CN105845742A - 梁式引线太赫兹肖特基二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种梁式引线太赫兹肖特基二极管，涉及肖特基二极管技术领域。所述二极管包括太赫兹肖特基二极管本体，所述太赫兹肖特基二极管本体上设有阳极和阴极，所述阳极和阴极的外侧面各设有一条向所述二极管本体外侧延伸的梁式引线，且所述梁式引线延伸至所述二极管本体的外侧部分的长度不同。所述二极管在阳极和阴极上伸出不同长度的金属条，在二极管应用于倒装焊接时，从背面看的时候，通过梁式引线长度的不同，区别二极管的阳极和阴极，降低了倒装焊的工艺难度，提高了二极管倒装焊接的可辨识性和可使用性。
Description
技术领域
本发明涉及肖特基二极管技术领域，尤其涉及一种方便倒装焊接时区分二极管的阴极和阳极的梁式引线太赫兹肖特基二极管。
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beam(梁式引线)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Pad(压点)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beam的GaAs基太赫兹倍频肖特基二极管，带有beam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beam均在二极管两端，由一小块伸出来的金属作为beam，如附图1所示。但是目前带有beam梁式引线的二极管，其梁式引线的长度是一致的。
无论是针对有相同长度梁式引线的二极管来说，或者是针对没有梁式引线的二极管来说，在二极管的使用过程中，二极管需要倒装焊接，以减小电感等高频寄生参量。在倒装焊接的时候，例如在平衡式基波混频器的应用当中，需要两支甚至四支肖特基二极管单管，在装配的时候，由于只能看到二极管的背面，不能区分肖特基二极管的阳极和阴极，导致装配失败，需要将肖特基二极管全部挑掉，更换新的肖特基二极管。由于从背面无法辨识二极管的阴极阳极，导致工艺难度增加，在一定程度上导致了器件的浪费，造成了科研成本的增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种梁式引线太赫兹肖特基二极管，所述二极管降低了倒装焊的工艺难度，提高了二极管倒装焊接的可辨识性和可使用性。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种梁式引线太赫兹肖特基二极管，包括太赫兹肖特基二极管本体，所述太赫兹肖特基二极管本体上设有阳极和阴极，其特征在于：所述阳极和阴极的外侧面各设有一条向所述二极管本体外侧延伸的梁式引线，且所述梁式引线延伸至所述二极管本体的外侧部分的长度不同。
进一步的技术方案在于：所述阳极上连接的梁式引线长度大于所述阴极上连接的梁式引线长度。
进一步的技术方案在于：所述二极管本体包括半绝缘GaAs衬底，所述GaAs衬底的上表面设有钝化层，所述钝化层为两个连续的环状结构，每个环状结构内的GaAs衬底的上表面设有重掺杂GaAs层，每个重掺杂GaAs层的上表面为台阶状，每个重掺杂GaAs层的上表面设有欧姆接触金属层和低掺杂GaAs层，且所述低掺杂GaAs层位于所述二极管本体的内侧，每个欧姆接触金属层的上表面设有一个金属加厚层，其中的一个低掺杂GaAs层的上表面设有一个肖特基接触金属层，所述金属加厚层以及肖特基接触金属层的侧面环绕有二氧化硅层，其中位于另一个低掺杂GaAs层侧的金属加厚层与所述肖特基接触金属层电连接，所述的梁式引线分别位于所述金属加厚层的外侧。
进一步的技术方案在于：所述钝化层的制作材料为二氧化硅、氮化硅或金刚石。
进一步的技术方案在于：所述欧姆接触金属层的金属自下而上为Ni/Au/ Ge/Ni/Au。
进一步的技术方案在于：所述肖特基接触金属层自下而上为Ti/Pt/Au。
进一步的技术方案在于：所述梁式引线的制作材料为Au。
进一步的技术方案在于：与阴极连接的梁式引线的长度为40微米-60微米，与阳极连接的梁式引线的长度为80微米-150微米。
进一步的技术方案在于：所述梁式引线的厚度为1.5微米-6微米。
进一步的技术方案在于：所述重掺杂GaAs层的掺杂浓度为10^18cm-3量级, 低掺杂GaAs层的掺杂浓度为1e16cm-3到5e17cm-3。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述二极管在阳极和阴极上伸出不同长度的金属条，在二极管应用于倒装焊接时，从背面看的时候，通过梁式引线长度的不同，区别二极管的阳极和阴极，降低了倒装焊的工艺难度，提高了二极管倒装焊接的可辨识性和可使用性。
附图说明
图1是现有技术梁式引线太赫兹肖特基二极管的俯视结构示意图；
图2是本发明所述二极管的俯视结构示意图；
图3是图2所示二极管的A-A向剖视结构示意图；
其中：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GaAs衬底 6、重掺杂GaAs层 7、低掺杂GaAs层 8、肖特基接触金属层 9、梁式引线。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图2-3所示，本发明公开了一种梁式引线太赫兹肖特基二极管，包括太赫兹肖特基二极管本体，所述太赫兹肖特基二极管本体上设有阳极和阴极，所述阳极和阴极的外侧面各设有一条向所述二极管本体外侧延伸的梁式引线9，且所述梁式引线延伸至所述二极管本体的外侧部分的长度不同，进一步的，所述梁式引线延伸至所述二极管本体外侧部分较长的梁式引线连接的电极为阳极，较短的为阴极。因此，一般情况下，所述阳极上连接的梁式引线9长度大于所述阴极上连接的梁式引线9长度。
所述二极管本体包括半绝缘GaAs衬底5，所述GaAs衬底5的上表面设有钝化层1，所述钝化层1的制作材料可以为二氧化硅、氮化硅以及散热性能最佳的金刚石。所述钝化层1为两个连续的环状结构，每个环状结构内的GaAs衬底的上表面设有重掺杂GaAs层6，每个重掺杂GaAs层6的上表面为台阶状，每个重掺杂GaAs层6的上表面设有欧姆接触金属层3和低掺杂GaAs层7，且所述低掺杂GaAs层7位于所述二极管本体的内侧，所述重掺杂GaAs层6的掺杂浓度为10^18cm-3量级, 低掺杂GaAs层7的掺杂浓度为1e16cm-3到5e17cm-3。
每个欧姆接触金属层3的上表面设有一个金属加厚层4，其中的一个低掺杂GaAs层7的上表面设有一个肖特基接触金属层8，所述金属加厚层4以及肖特基接触金属层8的侧面环绕有二氧化硅层2，其中位于另一个低掺杂GaAs层7侧的金属加厚层4与所述肖特基接触金属层8电连接（两者相互连接的部分形成空气桥），所述的梁式引线9分别位于所述金属加厚层4的外侧。优选的，所述欧姆接触金属层3的金属自下而上为Ni/Au/ Ge/Ni/Au，所述肖特基接触金属层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。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。
其中本发明所提出的尺寸各异的梁式引线，可以在空气桥连接这一工艺步骤中，直接制作；也可以在空气桥连接制作完成以后，单独经过光刻，电镀来制作。为了保证梁式引线的机械强度，梁式引线的厚度应控制在1.5微米到6微米。
为了有效辨识二极管的阴极和阳极，两个梁式引线的长度差最好大于20微米。如附图2所示，左边梁式引线长度可以为40微米-60微米，右边梁式引线长度要大于80微米，为了保证机械强度，右边梁式引线的长度要低于150微米。当应用于倒装焊时，从背面看，梁式引线较长的一端代表二极管的阳极，梁式引线较短的一端代表二极管的阴极。通过梁式引线长度的不同，区别二极管的阳极和阴极，降低了倒装焊的工艺难度，提高了二极管倒装焊接的可辨识性和可使用性。
Claims (10)
1.一种梁式引线太赫兹肖特基二极管，包括太赫兹肖特基二极管本体，所述太赫兹肖特基二极管本体上设有阳极和阴极，其特征在于：所述阳极和阴极的外侧面各设有一条向所述二极管本体外侧延伸的梁式引线（9），且所述梁式引线延伸至所述二极管本体的外侧部分的长度不同。
2.如权利要求1所述的梁式引线太赫兹肖特基二极管，其特征在于：所述阳极上焊接的梁式引线（9）长度大于所述阴极上焊接的梁式引线（9）长度。
3.如权利要求1所述的梁式引线太赫兹肖特基二极管，其特征在于：所述二极管本体包括半绝缘GaAs衬底（5），所述GaAs衬底（5）的上表面设有钝化层（1），所述钝化层（1）为两个连续的环状结构，每个环状结构内的GaAs衬底的上表面设有重掺杂GaAs层（6），每个重掺杂GaAs层（6）的上表面为台阶状，每个重掺杂GaAs层（6）的上表面设有欧姆接触金属层（3）和低掺杂GaAs层（7），且所述低掺杂GaAs层（7）位于所述二极管本体的内侧，每个欧姆接触金属层（3）的上表面设有一个金属加厚层（4），其中的一个低掺杂GaAs层（7）的上表面设有一个肖特基接触金属层（8），所述金属加厚层（4）以及肖特基接触金属层（8）的侧面环绕有二氧化硅层（2），其中位于另一个低掺杂GaAs层（7）侧的金属加厚层（4）与所述肖特基接触金属层（8）电连接，所述的梁式引线（9）分别位于所述金属加厚层（4）的外侧。
4.如权利要求3所述的梁式引线太赫兹肖特基二极管，其特征在于：所述钝化层（1）的制作材料为二氧化硅、氮化硅或金刚石。
5.如权利要求3所述的梁式引线太赫兹肖特基二极管，其特征在于：所述欧姆接触金属层（3）的金属自下而上为Ni/Au/ Ge/Ni/Au。
6.如权利要求3所述的梁式引线太赫兹肖特基二极管，其特征在于：所述肖特基接触金属层（8）自下而上为Ti/Pt/Au。
7.如权利要求3所述的梁式引线太赫兹肖特基二极管，其特征在于：所述梁式引线（9）的制作材料为Au。
8.如权利要求1所述的梁式引线太赫兹肖特基二极管，其特征在于：与阴极连接的梁式引线（9）的长度为40微米-60微米，与阳极连接的梁式引线（9）的长度为80微米-150微米。
9.如权利要求1所述的梁式引线太赫兹肖特基二极管，其特征在于：所述梁式引线（9）的厚度为1.5微米-6微米。
10.如权利要求3所述的梁式引线太赫兹肖特基二极管，其特征在于：所述重掺杂GaAs层（6）的掺杂浓度为10^18cm-3量级, 低掺杂GaAs层（7）的掺杂浓度为1e16cm-3到5e17cm-3。
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