一种用于太赫兹低频段GaAs基大功率肖特基倍频二极管的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太赫兹器件技术领域，尤其涉及一种用于太赫兹低频段GaAs基大功率肖特基倍频二极管。
【背景技术】
[0002]广义的太赫兹波频率范围是lOOGHz-lOTHz，其中lTHz=1000GHz，THz波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，THz技术是国际科技界公认的一个非常重要的交叉前沿领域。
[0003]在THz频率低端范围内，通常采用半导体器件倍频方法获得固态源。该方法是将毫米波通过非线性半导体器件倍频至THz频段，具有结构紧凑、易于调节、寿命长，波形可控，常温工作等优点；目前短波长亚毫米波、THz固态源主要依靠倍频的方式获得。利用肖特基二极管器件实现高效倍频不仅电路结构简单、倍频效率较高，还兼有振荡源具有的较高输出功率、倍频放大链高频率稳定度、低相位噪声的优点；同时肖特基二极管器件可稳定工作于30GHZ~3000GHZ整个毫米波及亚毫米波频段；目前先进的变容二极管(RAL和VDI等研宄机构生产)已经可以工作于3.1THz，具有良好的连续波功率和效率；因此肖特基二极管高效倍频技术非常适于高性能的毫米波、亚毫米波、THz系统，是一种极具研宄、应用价值的THz频率源技术；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THz频段上得到了广泛的应用，是THz技术领域中核心的固态电子器件。
[0004]太赫兹的低频段一般是指10GHz到300GHz之间的一段电磁频率，在太赫兹低频段，尤其是10GHz到120GHz之间，目前需要该频段较大的信号源；该频段可以作为太赫兹倍频链路的第一级，需要承受比较大的承受功率，一般为W级功率；目前采用多管芯串联的形式，可以使得二极管工作在该频段；但是由于制作出的肖特基二极管长宽比很大，在使用过程中，发现很多管芯发生断裂，导致器件作废。
[0005]综上所述，本申请实用新型人在实现本申请实施例中实用新型技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题:
[0006]在现有技术中，现有的肖特基二极管存在承受大功率的使用过程中管芯容易发生断裂，导致器件作废的技术问题。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型提供了一种用于太赫兹低频段GaAs基大功率肖特基倍频二极管，解决了现有的肖特基二极管存在承受大功率的使用过程中管芯容易发生断裂，导致器件作废的技术问题，实现了倍频二极管可承受较大的功率输入且不容易损坏，应用频率较高，制作工艺与现有的工艺兼容，实用性较强，既可以应用于二次倍频，也可以应用于三次倍频的技术效果。
[0008]为解决上述技术问题，本申请实施例提供了用于太赫兹低频段GaAs基大功率肖特基倍频二极管，所述倍频二极管包括:
[0009]40个肖特基阳极结，倍频二极管采用4行结构，每行结构为10个肖特基结，每行结构采用射频同向并联，直流反向串联；其中，所述倍频二极管采用半绝缘GaAs层衬底，所述半绝缘GaAs层上设有重掺杂GaAs层和钝化层，所述重掺杂GaAs层上设有低掺杂GaAs层和欧姆接触金属层，所述低掺杂GaAs层上有肖特基接触金属层和二氧化硅层，所述欧姆接触金属层上设有金属加厚层，所述金属加厚层与所述肖特基接触金属层通过空气桥相连。
[0010]其中，所述倍频二极管尺寸为:长560微米，宽260微米，高30微米，应用频率范围为10GHz到120GHz，每个肖特基阳极面积为36平方微米，结电容40fF，电阻为3欧姆，截止频率1.3THz，击穿电压为每个肖特基结为6V，每个肖特基阳极结能够承受输入功率30mW，所述的倍频二极管能够承受最大输入功率为1.2W。
[0011 ] 其中，所述倍频二极管采用N-/N+的GaAs掺杂结构，其中，低掺杂GaAs层N-外延层掺杂浓度采用2el7Cm_3，重掺杂GaAs层N+采用掺杂浓度为5e18cm_3。
[0012]其中，所述肖特基接触金属层自下而上依次为T1、Pt、Au。
[0013]其中，所述欧姆接触金属层自下而上依次为N1、Au、Ge、N1、Au。
[0014]其中，所述金属加厚层具体为Au层。
[0015]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0016]由于采用了将用于太赫兹低频段GaAs基大功率肖特基倍频二极管设计为包括:40个肖特基阳极结，倍频二极管采用4行结构，每行结构为10个肖特基结，每行结构采用射频同向并联，直流反向串联；其中，所述倍频二极管采用半绝缘GaAs层衬底，所述半绝缘GaAs层上设有重掺杂GaAs层和钝化层，所述重掺杂GaAs层上设有低掺杂GaAs层和欧姆接触金属层，所述低掺杂GaAs层上有肖特基接触金属层和二氧化硅层，所述欧姆接触金属层上设有金属加厚层，所述金属加厚层与所述肖特基接触金属层通过空气桥相连的技术方案，即，由于采用多行结构，器件的整体长度较常规的一行结构相比，器件长度较少至原有器件长度的四分之一，由于一行结构的二极管，长宽比较大，导致器件在夹持过程中，很容易发生断裂，采用多行结构后，器件长度较小，同时长宽比减小，大大增加了二极管的可操作性，由于二极管的阳极结数目并没有减少，因此耐功率性较好，因而采用本专利，有效解决了现有的肖特基二极管存在承受大功率的使用过程中管芯容易发生断裂，导致器件作废的技术问题，进而实现了倍频二极管可承受较大的功率输入且不容易损坏，应用频率较高，制作工艺与现有的工艺兼容，实用性较强，既可以应用于二次倍频，也可以应用于三次倍频的技术效果。
【附图说明】
[0017]图1是本申请实施例一中用于太赫兹低频段GaAs基大功率肖特基倍频二极管的结构示意图；
[0018]图2是本申请实施例一中附图1的局部放大图；
[0019]图3是本申请实施例一中附图2所示A-A’方向的截面示意图；
[0020]其中，O 1-钝化层，02- 二氧化硅层，03-欧姆接触金属层，04-金属加厚层，05-半绝缘GaAs层，06-重掺杂GaAs层，07-低掺杂GaAs层，08-肖特基接触金属层。
【具体实施方式】
[0021]本实用新型提供了一种用于太赫兹低频段GaAs基大功率肖特基倍频二极管，解决了现有的肖特基二极管存在承受大功率的使用过程中管芯容易发生断裂，导致器件作废的技术问题，实现了倍频二极管可承受较大的功率输入且不容易损坏，应用频率较高，制作工艺与现有的工艺兼容，实用性较强，既可以应用于二次倍频，也可以应用于三次倍频的技术效果。
[0022]本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下:
[0023]采用了将用于太赫兹低频段GaAs基大功率肖特基倍频二极管设计为包括:40个肖特基阳极结，倍频二极管采用4行结构，每行结构为10个肖特基结，每行结构采用射频同向并联，直流反向串联；其中，所述倍频二极管采用半绝缘GaAs层衬底，所述半绝缘GaAs层上设有重掺杂GaAs层和钝化层，所述重掺杂GaAs层上设有低掺杂GaAs层和欧姆接触金属层，所述低掺杂GaAs层上有肖特基接触金属层和二氧化硅层，所述欧姆接触金属层上设有金属加厚层，所述金属加厚层与所述肖特基接触金属层通过空气桥相连的技术方案，即，由于采用多行结构，器件的整体长度较常规的一行结构相比，器件长度较少至原有器件长度的四分之一，由于一行结构的二极管，长宽比较大，导致器件在夹持过程中，很容易发生断裂，采用多行结构后，器件长度较小，同时长宽比减小，大大增加了二极管的可操作性，由于二极管的阳极结数目并没有减少，因此耐功率性较好，因而采用本专利，有效解决了现有的肖特基二极管存在承受大功率的使用过程中管芯容易发生断裂，导致器件作废的技术问题，进而实现了倍频二极管可承受较大的功率输入且不容易损坏，应用频率较高，制作工艺与现有的工艺兼容，实用性较强，既可以应用于二次倍频，也可以应用于三次倍频的技术效果O
[0024]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0025]实施例一:
[0026]在实施例一中，提供了用于太赫兹低频段GaAs基大功率肖特基倍频二极管，请参考图1-图3，所述倍频二极管包括:
[0027]40个肖特基阳极结，倍频二极管采用4行结构，每行结构为10个肖特基结，每行结构采用射频同向并联，直流反向串联；采用该种拓扑结构，由于对射频端是同向并联结构，可以增加射频输出功率，采用该结构，可以应用于平衡式二次倍频和非平衡式的二次倍频和三次倍频，既可以实现频率的二次谐波输出，也可以设计合适的电路，输出三次谐波，其中，所述倍频二极管采用半绝缘GaAs层05衬底，所述半绝缘GaAs层05上设有重掺杂GaAs层06和钝化层01，所述重掺杂GaAs层06上设有低掺杂GaAs层07和欧姆接触金属层03，所述低掺杂GaAs层07上有肖特基接触金属层08和二氧化硅层02，所述欧姆接触金属层03上设有金属加厚层04，所述金属加厚层04与所述肖特基接触金属层08通过空