[發(fā)明專利]大功率寬帶太赫茲倍頻肖特基二極管結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011085010.1
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112289866B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張立森;梁士雄;楊大寶;宋旭波;徐鵬;呂元杰;顧國棟;馮志紅
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/47;H01L27/08
• 代理公司: 石家莊國為知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120
• 代理人: 付曉娣

本發(fā)明提供了一種大功率寬帶太赫茲倍頻肖特基二極管結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，包括多個(gè)串聯(lián)單元，串聯(lián)單元的數(shù)量為偶數(shù)，每個(gè)串聯(lián)單元包括多個(gè)同向串聯(lián)的肖特基結(jié)；多個(gè)串聯(lián)單元反向并聯(lián)。本發(fā)明提供的大功率寬帶太赫茲倍頻肖特基二極管結(jié)構(gòu)，利用串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的原理，采用多個(gè)同向串聯(lián)肖特基結(jié)進(jìn)行反向并聯(lián)的形式，通過增加肖特基結(jié)個(gè)數(shù)，使得倍頻器可以承受更大的輸入功率，從而得到更大的輸出功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種大功率寬帶太赫茲倍頻肖特基二極管結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

太赫茲(THz)波從廣義上來講，是指頻率在0.1-10THz范圍內(nèi)的電磁波，介于毫米波和紅外光之間。THz波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置，具有頻率高、帶寬寬、安全性好等特點(diǎn)，在安檢、通信、雷達(dá)、射電天文中有廣泛應(yīng)用。

太赫茲波的頻率很高，其應(yīng)用很大程度上受限于太赫茲源技術(shù)的發(fā)展。在該頻段，功率放大器的輸出功率隨頻率的升高逐漸降低，以至于無法滿足工程應(yīng)用的需求。基于平面肖特基二極管的太赫茲倍頻器具有工作頻率高、可室溫工作等優(yōu)點(diǎn)，成為太赫茲固態(tài)源的主流技術(shù)。

太赫茲倍頻器可分為窄帶倍頻器和寬帶倍頻器，其中窄帶倍頻器一般采用容性二極管，主要利用二極管的工作電壓與電荷(即C-V)之間的非線性特性工作，其特點(diǎn)是帶寬窄，效率高；而寬帶倍頻器一般采用阻性二極管，要利用二極管的工作電壓與電流(即I-V)之間的非線性特性工作，其特點(diǎn)是帶寬寬，效率低。二極管的結(jié)構(gòu)一般為同向串聯(lián)或者反向串聯(lián)的多個(gè)肖特基結(jié)結(jié)構(gòu)，橫向放置在腔體中的石英電路上，該結(jié)構(gòu)受到與頻率相關(guān)的電路寬度的影響，二極管中肖特基結(jié)的數(shù)目難以增加，從而限制了倍頻器的輸出功率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種大功率寬帶太赫茲倍頻肖特基二極管結(jié)構(gòu)，旨在解決太赫茲頻段二極管中肖特基結(jié)的數(shù)目難以增加，倍頻器的輸出功率受限制的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種大功率寬帶太赫茲倍頻肖特基二極管結(jié)構(gòu)，包括：多個(gè)串聯(lián)單元，所述串聯(lián)單元的數(shù)量為偶數(shù)，每個(gè)所述串聯(lián)單元包括多個(gè)同向串聯(lián)的肖特基結(jié)；多個(gè)所述串聯(lián)單元反向并聯(lián)。

作為本申請另一實(shí)施例，當(dāng)所述串聯(lián)單元的數(shù)量為四個(gè)及以上時(shí)，同向的所述串聯(lián)單元的數(shù)量與反向的所述串聯(lián)單元的數(shù)量相同。

作為本申請另一實(shí)施例，同向的所述串聯(lián)單元相鄰設(shè)置，反向的所述串聯(lián)單元相鄰設(shè)置。

作為本申請另一實(shí)施例，同向的所述串聯(lián)單元與反向的所述串聯(lián)單元交替設(shè)置。

作為本申請另一實(shí)施例，當(dāng)所述串聯(lián)單元的數(shù)量為四個(gè)及以上時(shí)，同向的所述串聯(lián)單元的數(shù)量與反向的所述串聯(lián)單元的數(shù)量不相同。

作為本申請另一實(shí)施例，所述肖特基結(jié)包括襯底，所述襯底的上表面設(shè)有重?fù)诫sGaAs層和鈍化層，所述鈍化層將所述重?fù)诫sGaAs層分隔開，在所述鈍化層上方形成隔離區(qū)，所述重?fù)诫sGaAs層分隔后相對的兩面為斜面，且兩個(gè)斜面之間的距離從下至上逐漸增大；所述重?fù)诫sGaAs層靠近所述鈍化層一側(cè)的上表面均設(shè)有低摻雜GaAs層，所述低摻雜GaAs層的上表面均設(shè)有二氧化硅層，其中一個(gè)所述低摻雜GaAs層上還設(shè)有肖特基接觸金屬層，所述二氧化硅層圍繞在所述肖特基接觸金屬層的四周；所述重?fù)诫sGaAs層遠(yuǎn)離所述鈍化層一側(cè)的上表面均設(shè)有歐姆接觸金屬層，所述歐姆接觸金屬層的上表面均設(shè)有金屬加厚層；所述肖特基接觸金屬層與對面的所述金屬加厚層通過空氣橋連接。

作為本申請另一實(shí)施例，所述肖特基接觸金屬層為多層金屬結(jié)構(gòu)，自下至上依次為Ti金屬層、Pt金屬層和Au金屬層。

作為本申請另一實(shí)施例，所述歐姆接觸金屬層為多層金屬結(jié)構(gòu)，自下至上依次為Ni金屬層、Au金屬層、Ge金屬層、Ni金屬層和Au金屬層。

作為本申請另一實(shí)施例，所述重?fù)诫sGaAs層，摻雜濃度為10^18cm^-3量級。