CN104795453A - 一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管，涉及半导体器件技术领域；包括砷化镓基肖特基倍频二极管本体，砷化镓基肖特基倍频二极管本体的两端均设有多梁式引线，所述多梁式引线包括一端连接在一起的至少两条梁式子引线，所述梁式子引线的厚度为2μm-4μm。本发明能够为肖特基倍频二极管正常安装在电路上提供保障，提高了肖特基倍频二极管的安全性与可靠性，安装成品率高，能确保安装质量，大大降低了生产及科研成本，结构简单，使用方便，延长了二极管的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域。
背景技术
太赫兹（THz）波是指频率在 0.3-3THz范围内的电磁波，广义的太赫兹波频率是指100GHz到10THz，其中 1THz=1000GHz。THz波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，THz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THz频率低端范围内，通常采用半导体器件倍频方法获得固态源。该方法是将毫米波通过非线性半导体器件倍频至THz频段，具有结构紧凑、易于调节、寿命长，波形可控，常温工作等优点。目前短波长亚毫米波、THz固态源主要依靠倍频的方式获得。利用肖特基二极管器件实现高效倍频不仅电路结构简单、倍频效率较高，还兼有振荡源具有的较高输出功率、倍频放大链高频率稳定度、低相位噪声的优点；同时肖特基二极管器件可稳定工作于30GHz~3000GHz整个毫米波及亚毫米波频段。目前先进的变容二极管（RAL和VDI等研究机构生产）已经可以工作于3.1THz，具有良好的连续波功率和效率。因此肖特基二极管高效倍频技术非常适于高性能的毫米波、亚毫米波、THz系统，是一种极具研究、应用价值的THz频率源技术。由于具有极小的结电容和串联电阻，高的电子漂移速度，平面GaAs肖特基二极管已经在THz频段上得到了广泛的应用，是THz技术领域中核心的固态电子器件。
目前常用的GaAs基太赫兹倍频肖特基二极管，主要有两种形式，一种是没有梁式引线（beam）的肖特基二极管，这种二极管在装配的时候，直接将电路与二极管的 压点(Pad)相连接，由于二极管的Pad一般尺寸较小，在倒装焊接的时候，难度较大。为了减小二极管在倒装焊接时候的难度，发展了具有梁式引线的GaAs基太赫兹倍频肖特基二极管，带有梁式引线的肖特基二极管，其减小了二极管倒装焊接的难度，但是目前肖特基二极管的梁式引线均在二极管两端，由一小块伸出来的金属作为梁，传统的梁式引线10如图1所示。这种二极管的beam在实际操作中，由于要使用工具进行夹持，在装配过程中，很容易弯曲，断裂，一旦有一端beam出现问题，导致器件不能正常安装到电路上，将导致器件作废，由于目前高性能的倍频肖特基二极管比较昂贵，这在一定程度上增加了科研成本的支出。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管，能够为肖特基倍频二极管正常安装在电路上提供保障，提高了肖特基倍频二极管的安全性与可靠性，安装成品率高，能确保安装质量，大大降低了生产及科研成本，结构简单，使用方便，延长了二极管的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管，包括砷化镓基肖特基倍频二极管本体，砷化镓基肖特基倍频二极管本体的两端均设有多梁式引线，所述多梁式引线包括一端连接在一起的至少两条梁式子引线；所述梁式子引线的厚度为2μm-4μm，以保证梁式引线具有足够的机械强度，避免被弯曲、折断。
进一步的技术方案，所述砷化镓基肖特基倍频二极管本体包括半绝缘衬底层、制作在半绝缘衬底层上的钝化层、半绝缘衬底层上外延生长的重掺杂GaAs层、在重掺杂GaAs层上外延生长的低掺杂GaAs层、制作在低掺杂GaAs层上的肖特基接触金属层、制作在重掺杂GaAs层上的欧姆接触金属层、制作在欧姆接触金属层上的能与梁式引线相连的金属加厚层、位于低掺杂GaAs层上方的二氧化硅层，金属加厚层通过空气桥连接肖特基接触金属。
进一步的技术方案，所述多梁式引线包括位于同一水平面的两条引线。
进一步的技术方案，所述最外侧两条梁式子引线之间的夹角为30°-60°。
进一步的技术方案，每条梁式子引线的长度为75μm-150μm。
进一步的技术方案，所述多梁式引线与金属加厚层的连接在空气桥连接制作完成后经光刻、电镀制作。
进一步的技术方案，所述多梁式引线成分为金。
进一步的技术方案，每条梁式子引线均为长方体形。
进一步的技术方案，所述钝化层为二氧化硅、氮化硅或金刚石，所述欧姆接触金属层自下而上为Ni/Au/ Ge/Ni/Au。
进一步的技术方案，所述金属加厚层的成分为Au，肖特基接触金属层自下而上为Ti/Pt/Au。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明的砷化镓基肖特基倍频二极管的同一端的一个压点处伸出两条梁式子引线，在将二极管进行装配焊接时，如果一条梁式子引线发生弯曲或者折断，能够使用同一端的另一个梁式子引线作为备用引线进行装配焊接，为肖特基倍频二极管正常安装在电路上提供了保障，提高了肖特基倍频二极管的安全性与可靠性，安装成品率高，能确保安装质量，大大降低了生产及科研成本，结构简单，使用方便，延长了二极管的使用寿命。
附图说明
图1是传统的砷化镓基肖特基倍频二极管的俯视图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是图2中A-A的剖面图；
在附图中：1、钝化层，2、二氧化硅层，3、欧姆接触金属层，4、金属加厚层，5、半绝缘衬底层，6、重掺杂GaAs层，7、低掺杂GaAs层，8、肖特基接触金属层，9、多梁式引线，10、传统的梁式引线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图2所示，一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管，包括砷化镓基肖特基倍频二极管本体，砷化镓基肖特基倍频二极管本体的两端均设有多梁式引线9，多梁式引线9成分为金。多梁式引线9包括一端连接在一起的两条梁式子引线，每条梁式子引线均为长方体形，两条梁式子引线位于同一水平面。梁式子引线的厚度为2μm-4μm，长度为75μm-150μm，最外侧两条梁式子引线之间的夹角为30°-60°。
如图3所示，砷化镓基肖特基倍频二极管本体包括半绝缘衬底层5、制作在半绝缘衬底层5上的钝化层1、半绝缘衬底层5上外延生长的重掺杂GaAs层6、在重掺杂GaAs层6上外延生长的低掺杂GaAs层7、制作在低掺杂GaAs层7上的肖特基接触金属层8、制作在重掺杂GaAs层6上的欧姆接触金属层3、制作在欧姆接触金属层3上的能与梁式引线相连的金属加厚层4、位于低掺杂GaAs层7上方的二氧化硅层2，金属加厚层4通过空气桥连接肖特基接触金属8。钝化层1为二氧化硅、氮化硅或金刚石，欧姆接触金属层3自下而上为Ni/Au/ Ge/Ni/Au。金属加厚层4的成分为Au，肖特基接触金属层8自下而上为Ti/Pt/Au。
本发明所述的太赫兹肖特基倍频二极管可通过成熟的肖特基二极管加工工艺实现，目前肖特基二极管的制造技术在国内外均已成熟，包括阴极欧姆接触、阳极肖特基金属蒸发，空气桥连接以及隔离槽腐蚀，制作钝化层1。正面加工工艺完成后，进行背面的减薄及分片，制作出太赫兹肖特基二极管。多梁式引线9与金属加厚层4的连接在空气桥连接制作完成后经光刻、电镀制作。
在实际操作时，使用每一端的一条梁式子引线进行装配焊接，一旦某一条梁式子引线出现弯曲、断裂而不能正常使用，则可利用同一端的另一条备用梁式子引线进行装配焊接。这样可以将原有的装配中产生的废品率30%降低到10%，从而确保了肖特基倍频二极管正常安装在电路上，确保了安装质量，大大降低了生产及科研成本。
Claims (10)
1.一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管，包括砷化镓基肖特基倍频二极管本体，其特征在于砷化镓基肖特基倍频二极管本体的两端均设有多梁式引线（9），所述多梁式引线（9）包括一端连接在一起的至少两条梁式子引线，所述梁式子引线的厚度为2μm-4μm。
2. 根据权利要求1所述的一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管，其特征在于所述砷化镓基肖特基倍频二极管本体包括半绝缘衬底层（5）、制作在半绝缘衬底层（5）上的钝化层（1）、半绝缘衬底层（5）上外延生长的重掺杂GaAs层（6）、在重掺杂GaAs层（6）上外延生长的低掺杂GaAs层（7）、制作在低掺杂GaAs层（7）上的肖特基接触金属层（8）、制作在重掺杂GaAs层（6）上的欧姆接触金属层（3）、制作在欧姆接触金属层（3）上的能与梁式引线相连的金属加厚层（4）、位于低掺杂GaAs层（7）上方的二氧化硅层（2），金属加厚层（4）通过空气桥连接肖特基接触金属（8）。
3. 根据权利要求1所述的一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管，其特征在于所述多梁式引线（9）包括位于同一水平面的两条引线。
4. 根据权利要求1所述的一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管，其特征在于所述最外侧两条梁式子引线之间的夹角为30°-60°。
5. 根据权利要求1所述的一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管，其特征在于每条梁式子引线的长度为75μm-150μm。
6. 根据权利要求1所述的一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管，其特征在于所述多梁式引线（9）与金属加厚层（4）的连接在空气桥连接制作完成后经光刻、电镀制作。
7.根据权利要求1所述的一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管，其特征在于所述多梁式引线（9）成分为金。
8. 根据权利要求1所述的一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管，其特征在于每条梁式子引线均为长方体形。
9. 根据权利要求1所述的一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管，其特征在于所述钝化层（1）为二氧化硅、氮化硅或金刚石，所述欧姆接触金属层（3）自下而上为Ni/Au/ Ge/Ni/Au。
10. 根据权利要求1所述的一种多梁式引线砷化镓基肖特基倍频二极管，其特征在于所述金属加厚层（4）的成分为Au，肖特基接触金属层（8）自下而上为Ti/Pt/Au。
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