CN1630101A - 新结构肖特基毫米波混频二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明一种新结构肖特基毫米波混频二极管，其芯片的外延结构为：在砷化镓衬底上生长一层重掺杂砷化镓第一外延层，在第一外延层的上面生长一层轻掺杂砷化镓第二外延层。本发明优化设计了外延层结构。
Description
技术领域
本发明涉及微电子技术，具体地说，涉及一种高频高性能混频器件。
背景技术
混频是通信领域一项十分关键的技术。当高频信号是微波毫米波段时，多采用肖特基势垒二极管混频。肖特基势垒混频管是利用金属与半导体接触时形成的势垒，正向偏置时，多数载流子从半导体注入到金属中，因而有电流流动，实际上可忽略少数载流子的影响。与pn结二极管相比，没有长的反向恢复时间和电荷存储电容，正向I-V曲线斜率较陡，串联电阻较小，正向开启电压较低。尤其砷化镓(GaAs)肖特基混频二极管，与点接触混频管相比，具有串联电阻低、击穿电压较高、噪声系数低、工艺上重复性及均匀性好、耐机械冲击性能好等特点，因此在军事和民用无线领域得到广泛的应用。
开启电压、反向漏电、击穿电压、串联电阻和结电容是影响肖特基混频二极管高频特性的主要技术参数。在超高频率通信领域，我国目前采用的混频二极管仍依赖进口，导致我们的系统设计受制于人。常规的肖特基混频二极管没有使用隔离工艺，导致级间串联电容较大，从而影响高频工作时的品质稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种毫米波混频器件，其全面技术指标达到通信等领域应用的需求，技术指标满足高性能混频的要求，且结构简单，成品率高。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种新结构肖特基毫米波混频二极管，其芯片的外延结构为：在砷化镓衬底上生长一层重掺杂砷化镓第一外延层，在第一外延层的上面生长一层轻掺杂砷化镓第二外延层。
所述的毫米波混频二极管，其所述重掺杂，其含杂浓度为1018量级；所述轻掺杂，其含杂浓度为1016量级；所含杂质为硅。
所述的毫米波混频二极管，其采用电镀梁式引线和双层介质保护。
所述的毫米波混频二极管，其制作工艺如下：
(1)光刻下电极图形；
(2)腐蚀去掉电极图形下的势垒层；
(3)蒸发欧姆接触金属，剥离多余部分，形成接触电极图形；
(4)电极金属合金化处理；
(5)光刻上电极图形，蒸发上电极金属，剥离多余部分的金属，形成上电极图形；
(6)光刻岛，掩蔽住上电极、下电极；
(7)腐蚀岛；去掉电极外的外延层，以减小寄生电容；
(8)淀积二氧化硅介质钝化层，保护形成的肖特基结；
(9)开引线孔，腐蚀周边二氧化硅；
(10)光刻、蒸发内布线金属，剥离多余部分，将金属电极从钝化介质下引出；
(11)氮化硅钝化层生长；
(12)光刻形成引线孔图形；
(13)刻蚀引线孔，开出电镀梁式引线窗口；
(14)梁式引线电镀；
(15)背面减薄；
(16)背面光刻；
(17)背面腐蚀；
(18)得成品毫米波混频二极管；
(19)将成品分件包装。
本发明优化设计了外延层结构。
本发明结构混频二极管与常规肖特基混频二极管的差别主要在于以下三点：
1.使用隔离岛腐蚀技术；去掉电极外的外延层，减小寄生电容，有利于提高器件在高频时的工作性能；
2.使用电镀梁式引线，连接方便，串联电阻小；
3.采用双层介质保护，器件可靠性高。
4.
附图说明
图1本发明的外延层结构图；
图2本发明的混频管结构示意图。
具体实施方式
本发明的外延结构见附图1。为获得合适的开启电压和低的串联电阻，我们选择了半绝缘砷化镓衬底1上生长一层厚的重掺杂砷化镓(GaAs)第一外延层2，用于制作欧姆接触电极，掺杂浓度一般选10的18次方量级；在第一外延层2的上层生长一层适合工艺要求厚度和杂质浓度的轻搀杂砷化镓(GaAs)第二外延层3，用于制作肖特基势垒，掺杂浓度一般选10的16次方量级。两外延层搀杂用的杂质选择硅。
在器件工艺结构方面，我们选择1微米以上电极宽度，引线选择梁式引线方式，以期望减小串联电阻和寄生电容。器件结构示意图见附图2。
本发明的混频管，基本工艺流程的具体工艺步骤如下：
(1)光刻下电极图形；
(2)腐蚀去掉电极图形下的势垒层；
(3)蒸发欧姆接触金属，剥离多余部分，形成接触电极图形4；
(4)电极金属合金化处理；
(5)光刻上电极图形，蒸发上电极金属，剥离多余部分的金属，形成上电极图形5；
(6)光刻岛，掩蔽住上电极、下电极；
(7)腐蚀岛6；去掉电极外的外延层，以减小寄生电容；
(8)淀积二氧化硅(SiO2)介质钝化层，保护形成的肖特基结；
(9)开引线孔7，腐蚀周边二氧化硅(SiO2)；
(10)光刻、蒸发内布线金属8，剥离多余部分，将金属电极从钝化介质下引出；
(11)氮化硅钝化层生长；
(12)光刻形成引线孔图形；
(13)刻蚀引线孔，开出电镀梁式引线窗口；
(14)梁式引线电镀9；
(15)背面减薄；
(16)背面光刻；
(17)背面腐蚀；
(18)得成品毫米波混频二极管；
(19)将成品分件包装。
Claims (4)
1、一种新结构肖特基毫米波混频二极管，其特征在于，芯片的外延结构为：在砷化镓衬底上生长一层重掺杂砷化镓第一外延层，在第一外延层的上面生长一层轻掺杂砷化镓第二外延层。
2、如权利要求1所述的毫米波混频二极管，其特征在于，所述重掺杂，其含杂浓度为1018量级；所述轻掺杂，其含杂浓度为1016量级；所含杂质为硅。
3、如权利要求1所述的毫米波混频二极管，其特征在于，采用电镀梁式引线和双层介质保护。
4、如权利要求1所述的毫米波混频二极管的制作工艺，其特征在于：
(1)光刻下电极图形；
(2)腐蚀去掉电极图形下的势垒层；
(3)蒸发欧姆接触金属，剥离多余部分，形成接触电极图形；
(4)电极金属合金化处理；
(5)光刻上电极图形，蒸发上电极金属，剥离多余部分的金属，形成上电极图形；
(6)光刻岛，掩蔽住上电极、下电极；
(7)腐蚀岛；去掉电极外的外延层，以减小寄生电容；
(8)淀积二氧化硅介质钝化层，保护形成的肖特基结；
(9)开引线孔，腐蚀周边二氧化硅；
(10)光刻、蒸发内布线金属，剥离多余部分，将金属电极从钝化介质下引出；
(11)氮化硅钝化层生长；
(12)光刻形成引线孔图形；
(13)刻蚀引线孔，开出电镀梁式引线窗口；
(14)梁式引线电镀；
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(16)背面光刻；
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-
2003
- 2003-12-16 CN CN 200310122345 patent/CN1630101A/zh active Pending
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