基波混频用双平衡肖特基二极管的制作方法

1.本发明涉及太赫兹技术领域，尤其涉及一种基波混频用双平衡肖特基二极管。


背景技术：

2.太赫兹波是指频率是100ghz-10thz范围内的电磁波。太赫兹波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，太赫兹波技术是国际科技界公认的一个非常重要的交叉前沿领域。太赫兹波由于工作频率高，对器件有着极高的要求。目前在太赫兹波的低端频率范围，比如100ghz-1000ghz范围内，该频段的太赫兹波源和探测主要是基于肖特基二极管来实现。肖特基二极管由于其主要基于肖特基结的热电子发射，且主要依靠电子输运，工作频率可有效工作在100ghz-3thz。
3.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太赫兹频段上得到了广泛的应用，是太赫兹技术领域中核心的固态电子器件。基于gaas基的肖特基二极管不仅可以实现太赫兹频段的倍频，同时也可实现对太赫兹波的探测，通过将肖特基二极管制作成不同的结构形式，可以实现太赫兹波基波或者谐波方式的探测。在太赫兹频段，太赫兹的谐波探测发展的较快，而基波发展较慢，主要是缺乏一些基波混频用的高性能芯片。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是如何提供一种可以实现对太赫兹波的基波混频探测，可工作频率覆盖100ghz-1000ghz，实现更低的混频损耗的波混频用双平衡肖特基二极管。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基波混频用双平衡肖特基二极管，其特征在于：包括四个单阳极的肖特基二极管，所述肖特基二极管首尾相连构成一个四阳极结肖特基二极管，每个单阳极二极管的一个焊盘上形成有梁式引线，所述梁式引线用于肖特基二极管加电和引入射频及本振信号。
6.进一步的技术方案在于：所述单阳极的肖特基二极管包括半绝缘衬底层，所述半绝缘衬底的上表面形成有环状的钝化层，所述钝化层内形成有重掺杂 gaas 层，部分所述重掺杂 gaas 层上内嵌有欧姆接触金属层，其余部分所述重掺杂 gaas 层的上表面形成有轻掺杂 gaas 层，所述轻掺杂 gaas 层的上表面形成有二氧化硅层，所述欧姆接触金属层的上表面形成有金属加厚层，所述二氧化硅层上内嵌有肖特基接触金属层，空气桥的一端与所述金属加厚层连接，空气桥的另一端与另一个单阳极的肖特基二极管上的肖特基接触金属层连接。
7.进一步的技术方案在于：梁式引线的一端与所述金属加厚层连接，梁式引线的另一端悬空设置。
8.优选的，所述双平衡肖特基二极管的整体长度100微米长，100微米宽。
9.优选的，所述轻掺杂 gaas 层的掺杂浓度为2e17cm-3
。
10.优选的，所述重掺杂 gaas 层的掺杂浓度为5e18cm-3
。
11.优选的，所述双平衡肖特基二极管的厚度建为15微米到25微米。
12.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：双平衡肖特基二极管由四个单阳极的肖特基二极管首尾相连构成，构成一个四阳极结肖特基二极管，形成了双平衡混频环路。同时在每一个单阳极肖特基的焊盘端口上制作有梁氏引线，用于方便肖特基二极管加电和引入射频及本振信号。基于本发明所提出的双平衡肖特基二极管，可以实现对太赫兹波的基波混频探测，可工作频率覆盖100ghz-1000ghz，实现更低的混频损耗。
附图说明
13.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。
14.图1是本发明实施例所述双平衡二极管的俯视结构示意图；图2是图1中a-a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、半绝缘衬底；6、重掺杂 gaas 层；7、轻掺杂 gaas 层；8、肖特基接触金属层；9、梁式引线；10、空气桥。
具体实施方式
15.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。
16.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。
17.如图1所示，本发明实施例公开了一种基波混频用双平衡肖特基二极管，包括四个单阳极的肖特基二极管，所述肖特基二极管首尾相连构成一个四阳极结肖特基二极管，每个单阳极二极管的一个焊盘上形成有梁式引线9，所述梁式引线9用于肖特基二极管加电和引入射频及本振信号。
18.肖特基二极管采用gaas材料，砷化镓基肖特基倍频二极管本体包括半绝缘衬底层5、制作在半绝缘衬底层5上的钝化层1、半绝缘衬底层5上外延生长的重掺杂 gaas 层6、在重掺杂 gaas层6上外延生长的轻掺杂 gaas 层7、制作在轻掺杂 gaas 层7上的肖特基接触金属层8、制作在重掺杂 gaas 层6上的欧姆接触金属层3、制作在欧姆接触金属层3上的能与梁式引线9相连的金属加厚层4、位于轻掺杂 gaas 层7上方的二氧化硅层2，金属加厚层4通过空气桥10连接肖特基接触8。
19.进一步的，如图2所示，所述单阳极的肖特基二极管包括半绝缘衬底层5，所述半绝缘衬底5的上表面形成有环状的钝化层1，所述钝化层1内形成有重掺杂 gaas 层6，部分所述重掺杂 gaas 层6上内嵌有欧姆接触金属层3，其余部分所述重掺杂 gaas 层6的上表面形成有轻掺杂 gaas 层7，所述轻掺杂 gaas 层7的上表面形成有二氧化硅层2，所述欧姆接触金属层3的上表面形成有金属加厚层4，部分所述二氧化硅层2上内嵌有肖特基接触金属层8，空气桥10的一端与所述金属加厚层4连接，空气桥10的另一端与另一个单阳极的肖特
基二极管上的肖特基接触金属层8连接。
20.为了获得高性能的肖特基二极管，整体肖特基二极管的长度和宽度建议为不超过100微米长，100微米宽，附图1给出的肖特基二极管长度和宽度均为100微米。其长和宽未包括梁氏引线的长度和宽度。肖特基二极管的阳极可采用圆形阳极，阳极直径为0.7微米到1.3微米之间。轻掺杂 gaas 层的掺杂浓度建议为2e17cm-3
，重掺杂 gaas 层的掺杂浓度建议为5e18cm-3
。整体肖特基二极管的厚度建议不超过25微米，以15微米到25微米为最佳厚度。
21.本发明所述的太赫兹肖特基倍频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 1。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。
22.基于本发明所提出的双平衡肖特基二极管，可以实现对太赫兹波的基波混频探测，可工作频率覆盖100ghz-1000ghz，实现更低的混频损耗。


技术特征：
1.一种基波混频用双平衡肖特基二极管，其特征在于：包括四个单阳极的肖特基二极管，所述肖特基二极管首尾相连构成一个四阳极结肖特基二极管，每个单阳极二极管的一个焊盘上形成有梁式引线（9），所述梁式引线（9）用于肖特基二极管加电和引入射频及本振信号。2.如权利要求1所述的基波混频用双平衡肖特基二极管，其特征在于：所述单阳极的肖特基二极管包括半绝缘衬底层（5），所述半绝缘衬底（5）的上表面形成有环状的钝化层（1），所述钝化层（1）内形成有重掺杂 gaas 层（6），部分所述重掺杂 gaas 层（6）上内嵌有欧姆接触金属层（3），其余部分所述重掺杂 gaas 层（6）的上表面形成有轻掺杂 gaas 层（7），所述轻掺杂 gaas 层（7）的上表面形成有二氧化硅层（2），所述欧姆接触金属层（3）的上表面形成有金属加厚层（4），部分所述二氧化硅层（2）上内嵌有肖特基接触金属层（8），空气桥（10）的一端与所述金属加厚层（4）连接，空气桥（10）的另一端与另一个单阳极的肖特基二极管上的肖特基接触金属层（8）连接。3.如权利要求2所述的基波混频用双平衡肖特基二极管，其特征在于：梁式引线（9）的一端与所述金属加厚层（4）连接，梁式引线的另一端悬空设置。4.如权利要求1所述的基波混频用双平衡肖特基二极管，其特征在于：所述双平衡肖特基二极管的整体长度100微米长，100微米宽。5.如权利要求2所述的基波混频用双平衡肖特基二极管，其特征在于：所述轻掺杂 gaas 层（7）的掺杂浓度为2e17cm-3
。6.如权利要求2所述的基波混频用双平衡肖特基二极管，其特征在于：所述重掺杂 gaas 层（6）的掺杂浓度为5e18cm-3
。7.如权利要求1所述的基波混频用双平衡肖特基二极管，其特征在于：所述双平衡肖特基二极管的厚度建为15微米到25微米。

技术总结
本发明公开了一种基波混频用双平衡肖特基二极管，涉及太赫兹器件技术领域。所述二极管包括四个单阳极的肖特基二极管，所述肖特基二极管首尾相连构成一个四阳极结肖特基二极管，每个单阳极二极管的一个焊盘上形成有梁式引线，所述梁式引线用于肖特基二极管加电和引入射频及本振信号。基于本发明所提出的双平衡肖特基二极管，可以实现对太赫兹波的基波混频探测，可工作频率覆盖100GHz-1000GHz，实现更低的混频损耗。低的混频损耗。低的混频损耗。


技术研发人员：陈海森 王俊龙 杨明宣 金雷
受保护的技术使用者：深圳市承恩热视科技有限公司
技术研发日：2022.10.26
技术公布日：2022/12/22