[發(fā)明專利]太赫茲的磷化銦耿氏管制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210233982.X
• 申請(qǐng)日: 2012-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN102751385A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈銳;白陽;金智;劉新宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18
• 代理公司: 北京市德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲振蕩源制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太赫茲的磷化銦耿氏管制備方法。

背景技術(shù)

人們認(rèn)識(shí)利用電磁波的頻率范圍在逐漸增大，對(duì)高頻范圍的波段的波研究日益深入，從而產(chǎn)生太赫茲技術(shù)和太赫茲專題項(xiàng)目的研究。太赫茲波段的電磁波可以被應(yīng)用在天文、通信、航空、軍事、成像、生物制藥、化學(xué)成分等領(lǐng)域中，國(guó)際上對(duì)太赫茲的研究日益升溫。目前，國(guó)際上已有一百多個(gè)研究組織在進(jìn)行關(guān)于THz相關(guān)領(lǐng)域的研究，如美國(guó)國(guó)家基金會(huì)(NSF)、國(guó)家航天局（NASA）、國(guó)防部（DARPA）和國(guó)家衛(wèi)生學(xué)會(huì)（NIH）,日本，澳大利亞，韓國(guó)和中國(guó)等，太赫茲技術(shù)被稱為“十大改變未來的技術(shù)”之一。太赫茲波通常指頻率為0.1THz-10THz的電磁波，也有人認(rèn)為是0.3-3太赫茲(THz)。太赫茲波具有很強(qiáng)的穿透性，可以穿透非金屬和非極性材料，如紡織品、塑料、紙板、木料等包裝物，還能穿透煙霧和浮塵。大量星際分子的特征譜線在太赫茲范圍。太赫茲波能量低，不會(huì)引起生物組織的光離化，適合于生物醫(yī)學(xué)成像。

太赫茲技術(shù)主要應(yīng)用在成像、物質(zhì)分析和通信三個(gè)方面。太赫茲成像技術(shù)分為主動(dòng)成像和被動(dòng)成像技術(shù)，主動(dòng)成像需要一個(gè)太赫茲源發(fā)出特定頻段的太赫茲波，接收反射波或者透射波通過電腦計(jì)算成像。主動(dòng)成像可用于檢查物質(zhì)內(nèi)部的缺陷，目前已在國(guó)外的某些航天材料檢查和藥品檢測(cè)中做了一些的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用。被動(dòng)成像技術(shù)是接收空氣中或者物體本身發(fā)出的太赫茲波并成像，目前大部分應(yīng)用是利用主動(dòng)成像技術(shù)。太赫茲在物質(zhì)分析方面主要是利用太赫茲源發(fā)射一定的連續(xù)波，根據(jù)樣品的化學(xué)成分和分子結(jié)構(gòu)對(duì)太赫茲波的吸收率不同，從而呈現(xiàn)不同的譜線，通過和已有的太赫茲的光譜數(shù)據(jù)庫相比較，分析物質(zhì)的成分，目前已經(jīng)在某些大學(xué)實(shí)驗(yàn)室和機(jī)場(chǎng)安檢得到應(yīng)用。在通信方面，08年奧運(yùn)會(huì)曾使用過遠(yuǎn)程1千米以上的遠(yuǎn)距離信息傳遞，最大速度可達(dá)10Gbps。

目前耿氏管主要制備材料為砷化鎵材料,砷化鎵的耿氏管很難實(shí)現(xiàn)頻率大于100GHz，且功率較低，影響在物質(zhì)檢測(cè)、成像領(lǐng)域的應(yīng)用。n型磷化銦材料相比于n型襯底的砷化鎵材料的輸出頻率、功率較高。磷化銦材料中的電子具有更高遷移率，從而以磷化銦材料襯底的耿氏管應(yīng)該具有更高的效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種能提高耿氏管的頻率、功率和轉(zhuǎn)化效率、降低生產(chǎn)成本的太赫茲的磷化銦耿氏管制備方法。

本發(fā)明提供的一種太赫茲的磷化銦耿氏管制備方法，包括：在高摻硫的磷化銦襯底上生長(zhǎng)磷化銦外延層；

將所述生長(zhǎng)磷化銦外延層后的襯底進(jìn)行光刻定形、蒸發(fā)金屬電極后形成陰極；

在所述形成陰極后的襯底上，利用濕法腐蝕或反應(yīng)耦合等離子體刻蝕臺(tái)面；

將所述腐蝕或刻蝕臺(tái)面后的襯底進(jìn)行光刻定形、蒸發(fā)金屬電極后形成陽極；

將所述形成陽極后的襯底進(jìn)行正面保護(hù)，背面減薄后電鍍金獲得成品。

進(jìn)一步，所述在高摻硫的磷化銦襯底上生長(zhǎng)磷化銦外延層包括：

利用分子束外延技術(shù)或金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀技術(shù)在高摻硫的磷化銦襯底上生長(zhǎng)摻雜的N型磷化銦作為緩沖層，厚度為1.2~1.8μm，濃度為1~1.5*10E18cm^-3；

利用分子束外延技術(shù)或金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀技術(shù)在所述緩沖層上面生長(zhǎng)低摻雜的N型磷化銦作為作用層，厚度為1.5~2μm，濃度為0.75~1.1*10E16cm^-3。

進(jìn)一步，所述將所述生長(zhǎng)磷化銦外延層后的襯底進(jìn)行光刻定形、蒸發(fā)金屬電極后形成陰極包括：

將所述生長(zhǎng)磷化銦外延層后的襯底利用圓形光刻板，在外層光刻，形成圓形凹槽，然后蒸發(fā)Ge/Au/Ni/Au金屬電極，用于制備形成陰極所需的金屬層；

將所述蒸發(fā)Ge/Au/Ni/Au金屬電極后的襯底上的光刻膠剝離后進(jìn)行退火，形成陰極。

進(jìn)一步，所述光刻膠通過丙酮?jiǎng)冸x，所述退火溫度為350℃-450℃。

進(jìn)一步，所述利用濕法腐蝕或反應(yīng)耦合等離子體刻蝕的臺(tái)面呈圓柱形，直徑為40-70μm。

進(jìn)一步，所述利用濕法腐蝕時(shí)采用氯基溶液進(jìn)行腐蝕，所述氯基溶液是HCl和H₃PO₄的混合溶液。

進(jìn)一步，所述將所述腐蝕或刻蝕臺(tái)面后的襯底進(jìn)行光刻定形、蒸發(fā)金屬電極后形成陽極包括：

將所述腐蝕或刻蝕臺(tái)面后的襯底光刻形成圓環(huán)形凹槽，蒸發(fā)Ge/Au/Ni/Au金屬電極，用于制備形成陽極所需的金屬層；

將所述蒸發(fā)Ge/Au/Ni/Au金屬電極后的襯底上的光刻膠剝離后進(jìn)行退火，形成陽極。