CN111048583A - 一种具有多指结构的平面肖特基二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有多指结构的平面肖特基二极管，应用于毫米波及太赫兹领域，针对目前的二极管存在的功率容量不足的问题，本发明在传统平面肖特基二极管的基础上引入多指结构，在一个台面上实现多个同向并联的肖特基接触，可以增大二极管芯片的功率承受能力，并且所引入的多指结构共用同一个欧姆接触，有利于减小二极管的欧姆损耗；而且可将多个这样的多指台面进行同向串联或反向串联组合，进一步增大功率容量，同时可以适应不同的倍频器结构；本发明结构简单，与传统的二极管工艺兼容，可以有效的增大倍频器的输出功率，在毫米波及太赫兹频段固态倍频源的设计中具有很好的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于平面肖特基二极管领域，具体涉及一种毫米波及太赫兹频段平面肖特基二极管。
背景技术
太赫兹技术在宽带通信、医学成像、安全检查、天文探测等领域具有广阔的应用前景，近年来逐渐成为科学研究的热点。由于缺少稳定、可靠、有效的太赫兹源，太赫兹技术的发展受到很大限制。因此，在太赫兹技术的研究中，首先需要解决太赫兹源的问题。基于半导体器件的太赫兹固态倍频源具有体积小、可靠性高、便于集成等优势，成为目前获得太赫兹波的主要方式。而作为主流的平面肖特基二极管，因为具有截止频率比较高，寄生参数小，可以室温工作等优势而大量应用于实际的太赫兹固态倍频源中。
由于缺少太赫兹频段的放大器，许多太赫兹前端往往是通过倍频链路的形式来获取太赫兹波或为混频器提供本振，因而前级倍频器能够提供足够的驱动功率变得十分重要，而单个二极管芯片的输出功率十分有限。目前获得大功率太赫兹源的方式之一是采用多只二极管芯片通过倍频功率合成来实现，但是在太赫兹频段功率合成网络的设计和加工都变得十分困难，而且会带来额外的损耗。另一种方式是通过增加单个二极管芯片上的管芯数目来增大芯片的功率容量，但是目前的方式都是基于单指技术的，当二极管的数目很多时(超过10个)，二极管芯片会变得细长，容易断裂，而且也会给电路的设计和装配带来困难。除此以外，也有从器件材料方面进行优化的，比如采用宽禁带半导体材料GaN，可以提高二极管的功率承受能力。但是从目前的文献报道来看，基于GaN的二极管在太赫兹频段的输出功率甚至还远不如GaAs二极管，可能的原因是GaN材料的电子迁移率限制了其高频性能。
总的来说，基于上述的方式获取大功率的太赫兹源还存在各种问题，限制了太赫兹技术的应用和开发。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种具有多指结构的平面肖特基二极管，在传统平面肖特基二极管的基础上引入多指结构，从而在一个台面上实现多个同向并联的肖特基接触，可以增大二极管芯片的功率承受能力，也有利于减小二极管的欧姆损耗。
本发明采用的技术方案为：一种具有多指结构的平面肖特基二极管，包括：衬底，以及布置于衬底上的两个台面；所述两个台面各自从上至下依次为：表面金属层、钝化层、外延层以及缓冲层；将两个台面记为：第一台面与第二台面；
所述第一台面的表面金属层延伸出多个阳极桥指至第二台面，所述各阳极桥指末端通过阳极探针贯穿第二台面的钝化层后与第二台面的外延层接触形成肖特基接触，所述第二台面的表面金属层贯穿钝化层和外延层后与第二台面的缓冲层接触形成欧姆接触。
进一步地，所述各肖特基接触的阴极通过第二台面的欧姆接触引出。
进一步地，所述多个阳极桥指至少为2个。
一种具有N组多指结构的平面肖特基二极管同向串联结构，包括：衬底，以及布置于衬底上的N+1个台面，相邻台面之间包括m个阳极桥指，且所有阳极桥指的方向相同。
进一步地，所述m大于或等于2。
一种具有N组多指结构的平面肖特基二极管反向串联结构，包括：衬底，以及布置于衬底上的N+1个台面，从中间台面的表面金属层开始分别向两侧的相邻台面延伸出m个阳极桥指，位于中间台面同侧的相邻台面之间的多个阳极桥指的方向相同。
进一步地，所述m大于或等于2。
本发明的有益效果：本发明的具有多指结构的平面肖特基二极管，在传统平面肖特基二极管的基础上引入多指结构，从而在一个台面上实现多个肖特基接触。本发明的有益效果是通过引入多指结构，从器件层面实现了多管芯并联，从而增大了肖特基二极管芯片的功率容量，提高了倍频管的输出功率；并且所引入的多指结构共用同一个欧姆接触，将有利于减小二极管的欧姆损耗。同时，将多个这样的多指台面进行同向串联或反向串联组合，可以进一步增大功率容量，同时可以适应不同的倍频器结构。本发明结构简单，与普通的平面肖特基二极管工艺兼容，有助于提高太赫兹频段倍频器的输出功率，在太赫兹频段大功率倍频源的设计中具有很好的实用性。
附图说明
图1为本发明提出的具有多指结构的平面肖特基二极管的侧视示意图；
图2为本发明提出的具有多指结构的平面肖特基二极管的层结构示意图；
图3为本发明的具体实施实例具有多指结构的反向串联二极管的侧视图；
图4为图3对应的等效电路；
图5为本发明的具体实施实例具有多指结构的同向串联二极管的侧视图；
图6为图5对应的等效电路；
附图标记：1为衬底，2为第一台面，3为第二台面，4为阳极桥指。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图1-6对本发明内容进一步阐释。
如图1所示，一种具有多指结构的平面肖特基二极管，主要由衬底1、第一台面2、第二台面3以及阳极桥指4组成。其中，第一台面作为阳极台面，第二台面作为阴极台面；阳极台面和阴极台面与普通的平面肖特基二极管层结构类似，从上至下依次为：表面金属层、钝化层、外延层、缓冲层；如图2所示，衬底为GaAs衬底，缓冲层为GaAs的重掺杂半导体层，外延层为GaAs的轻掺杂半导体层，钝化层为SiO2。
本发明在传统平面肖特基二极管的基础上做了如下改进：
1、在阳极台面上表面金属上延伸出多个阳极桥指(空气桥)至阴极台面；
2、阳极桥指的末端通过阳极探针贯穿钝化层后与外延层接触形成肖特基接触；
3、所有肖特基接触的阴极都通过阴极台面的欧姆接触引出，即共用一个欧姆接触；
阴极台面的表面金属层贯穿钝化层和缓冲层后与该阴极台面的缓冲层接触形成欧姆接触。
将多个上述的多指台面进行同向串联或反向串联组合，可以进一步增大功率容量，同时可以适应不同的倍频器结构，如图3所示，以反向串联的二极管结构为例进行说明：
本实施实例中设计了五个台面，台面成对称分布，相邻的两个台面之间有两个阳极桥指，中间的台面起连接作用。该二极管芯片总共有4对管芯(每对管芯同向并联)，形成了反向串联的二极管结构。该结构适合于设计平衡式的二倍频器，如图4所示。从图中可以看出，在与普通二极管芯片相同的芯片面积下，芯片上集成的管芯数目增加了一倍。
通过类似的方式，也可以形成适合于做奇次倍频的同向串联结构，如图5所示为五个本发明所述台面同向串联结构，相邻的两个台面之间有两个阳极桥指，且所有阳极桥指的方向相同；如图6所示，同向串联结构适用于奇次倍频器。
本实施例中仅以2个阳极桥指为例进行说明，实际应用中在可能的情况下，阳极桥指的数目可以进一步增加，如三指、四指等大于或等于2的整数。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种具有多指结构的平面肖特基二极管，其特征在于，包括：衬底，以及布置于衬底上的两个台面；所述两个台面各自从上至下依次为：表面金属层、钝化层、外延层以及缓冲层；将两个台面记为：第一台面与第二台面；
所述第一台面的表面金属层延伸出多个阳极桥指至第二台面，所述各阳极桥指末端通过阳极探针贯穿第二台面的钝化层后与第二台面的外延层接触形成肖特基接触，所述第二台面的表面金属层与第二台面的缓冲层接触形成欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的一种具有多指结构的平面肖特基二极管，其特征在于，所述各肖特基接触的阴极通过第二台面的欧姆接触引出。
3.根据权利要求2所述的一种具有多指结构的平面肖特基二极管，其特征在于，所述多个阳极桥指至少为2个。
4.一种具有N组多指结构的平面肖特基二极管同向串联结构，其特征在于，包括：衬底，以及布置于衬底上的N+1个台面，相邻台面之间包括m个阳极桥指，且所有阳极桥指的方向相同。
5.根据权利要求4所述的一种具有N组多指结构的平面肖特基二极管同向串联结构，其特征在于，所述m大于或等于2。
6.一种具有N组多指结构的平面肖特基二极管反向串联结构，其特征在于，包括：衬底，以及布置于衬底上的N+1个台面，从中间台面的表面金属层开始分别向两侧的相邻台面延伸出m个阳极桥指，位于中间台面同侧的相邻台面之间的多个阳极桥指的方向相同。
7.根据权利要求6所述的一种具有N组多指结构的平面肖特基二极管同向串联结构，其特征在于，所述m大于或等于2。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112289791A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-01-29 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 用于太赫兹频段结电容测试的肖特基二极管及半导体器件 |
| CN113690323A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-11-23 | 电子科技大学 | 一种基于薄膜工艺的无衬底单台面肖特基二极管 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110227135A1 (en) * | 2009-05-28 | 2011-09-22 | Freescale Semiconductor, Inc. | Schottky diodes |
| CN106653868A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-05-10 | 电子科技大学 | 一种自平衡的太赫兹肖特基势垒二极管 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110227135A1 (en) * | 2009-05-28 | 2011-09-22 | Freescale Semiconductor, Inc. | Schottky diodes |
| CN106653868A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-05-10 | 电子科技大学 | 一种自平衡的太赫兹肖特基势垒二极管 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HAIYONG XU ET AL: ""On Estimating and Canceling Parasitic Capacitance in Submillimeter-Wave Planar Schottky Diodes"", 《IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112289791A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-01-29 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 用于太赫兹频段结电容测试的肖特基二极管及半导体器件 |
| CN112289791B (zh) * | 2020-10-12 | 2023-01-17 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 用于太赫兹频段结电容测试的肖特基二极管及半导体器件 |
| CN113690323A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-11-23 | 电子科技大学 | 一种基于薄膜工艺的无衬底单台面肖特基二极管 |
| CN113690323B (zh) * | 2021-09-10 | 2024-01-30 | 电子科技大学 | 一种基于薄膜工艺的无衬底单台面肖特基二极管 |
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| Publication number | Publication date |
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