[發明專利]低電磁損耗的硅基氮化鎵微波毫米波傳輸線及其制備方法

有效

• 申請號: 202010530384.3
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111834344B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 劉志宏;宋昆璐;張進成;劉俊偉;郝璐;周弘;趙勝雷;張葦杭;段小玲;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L23/66
• 分類號: H01L23/66;H01P3/00;H01P11/00
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 李園園

1.一種低電磁損耗的硅基氮化鎵微波毫米波傳輸線，其特征在于，包括：硅襯底(1)；

三族氮化物外延層(2)，設置在所述硅襯底(1)的上表面；

高頻信號金屬電極(3)，設置在所述三族氮化物外延層(2)的上表面；

接地金屬電極(5)，設置在所述高頻信號金屬電極(3)的兩側和/或所述硅襯底(1)的下表面，其中，

在所述硅襯底(1)與所述三族氮化物外延層(2)之間包括內部空腔(4)，所述內部空腔(4)的至少一部分開設在所述硅襯底(1)中。

2.根據權利要求1所述的低電磁損耗的硅基氮化鎵微波毫米波傳輸線，其特征在于，所述內部空腔(4)包括襯底空腔(41)，所述襯底空腔(41)的下表面位于所述硅襯底(1)內部，上表面與所述三族氮化物外延層(2)的下表面接觸。

3.根據權利要求2所述的低電磁損耗的硅基氮化鎵微波毫米波傳輸線，其特征在于，所述三族氮化物外延層(2)自下而上依次包括成核層(21)、過渡層(22)和緩沖層(23)，其中，所述成核層(21)的材料為氮化鋁，所述過渡層(22)的材料為氮化鋁/氮化鎵的周期性結構，所述緩沖層(23)的材料為氮化鎵。

4.根據權利要求3所述的低電磁損耗的硅基氮化鎵微波毫米波傳輸線，其特征在于，所述內部空腔(4)還包括與所述襯底空腔(41)連通的外延層空腔(42)，其中，所述外延層空腔(42)的下表面與所述襯底空腔(41)連通，所述外延層空腔(42)的上表面穿過所述成核層(21)和所述過渡層(22)而與所述緩沖層(23)的下表面接觸。

5.根據權利要求1所述的低電磁損耗的硅基氮化鎵微波毫米波傳輸線，其特征在于，所述內部空腔(4)的高度為10nm-20μm。

6.一種低電磁損耗的硅基氮化鎵微波毫米波傳輸線的制備方法，其特征在于，用于制備權利要求1至5中任一項所述的硅基氮化鎵微波毫米波傳輸線，所述制備方法包括：

步驟1：選取硅襯底；

步驟2：在所述硅襯底的上表面制備三族氮化物外延層；

步驟3：在所述硅襯底與所述三族氮化物外延層的接觸表面刻蝕內部空腔；

步驟4：在所述三族氮化物外延層的上表面制備高頻信號金屬電極；

步驟5：在所述高頻信號金屬電極的兩側和/或所述硅襯底的下表面制備接地金屬電極。

7.根據權利要求6所述的低電磁損耗的硅基氮化鎵微波毫米波傳輸線的制備方法，其特征在于，所述步驟2包括：

步驟21：利用MOCVD設備在所述硅襯底的上表面制備厚度為50nm-500nm的成核層；

步驟22：利用MOCVD設備在所述成核層的上表面制備過渡層，所述過渡層為氮化鋁/氮化鎵的周期性結構，每層氮化鋁和每層氮化鎵的厚度均為2nm，所述過渡層的總厚度為1μm；

步驟23：利用MOCVD設備在所述過渡層的上表面上制備厚度為1μm的緩沖層。

8.根據權利要求7所述的低電磁損耗的硅基氮化鎵微波毫米波傳輸線的制備方法，其特征在于，所述步驟3包括：

步驟31：在所述緩沖層的上表面制備刻蝕掩膜層，材料為二氧化硅；

步驟32：采用光刻技術，在所述刻蝕掩膜層上刻蝕多個連通所述緩沖層的小孔；

步驟33：通過所述小孔，對所述緩沖層、所述過渡層和所述成核層進行刻蝕，形成與所述硅襯底的上表面連通的外延層通孔；

步驟34：利用所述外延層通孔，對所述硅襯底與所述三族氮化物外延層的接觸區域進行腐蝕，形成所述內部空腔。

9.根據權利要求8所述的低電磁損耗的硅基氮化鎵微波毫米波傳輸線的制備方法，其特征在于，所述步驟34包括：

向所述外延層通孔中澆灌僅腐蝕所述硅襯底的第一腐蝕液，控制腐蝕時間，使得在所述硅襯底的上表面形成襯底空腔。

10.根據權利要求9所述的低電磁損耗的硅基氮化鎵微波毫米波傳輸線的制備方法，其特征在于，所述步驟34還包括：

向所述外延層通孔中澆灌僅能夠腐蝕所述成核層和所述過渡層的第二腐蝕液，以形成外延層空腔，并且所述外延層空腔的下表面與所述襯底空腔連通，所述外延層空腔的上表面穿過所述成核層和所述過渡層而與所述緩沖層的下表面接觸。