容，提高肖特基二极管的截止频率，同时也可以增加肖特基二极管的散热能力，提高肖特基二极管用于倍频时的转换效率。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件领域。
背景技术
太赫兹波是指频率在0.1-10THz范围内的电磁波，其中1THz=1000GHz。太赫兹波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，太赫兹技术是国际科技界公认的一个非常重要的交叉前沿领域。
在太赫兹波段，肖特基二极管可以常温工作，因此已经被应用于太赫兹波段的混频检测以及用于太赫兹源的产生。
由于要使肖特基二极管工作在太赫兹频段，要求肖特基二极管具有极高的截止频率，截止频率越高，肖特基二极管的工作频率就越高。一般肖特基二极管的工作频率最高为截止频率的十分之一。截止频率，其中Rs为肖特基二极管的串联电阻，一般为几欧姆到十几欧姆，CT=Cj0+Cp为零偏置时肖特基二极管的总电容，一般为几飞法到几十飞法，Cj0为肖特基二极管的结电容，Cp为肖特基二极管的总寄生电容。要增加fc，需要减小肖特基二极管的串联电阻和零偏置时肖特基二极管的总电容。
在肖特基二极管阳极面积和材料掺杂浓度一定的情况下，肖特基二极管的串联电阻和肖特基二极管的结电容为一固定值，要增加肖特基二极管的截止频率，就需要减少肖特基二极管的寄生电容。肖特基二极管的寄生电容与肖特基二极管衬底的厚度有很大关系，研究表明，肖特基二极管衬底厚度越厚，寄生电容越大。因此可以通过减薄肖特基二极管的衬底厚度来较小寄生电容。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于太赫兹肖特基二极管的多孔衬底，该衬底应用于太赫兹肖特基二极管时，可以减少其寄生电容、提高其截止频率、增强其散热能力、提高肖特基二极管的倍频效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于太赫兹肖特基二极管的多孔衬底，包括半绝缘衬底，在所述半绝缘衬底的背面设有两个以上的空气孔，所述空气孔的深度小于半绝缘衬底的厚度。
所述空气孔的深度大于半绝缘衬底厚度的三分之一。
所述半绝缘衬底的厚度为10微米到100微米。
空气孔的截面面积占半绝缘衬底截面面积的40%-70%。
所述空气孔的形状为矩形、圆形、椭圆形或者其他多边形。
采用上述技术方案取得的技术进步为：本发明采用的背面具有多个开孔结构的衬底，可以进一步大幅降低肖特基二极管的寄生电容，提高肖特基二极管的截止频率，同时也可以增加肖特基二极管的散热能力，提高肖特基二极管用于倍频时的转换效率。
附图说明
图1为本发明实施例1的主视图；
图2为图1沿A-A向的剖视图；
图3为实施例2的主视图；
图4为实施例3的主视图；
其中，1、半绝缘衬底，2、空气孔。
具体实施方式
实施例1
由图1和图2所示可知，用于太赫兹肖特基二极管的多孔衬底，包括半绝缘衬底1，所述半绝缘衬底1的厚度为10微米；在所述半绝缘衬底1上设有15个的圆形空气孔2，每5个为一排，共分三排规则排列；所述空气孔2的深度为半绝缘衬底1的四分之三。各空气孔2的直径相等深度相等，且所有空气孔2的截面面积约占半绝缘衬底1截面面积的40%。所述半绝缘衬底1为GaAs。
该实施例的具体实现工艺为：在半绝缘衬底1的背面涂上正性光刻胶，通过光刻，在需要开空气孔2的位置对正性光刻胶进行曝光，通过显影去除空气孔2位置处的正性光刻胶；通过反应离子刻蚀去除空气孔2处的半绝缘衬底1，通过控制刻蚀时间，使得所刻蚀空气孔2的深度达到预定值。刻蚀完成后，去掉半绝缘衬底1上的正性光刻胶。
空气孔2的直径可根据半绝缘衬底1的面积大小以及需要的空气孔2的个数进行设计。
实施例2
由图3所示可知，实施例2与实施例1不同的是，所述半绝缘衬底1的厚度为50微米；在所述半绝缘衬底1上设有16个的矩形空气孔2，共三排，非规则排列。所有空气孔2的截面面积占半绝缘衬底1截面面积的50%。所述衬底1为GaN。
在本实施例中，各空气孔2的截面面积不相等，空气孔2的深度为半绝缘衬底1的二分之一。
实施例3
由图4所示可知，实施例3与实施例1不同的是，所述半绝缘衬底1的厚度为100微米；空气孔2共有三种形状：六边形，矩形，椭圆形，而且不规则排列。在本实施例中，每一种形状排列一排，排列三排。还可以一排中包含多种形状。所有空气孔2的截面面积约占半绝缘衬底1截面面积的70%。
本实施例中空气孔2的深度为半绝缘衬底1的五分之三。
各个空气孔2的深度可以不同，面积也不相同。
本发明中所有空气孔2的截面面积占据整个衬底1的总面积的40%-70%为最佳，其他比例也可，根据实际需要也可选择更大或更小的比例。
空气孔2的设置很随意，形状、大小、排列等根据实际需求自行选择。
本发明采用的背面具有多个开孔结构的衬底，可以进一步大幅降低肖特基二极管的寄生电容，提高肖特基二极管的截止频率，同时也可以增加肖特基二极管的散热能力，提高肖特基二极管用于倍频时的转换效率。
Claims (2)
1.一种用于太赫兹肖特基二极管的多孔衬底，其特征在于包括半绝缘衬底（1），在所述半绝缘衬底（1）的背面设有两个以上的空气孔（2），所述空气孔（2）的深度小于半绝缘衬底（1）的厚度；在半绝缘衬底（1）的背面涂上正性光刻胶，通过光刻，在需要开空气孔（2）的位置对正性光刻胶进行曝光，通过显影去除空气孔（2）位置处的正性光刻胶；所述空气孔（2）的深度大于半绝缘衬底（1）厚度的三分之一，空气孔（2）的截面面积占半绝缘衬底（1）截面面积的40%-70%，
所述半绝缘衬底（1）的厚度为10微米到100微米；通过反应离子刻蚀去除空气孔（2）处的半绝缘衬底（1），通过控制刻蚀时间，使得所刻蚀空气孔（2）的深度达到预定值，刻蚀完成后，去掉半绝缘衬底（1）上的正性光刻胶；空气孔（2）的直径根据半绝缘衬底（1）的面积大小以及需要的空气孔（2）的个数进行设计。
2.根据权利要求1所述的用于太赫兹肖特基二极管的多孔衬底，其特征在于所述空气孔（2）的形状为矩形、圆形或者椭圆形。
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