CN113451418A - 中心对称SiC基GaN肖特基二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中心对称SiC基GaN肖特基二极管，涉及太赫兹器件技术领域。所述二极管包括位于中间的第一焊盘以及位于第一焊盘两侧的第二焊盘，其中所述第一焊盘与左侧的第二焊盘之间形成有一个肖特基二极管结，所述第一焊盘与右侧的第二焊盘之间形成有一个肖特基二极管结，所述第一焊盘的上表面的中心形成有一条外端悬空的梁式引线，所述梁式引线的悬空部分的长度相等。所述二极管能够提高使用良率且散热性好、可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及太赫兹器件技术领域，尤其涉及一种新型的中心对称SiC基GaN肖特基二极管。
背景技术
太赫兹波是指频率在 100GHz-10THz范围内的电磁波，在太赫兹频率低端，基于肖特基二极管的方式可以实现太赫兹倍频源。目前常用的是GaAs基的肖特基二极管，但是GaAs基肖特基二极管由于其耐击穿特性不如禁带宽度更大的GaN肖特基二极管，因此基于GaN肖特基二极管来制作大功率的太赫兹源成为一种比较有潜在价值的技术。目前常见的GaN肖特基二极管采用同方向串联或采用中间焊盘，向两端延伸的二极管形式。由于SiC（碳化硅）良好的散热特性，基于SiC衬底的肖特基二极管可以快速散热，有助于提升器件的可靠性等性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够提高使用良率、散热性好、可靠性高的中心对称SiC基GaN肖特基二极管。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种中心对称SiC基GaN肖特基二极管，其特征在于：包括位于中间的第一焊盘以及位于第一焊盘两侧的第二焊盘，其中所述第一焊盘与左侧的第二焊盘之间形成有一个肖特基二极管结，所述第一焊盘与右侧的第二焊盘之间形成有一个肖特基二极管结，所述第一焊盘的上表面的中心形成有一条外端悬空的梁式引线，所述梁式引线的悬空部分的长度相等；
所述肖特基二极管结包括半绝缘SiC衬底层，所述半绝缘SiC衬底层的上表面形成有AlN缓冲层，所述AlN缓冲层（的上表面形成有半绝缘GaN层，所述半绝缘GaN层上表面的中部形成有钝化层，所述钝化层的左右两侧分别形成有重掺杂GaN层，左右两侧的所述重掺杂GaN层上内嵌有欧姆接触金属层，所述欧姆接触金属层的上表面高于所述重掺杂GaN层的上表面，且所述欧姆接触金属层的面积小于相应侧的重掺杂GaN层的面积，不具有欧姆接触金属层的重掺杂GaN层的上表面形成有低掺杂GaN层，所述低掺杂GaN层的高度高于所述欧姆接触金属层的高度，所述欧姆接触金属层的的上表面形成有金属加厚层，所述低掺杂GaN层的上表面形成有二氧化硅层，且左侧的二氧化硅层上内嵌有肖特基接触金属层，且所述肖特基接触金属层与所述低掺杂GaN层相接触，所述金属加厚层的高度高于所述二氧化硅层的高度，右侧的金属加厚层通过金属空气桥与所述肖特基接触金属层连接。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：采用此种新型结构的GaN肖特基二极管可应用于毫米波与太赫兹频段的偶次倍频和奇次倍频。为了方便焊接，可在中间两个肖特基结之间的焊盘上引入上下梁式引线，方便导电胶的装配。基于此种新型结构的肖特基二极管，在使用的试用，可以不用区分正反方向，并且由于在焊接的过程中，三个焊接焊盘均是纯金属结构，不会存在将肖特基结给糊住的情况，提高了肖特基二极管的使用良率。
此外，本申请肖特基二极管采用SiC衬底作为肖特基二极管的衬底材料，可以提升肖特基二极管散热特性，有利于降低肖特基二极管的工作温度，提升肖特基二极管的可靠性和效率。
附图说明
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。
图1是本发明实施例所述二极管的俯视结构示意图；
图2是本发明实施例去掉梁式引线的俯视结构示意图；
图3是图2中A-A向的剖视结构示意图；
图4是图1中B-B向的剖视结构示意图；
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SiC衬底层，6、重掺杂GaN层，7、低掺杂GaN层，8、肖特基接触金属层；9、粱式引线；10、第一焊盘；11、第二焊盘；12、AlN缓冲层；13、半绝缘GaN层。
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1所示，本发明实施例公开了一种中心对称SiC基GaN肖特基二极管，包括位于中间的第一焊盘10以及位于第一焊盘10两侧的第二焊盘11，其中所述第一焊盘10与左侧的第二焊盘11之间形成有一个肖特基二极管结，所述第一焊盘10与右侧的第二焊盘11之间形成有一个肖特基二极管结，所述第一焊盘的上表面的中心形成有一条外端悬空的梁式引线9，所述梁式引线9的悬空部分的长度相等。
此种肖特基结的分布结构与采用中间为纯焊盘，而向两端延伸的二极管形式的电流方向反向。采用此种新型结构的GaN肖特基二极管可应用于毫米波与太赫兹频段的偶次倍频和奇次倍频。为了方便焊接，在中间两个肖特基结之间的第一焊盘上引入上下梁式引线，方便导电胶的装配。基于此种新型结构的肖特基二极管，在使用时，可以不用区分正反方向，并且由于在焊接的过程中，三个焊接焊盘均是纯金属结构，不会存在将肖特基结给糊住的情况，提高了肖特基二极管的使用良率。
此外，本申请肖特基二极管采用SiC衬底作为肖特基二极管的衬底材料，可以提升肖特基二极管散热特性，有利于降低肖特基二极管的工作温度，提升肖特基二极管的可靠性和效率。
进一步的，如图2和图3所示，所述肖特基二极管结包括半绝缘SiC衬底层5，所述半绝缘SiC衬底层5的上表面形成有AlN缓冲层12，所述AlN缓冲层12的上表面形成有半绝缘GaN层13，所述半绝缘GaN层13上表面的中部形成有钝化层1，所述钝化层1的左右两侧分别形成有重掺杂GaN层6，左右两侧的所述重掺杂GaN层6上内嵌有欧姆接触金属层3；所述欧姆接触金属层3的上表面高于所述重掺杂GaN层6的上表面，且所述欧姆接触金属层3的面积小于相应侧的重掺杂GaN层6的面积，不具有欧姆接触金属层3的重掺杂GaN层6的上表面形成有低掺杂GaN层7，所述低掺杂GaN层7的高度高于所述欧姆接触金属层3的高度；所述欧姆接触金属层3的的上表面形成有金属加厚层4，所述低掺杂GaN层7的上表面形成有二氧化硅层2，且左侧的二氧化硅层2上内嵌有肖特基接触金属层8，且所述肖特基接触金属层8与所述低掺杂GaN层7相接触；所述金属加厚层4的高度高于所述二氧化硅层2的高度，右侧的金属加厚层4通过金属空气桥9与所述肖特基接触金属层8连接，如图4所示。
优选的，钝化层1的制作材料可以为二氧化硅、氮化硅或金刚石；欧姆接触金属层3自下而上可以为Ti层、Al层、Ni层和Au层；所述金属加厚层4的制作材料可以为Au，所述肖特基接触金属层8自下而上可以为Ti层、Pt层和Au层，需要说明的是，上述材料只是本实施例的优选方案，本领域技术人员还可以选择其它材料制备所述二极管。
此外，本发明所述的中心对称SiC基GaN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及钝化层制作等。
Claims (6)
1.一种中心对称SiC基GaN肖特基二极管，其特征在于：包括位于中间的第一焊盘（10）以及位于第一焊盘（10）两侧的第二焊盘（11），其中所述第一焊盘（10）与左侧的第二焊盘（11）之间形成有一个肖特基二极管结，所述第一焊盘（10）与右侧的第二焊盘（11）之间形成有一个肖特基二极管结，所述第一焊盘的上表面的中心形成有一条外端悬空的梁式引线（9），所述梁式引线（9）的悬空部分的长度相等；
所述肖特基二极管结包括半绝缘SiC衬底层（5），所述半绝缘SiC衬底层（5）的上表面形成有AlN缓冲层（12），所述AlN缓冲层（12）的上表面形成有半绝缘GaN层（13），所述半绝缘GaN层（13）上表面的中部形成有钝化层（1），所述钝化层（1）的左右两侧分别形成有重掺杂GaN层（6），左右两侧的所述重掺杂GaN层（6）上内嵌有欧姆接触金属层（3），所述欧姆接触金属层（3）的上表面高于所述重掺杂GaN层（6）的上表面，且所述欧姆接触金属层（3）的面积小于相应侧的重掺杂GaN层（6）的面积，不具有欧姆接触金属层（3）的重掺杂GaN层（6）的上表面形成有低掺杂GaN层（7），所述低掺杂GaN层（7）的高度高于所述欧姆接触金属层（3）的高度，所述欧姆接触金属层（3）的的上表面形成有金属加厚层（4），所述低掺杂GaN层（7）的上表面形成有二氧化硅层（2），且左侧的二氧化硅层（2）上内嵌有肖特基接触金属层（8），且所述肖特基接触金属层（8）与所述低掺杂GaN层（7）相接触，所述金属加厚层（4）的高度高于所述二氧化硅层（2）的高度，右侧的金属加厚层（4）通过金属空气桥（9）与所述肖特基接触金属层（8）连接。
2.如权利要求1所述的中心对称SiC基GaN肖特基二极管，其特征在于：所述梁式引线位于左侧的金属加厚层（4）的上表面上。
3.如权利要求1所述的中心对称SiC基GaN肖特基二极管，其特征在于：所述钝化层（1）为二氧化硅、氮化硅或金刚石。
4.如权利要求1所述的中心对称SiC基GaN肖特基二极管，其特征在于：所述欧姆接触金属层（3）自下而上为Ti层、Al层Ni层和Au层。
5.如权利要求1所述的中心对称SiC基GaN肖特基二极管，其特征在于：所述金属加厚层（4）的成分为Au。
6.如权利要求1所述的中心对称SiC基GaN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层、Pt层和Au层。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210928 |