CN105449004B - 一种AlGaAs梁式引线PIN二极管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种AlGaAs梁式引线PIN二极管及其制备方法，其特征在于，它是采用P+‑Al0.3Ga0.7As/I‑GaAs/N+‑GaAs异质结PIN结构制作的GaAs基梁式引线PIN二极管。本发明的有益效果是，1）采用P+‑Al0.3Ga0.7As/I‑GaAs/N+‑GaAs异质结PIN结构代替传统的P+‑GaAs/I‑GaAs/N+‑GaAs的GaAs同质结PIN结构，利用异质结的高载流子注入比，有效降低器件的串联电阻。2）采用空气桥工艺，降低器件附加电容。3）器件结构采用梁式引线结构，无管壳封装，使用方便，微波性能优异。制作方法对器件获得的良好效果有：微波测试结果表明，采用P+‑Al0.3Ga0.7As/I‑GaAs/N+‑GaAs异质结PIN结构比相同设计参数的常规器件，串联电阻小10%～20%。
Description
技术领域
本发明是涉及的是一种AlGaAs梁式引线PIN二极管及其制备方法，属于半导体微电子设计制造技术领域。
背景技术
微波PIN二极管是微波系统中极为重要的控制器件，广泛应用于各类微波控制电路中，如微波开关、电调衰减器、移相器、限幅器等。
制作微波PIN二极管的材料主要有Si和GaAs，GaAs PIN二极管相较Si PIN二极管，由于电子迁移率高，开关速度更快，可工作于更高的工作频率下。但其RC乘积已近极限，在高频应用中，尤其是3mm频段应用中，损耗偏大，应用受限。
发明内容
本发明提出的是一种AlGaAs梁式引线PIN二极管及其制备方法，利用P+-AlGaAs/I-GaAs异质结较高的载流子注入比，相比GaAs同质结PIN二极管，在相同物理尺寸下（即电容相同），实现更小的串联电阻，从而其RC乘积更小，可应用于更高的工作频率下。
本发明的技术解决技术方案：采用P+-Al0.3Ga0.7As/I-GaAs/N+-GaAs异质结PIN结构代替传统的P+-GaAs/I-GaAs/N+-GaAs的GaAs同质结PIN结构，利用异质结的高载流子注入比，有效降低器件的串联电阻；采用空气桥工艺，降低器件附加电容；器件结构采用梁式引线结构。
本发明的有益效果：器件参数设计与原常规的参数设计完全兼容，并且不增加额外工艺流程情况下实现器件更小的串联电阻。制作工艺方法对器件获得的良好效果：微波测试结果表明，采用P+-Al0.3Ga0.7As/I-GaAs/N+-GaAs异质结PIN结构比相同设计参数的常规器件，串联电阻小10%～20%。
附图说明
附图1是AlGaAs梁式引线PIN二极管的结构示意图。
附图2是P+-Al0.3Ga0.7As/I-GaAs/N+-GaAs/SI-GaAs的结构示意图。
附图3是小台形成的结构示意图。
附图4是大台形成的结构示意图。
附图5是淀积复合介质膜钝化保护结构示意图。
附图6是N+区欧姆电极形成示意图。
附图7是P+区欧姆电极形成示意图。
附图8是电镀Au形成阴极和阳极空气桥示意图。
附图9是电镀形成金梁示意图。
附图10是GaAs背孔工艺，干法刻蚀图形外GaAs和介质的示意图。
图中的1是Si-GaAs衬底，2是N+-GaAs,3是I-GaAs，4是P+-Al0.3Ga0.7As,5是SiO2/Si3N4复合介质膜，6是空气桥，7是金梁。
具体实施方式
如附图所示，AlGaAs梁式引线PIN二极管，其结构在于，材料结构采用P+-Al0.3Ga0.7As/I-GaAs/N+-GaAs结构，器件结构采用梁式引线结构，并采用空气桥工艺降低器件附加电容。
AlGaAs梁式引线PIN二极管的制备方法，包括如下工艺步骤：
1）选择P+-Al0.3Ga0.7As/I-GaAs/N+-GaAs/SI-GaAs外延材料 (图2),其中P+-Al0.3Ga0.7As掺杂杂质为Be，掺杂浓度≥5E19cm-3，厚度为（0.5±0.1）μm；I-GaAs掺杂杂质为Si，掺杂浓度≤5E14cm-3，厚度为（4.0±0.1）μm；N+-GaAs参杂杂质为Si,掺杂浓度≥5E18cm-3，厚度为（2.0±0.1）μm；SI-GaAs衬底电阻率≥1E7Ω·cm，晶向<100>（图2）；
2）光刻掩蔽进行ICP刻蚀，刻蚀深度（5.0±0.2）μm，形成小台（图3）；
3）光刻掩蔽进行湿法腐蚀，刻蚀深度（2.5±0.2）μm，形成大台（图4）；
4）用PECVD工艺在晶圆表面淀积（10000±500）Å SiO2，（2000±100）Å Si3N4，形成复合介质钝化层（图5）；
5）光刻掩蔽，刻蚀形成N+区欧姆接触孔，蒸发欧姆接触金属AuGeNi-Au,其中AuGeNi厚度为（1000±100）Å，Au厚度为（2000±200）Å，剥离形成N+区欧姆接触电极（图6）；
6）光刻掩蔽，刻蚀形成P+区欧姆接触孔，溅射欧姆接触金属Ti-Pt-Au,其中Ti厚度为（1000±100）Å，Pt厚度为（1500±150）Å，Au厚度为（1000±100）Å，剥离形成P+区欧姆接触电极（图7）；
7）光刻掩蔽，采用电镀Au工艺形成阳极和阴极空气桥（图8）；
8）快速热处理，使P+区和N+区形成欧姆接触；
9）用PECVD工艺在晶圆表面淀积（1000±100）Å Si3N4，保护晶片表面和空气桥部分，光刻掩蔽刻蚀形成金梁窗口；
10）溅射TiAuTi，进行光刻掩蔽，电镀形成金梁，并湿法去除金梁外金属（图9）；
11）减薄晶片，将晶片机械减薄至（100±10）μm；
12）采用双面对准光刻工艺进行背面光刻胶掩蔽，进行GaAs背孔工艺，干法刻蚀图形外GaAs和复合介质层；
13）分离管芯（图10）。
Claims (1)
1.AlGaAs梁式引线PIN二极管的制备方法，其特征是包括如下工艺步骤：
1）选择P+-Al0.3Ga0.7As/I-GaAs/N+-GaAs/SI-GaAs外延材料，其中P+-Al0.3Ga0.7As掺杂杂质为Be，掺杂浓度≥5E19cm-3，厚度为（0.5±0.1）μm；I-GaAs掺杂杂质为Si，掺杂浓度≤5E14cm-3，厚度为（4.0±0.1）μm；N+-GaAs参杂杂质为Si,掺杂浓度≥5E18cm-3，厚度为（2.0±0.1）μm；SI-GaAs衬底电阻率≥1E7Ω·cm，晶向<100>；
2）光刻掩蔽进行ICP刻蚀，刻蚀深度（5.0±0.2）μm，形成小台；
3）光刻掩蔽进行湿法腐蚀，刻蚀深度（2.5±0.2）μm，形成大台；
4）用PECVD工艺在晶圆表面淀积（10000±500）Å SiO2，（2000±100）Å Si3N4，形成复合介质钝化层；
5）光刻掩蔽，刻蚀形成N+区欧姆接触孔，蒸发欧姆接触金属AuGeNi-Au,其中AuGeNi厚度为（1000±100）Å，Au厚度为（2000±200）Å，剥离形成N+区欧姆接触电极；
6）光刻掩蔽，刻蚀形成P+区欧姆接触孔，溅射欧姆接触金属Ti-Pt-Au,其中Ti厚度为（1000±100）Å，Pt厚度为（1500±150）Å，Au厚度为（1000±100）Å，剥离形成P+区欧姆接触电极；
7）光刻掩蔽，采用电镀Au工艺形成阳极和阴极空气桥；
8）快速热处理，使P+区和N+区形成欧姆接触；
9）用PECVD工艺在晶圆表面淀积（1000±100）Å Si3N4，保护晶片表面和空气桥部分，光刻掩蔽刻蚀形成金梁窗口；
10）溅射TiAuTi，进行光刻掩蔽，电镀形成金梁，并湿法去除金梁外金属；
11）减薄晶片，将晶片机械减薄至（100±10）μm；
12）采用双面对准光刻工艺进行背面光刻胶掩蔽，进行GaAs背孔工艺，干法刻蚀图形外GaAs和复合介质层；
13）分离管芯；
GaAs基梁式引线PIN二极管是采用P+-Al0.3Ga0.7As/I-GaAs/N+-GaAs异质结PIN结构制作的。
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