专利名称：一种新型GaAs肖特基二极管及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种肖特基二极管及其制作方法，尤其涉及一种新型GaAs肖特基二 极管及其制作方法，属于应用于微波器件的二极管技术领域。
背景技术：
肖特基势垒二极管是微波倍频电路中常用的一种非线性器件。作为一种变容二极 管，GaAs肖特基二极管有结构简单、易于制作、变容比大、非线性强等优点，所以多应用于毫 米波、亚毫米波范围内的倍频电路上。传统的GaAs肖特基二极管，金属层与N型层GaAs表面直接接触，但是受到N型层 GaAs表面态的影响，金属层与N型层GaAs表面之间的接触势垒大大降低，增大了 GaAs肖特 基二极管的反向漏电流，从而严重影响了 GaAs肖特基二极管在反偏电压下的电容特性。
发明内容
本发明针对现有GaAs肖特基二极管的反向漏电流较大，从而严重影响了 GaAs肖 特基二极管在反偏电压下的电容特性的不足，提供了一种新型GaAs肖特基二极管及其制 作方法。本发明解决上述技术问题的技术方案如下一种新型GaAs肖特基二极管包括 GaAs绝缘衬底，设置于所述GaAs绝缘衬底上的重掺杂N型层和下电极，设置于所述重掺杂 N型层上的N型层，设置于所述N型层上的介质层，设置于所述介质层上的上电极，其中，所 述N型层在所述重掺杂N型层上形成台面结构，所述重掺杂N型层在所述GaAs绝缘衬底上 形成台面结构。进一步，所述介质层为Si3N4介质层。进一步，所述上电极采用Ti/Pt/Au三层金属结构。进一步，所述下电极采用Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au六层金属结构。进一步，所述肖特基二极管还包括设置于所述GaAs绝缘衬底、重掺杂N型层、下电 极和上电极上的隔离层，所述隔离层在所述下电极和上电极上形成引线窗口，所述引线窗 口处形成引线金属层。本发明还提供一种解决上述技术问题的技术方案如下一种新型GaAs肖特基二 极管的制作方法包括以下步骤步骤10 在GaAs绝缘衬底上通过外延生长形成重掺杂N型层；步骤20 在所述重掺杂N型层上通过外延生长形成N型层；步骤30 采用湿法刻蚀减小在所述重掺杂N型层上的N型层的面积，使得所述N型 层在所述重掺杂N型层上形成台面结构；步骤40 在所述N型层上淀积形成介质层；步骤50 在所述重掺杂N型层和N型层上通过蒸发形成下电极和上电极；步骤60 采用湿法刻蚀减小在所述GaAs绝缘衬底上的重掺杂N型层的面积，使得所述重掺杂N型层在所述GaAs绝缘衬底上形成台面结构。进一步，所述介质层为Si3N4介质层。进一步，所述步骤50中在所述重掺杂N型层上通过蒸发形成下电极的步骤具体 为在所述重掺杂N型层上依次蒸发金属Ni、Ge、Au、Ge、Ni和Au，从而形成Ni/Ge/Au/Ge/ Ni/Au六层金属结构。进一步，所述步骤50中在所述N型层上通过蒸发形成上电极的步骤具体为在所 述N型层上依次蒸发金属Ti、Pt和Au，从而形成Ti/Pt/Au三层金属结构。进一步，所述制作方法进一步包括所述重掺杂N型层在所述GaAs绝缘衬底上 形成台面结构后，在整个GaAs肖特基二极管的表面淀积形成隔离层，再采用干法刻蚀，将 所述下电极和上电极表面淀积的隔离层刻蚀掉，从而形成引线窗口，最后，在所述引线窗口 处，通过电镀的方法形成引线金属层。本发明的有益效果是1、本发明的新型GaAs肖特基二极管，在形成肖特基接触的金属半导体界面处加 入一介质层，就可以在不增加工艺难度的情况下，提高了接触势垒，减少表面缺陷态对肖特 基势垒的影响，减少反向漏电流，提高GaAs肖特基二极管的反向变容比，从而使GaAs肖特 基二极管在反偏电压下表现正常的可变电容特性。2、本发明的新型GaAs肖特基二极管，因为介质层的引入，与传统的肖特基二极管 相比较，其变容比明显增大，增强了非线性，这种二极管应用在倍频电路中能产生更高的倍 频效率。3、本发明的新型GaAs肖特基二极管，保留了传统二级管结构简单，易于制作的优 点，并与传统GaAs肖特基二极管的制作工艺兼容，在改善性能的基础上并未提高成本。
图1为本发明实施例新型GaAs肖特基二二极I 的结构示意图2为本发明实施例新型GaAs肖特基二二极I 的另一结构示意图3为本发明实施例新型GaAs肖特基二二极I 的C-V曲线图4为本发明实施例新型GaAs肖特基二二极I 的I-V曲线图5为本发明实施例新型GaAs肖特基二二极I 制作方法的流程图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。图1为本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的结构示意图。如图1所示，所述肖 特基二极管包括GaAs绝缘衬底101，设置于所述GaAs绝缘衬底101上的重掺杂N型层102 和下电极106，设置于所述重掺杂N型层102上的N型层103，设置于所述N型层103上的 介质层104，设置于所述介质层104上的上电极105，其中，所述N型层103在所述重掺杂N 型层102上形成台面结构，所述重掺杂N型层102在所述GaAs绝缘衬底101上形成台面结 构。所述介质层104为Si3N4介质层。所述上电极105采用Ti/Pt/Au三层金属结构，其中，11、？{和411三层金属的厚度之比11/ ^^11=1 1 12。在本实施例中，所述Ti、 Pt和Au三层金属的厚度依次为250 、250 和3000 。所述下电极106采用Ni/Ge/Au/Ge/ Ni/Au六层金属结构，其中，Ni、Ge、Au、Ge、Ni和Au六层金属的厚度之比Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au = 4 4 66 8 3 220。在本实施例中，所述 Ni、Ge、 Au、Ge、Ni和Au六层金属的厚度依次为40 、40 、660 、80 、30 和2200 。图2为本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的另一结构示意图。如图2所示，所 述肖特基二极管还包括设置于所述GaAs绝缘衬底101、重掺杂N型层102、下电极106和上 电极105上的隔离层107，所述隔离层107在所述下电极106和上电极105上形成引线窗 口，所述引线窗口处形成引线金属层108。所述隔离层107为Si3N4隔离层。在本实施例中，所述Si3N4隔离层的厚度为3000 。 所述引线金属层108的材质为Au。图3为本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的C-V曲线图，图4为本发明实施例 新型GaAs肖特基二极管的I-V曲线图。如图3所示，所述GaAs肖特基二极管在偏压为2V 时，对应的最大电容Cmax为6. 5fF/ μ m2，偏压为-IV时，对应的最小电容Cmin为IfF/ μ m2， 因此Cmax/Cmin = 6. 5，由此可见，本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的C-V特性有明 显的改善。如图4所示，所述GaAs肖特基二极管在偏压为-3V时，对应的反向电流大小为 10_5A量级，相比于传统的GaAs肖特基二极管，本发明实施例新型GaAs肖特基二极管的I_V 特性有明显的改善。图5为本发明实施例新型GaAs肖特基二极管制作方法的流程图。如图5所示，结 合图1，所述制作方法包括以下步骤步骤10 在GaAs绝缘衬底101上通过外延生长形成重掺杂N型层102。步骤20 在所述重掺杂N型层102上通过外延生长形成N型层103。步骤30 采用湿法刻蚀减小在所述重掺杂N型层102上的N型层103的面积，使 得所述N型层103在所述重掺杂N型层102上形成台面结构。步骤40 在所述N型层103上淀积形成介质层104。所述介质层104为Si3N4介质层。步骤50 在所述重掺杂N型层102和N型层103上通过蒸发形成下电极106和上 电极105。在所述重掺杂N型层102上通过蒸发形成下电极106的过程为在所述重掺杂N 型层102上依次蒸发金属Ni、Ge、Au、Ge、Ni和Au，从而形成Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au六层金属 结构。在所述重掺杂N型层102上通过蒸发形成上电极105的过程为在所述N型层103 上依次蒸发金属Ti、Pt和Au，从而形成Ti/Pt/Au三层金属结构。步骤60 采用湿法刻蚀减小在所述GaAs绝缘衬底101上的重掺杂N型层102的 面积，使得所述重掺杂N型层102在所述GaAs绝缘衬底101上形成台面结构。所述制作方法进一步包括所述重掺杂N型层102在所述GaAs绝缘衬底101上形 成台面结构后，在整个GaAs肖特基二极管的表面淀积形成Si3N4隔离层107，再采用干法刻 蚀，将所述下电极106和上电极105表面淀积的部分Si3N4隔离层107刻蚀掉，从而形成引 线窗口，最后，在所述引线窗口处，通过电镀的方法生长Au形成引线金属层108。
本发明的新型GaAs肖特基二极管具有以下有益效果1、本发明的新型GaAs肖特基二极管，在形成肖特基接触的金属半导体界面处加 入一介质层，就可以在不增加工艺难度的情况下，提高了接触势垒，减少表面缺陷态对肖特 基势垒的影响，减少反向漏电流，提高GaAs肖特基二极管的反向变容比，从而使GaAs肖特 基二极管在反偏电压下表现正常的可变电容特性。2、本发明的新型GaAs肖特基二极管，因为介质层的引入，与传统的肖特基二极管 相比较，其变容比明显增大，增强了非线性，这种二极管应用在倍频电路中能产生更高的倍 频效率。3、本发明的新型GaAs肖特基二极管，保留了传统二级管结构简单，易于制作的优 点，并与传统GaAs肖特基二极管的制作工艺兼容，在改善性能的基础上并未提高成本。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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保护范围之内。
权利要求
1.一种新型GaAs肖特基二极管，包括GaAs绝缘衬底(101)，设置于所述GaAs绝缘衬 底(101)上的重掺杂N型层(102)和下电极(106)，设置于所述重掺杂N型层(102)上的N 型层(103)，其特征在于，所述肖特基二极管还包括介质层(104)，所述介质层(104)设置于 所述N型层(10 上，所述介质层(104)上还设置有上电极(105)，其中，所述N型层(103) 在所述重掺杂N型层(10 上形成台面结构，所述重掺杂N型层(10 在所述GaAs绝缘衬 底(101)上形成台面结构。
2.根据权利要求1所述的新型GaAs肖特基二极管，其特征在于，所述介质层(104)为 Si3N4介质层。
3.根据权利要求1所述的新型GaAs肖特基二极管，其特征在于，所述上电极(105)采 用Ti/Pt/Au三层金属结构。
4.根据权利要求1所述的新型GaAs肖特基二极管，其特征在于，所述下电极(106)采 用Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au六层金属结构。
5.根据权利要求1所述的新型GaAs肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管还 包括设置于所述GaAs绝缘衬底(101)、重掺杂N型层(102)、下电极(106)和上电极(105) 上的隔离层(107)，所述隔离层(107)在所述下电极(106)和上电极(105)上形成引线窗 口，所述引线窗口处形成引线金属层(108)。
6.一种新型GaAs肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤步骤10 在GaAs绝缘衬底(101)上通过外延生长形成重掺杂N型层(102)；步骤20:在所述重掺杂N型层(10 上通过外延生长形成N型层(103)；步骤30:采用湿法刻蚀减小在所述重掺杂N型层(10 上的N型层(10 的面积，使 得所述N型层(10 在所述重掺杂N型层(10 上形成台面结构；步骤40:在所述N型层(10 上淀积形成介质层(104)；步骤50 在所述重掺杂N型层(10 和N型层(103)上通过蒸发形成下电极(106)和 上电极(105)；步骤60:采用湿法刻蚀减小在所述GaAs绝缘衬底(101)上的重掺杂N型层(102)的 面积，使得所述重掺杂N型层(10 在所述GaAs绝缘衬底(101)上形成台面结构。
7.根据权利要求6所述的新型GaAs肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述介质 层(104)为Si3N4介质层。
8.根据权利要求6所述的新型GaAs肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述步骤 50中在所述重掺杂N型层(10 上通过蒸发形成下电极(106)的步骤具体为在所述重掺 杂N型层(102)上依次蒸发金属Ni、Ge、Au、Ge、Ni和Au，从而形成Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au六 层金属结构。
9.根据权利要求6所述的新型GaAs肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述步骤 50中在所述N型层(10 上通过蒸发形成上电极(10 的步骤具体为在所述N型层(103) 上依次蒸发金属Ti、Pt和Au，从而形成Ti/Pt/Au三层金属结构。
10.根据权利要求6所述的新型GaAs肖特基二极管的制作方法，其特征在于，所述制 作方法进一步包括所述重掺杂N型层(102)在所述GaAs绝缘衬底(101)上形成台面结构 后，在整个GaAs肖特基二极管的表面淀积形成隔离层(107)，再采用干法刻蚀，将所述下电极(106)和上电极(105)表面淀积的隔离层(107)刻蚀掉，从而形成引线窗口，最后，在所 述引线窗口处，通过电镀的方法形成引线金属层(108)。
全文摘要
本发明涉及一种新型GaAs肖特基二极管及其制作方法，属于应用于微波器件的二极管技术领域。所述肖特基二极管包括GaAs绝缘衬底，设置于GaAs绝缘衬底上的重掺杂N型层和下电极，设置于重掺杂N型层上的N型层，设置于N型层上的介质层，设置于介质层上的上电极，其中，N型层在重掺杂N型层上形成台面结构，重掺杂N型层在GaAs绝缘衬底上形成台面结构。利用本发明提供的新型GaAs肖特基二极管，可以在不增加工艺难度的情况下，减少表面态对势垒的影响，减少反向漏电流，提高GaAs肖特基二极管的反向变容比，从而使GaAs肖特基二极管在反偏电压下表现正常的可变电容特性。
文档编号H01L29/47GK102088038SQ20091031099
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者张海英, 杨浩, 田超, 董军荣, 黄杰 申请人:中国科学院微电子研究所