[發明專利]一種空氣橋互連條形陽極的準垂直肖特基二極管

有效

• 申請號: 202110047632.3
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112802891B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 代鯤鵬;張凱;范道雨;吳少兵;陳堂勝
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L29/417
• 分類號: H01L29/417;H01L23/367;H01L29/872
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

本發明公開了一種空氣橋互連條形陽極的準垂直肖特基二極管，包括半絕緣襯底、高摻雜外延層、低摻雜外延層臺面、陰極金屬、條形陽極金屬、保護介質、陽極加電金屬平板和金屬空氣橋；高摻雜外延層和陽極加電金屬平板之間相隔一段間距、均設于所述半絕緣襯底上；低摻雜外延層臺面和陰極金屬相距一段距離或相接觸、均設于所述高摻雜外延層上；條形陽極金屬設于所述低摻雜外延層臺面上，條形陽極金屬與陰極金屬之間保持一段間距；金屬空氣橋位于所述陽極金屬和陽極加電金屬平板之上，將條形陽極金屬和陽極加電金屬平板相連接。本發明通過采用條形陽極結構降低了肖特基二極管串聯電阻，提高了截至頻率和散熱能力。

技術領域

本發明涉及的準垂直肖特基二極管，尤其涉及一種空氣橋互連條形陽極的準垂直肖特基二極管。

背景技術

肖特基二極管由于是多子器件，其與PN結相比具有更高的頻率響應特性，同時也具有較低的開啟電壓。因此肖特基二極管非常適合高頻使用，在毫米波亞毫米波以及太赫茲頻段內的混頻、開關、倍頻以及檢波等使用場景下發揮重要作用。在結電容一定的情況下，肖特基二極管的導通電阻(也稱串聯電阻)是影響肖特基二極管性能的關鍵參數。隨著肖特基二極管使用場景的電磁波頻率越來越高，受限于當前高頻率功率源輸出不足，二極管所能獲得的功率也越來越小。

影響準垂直肖特基二極管串聯電阻大小的幾個因素通常包含低摻雜外延層和高摻雜外延層電子遷移率μ₁和μ₂，低摻雜外延層和高摻雜外延層的雜濃度N₁和N₂，低摻雜外延層和高摻雜外延層厚度d₁和d₂、陽極面積A以及陰極的歐姆接觸電阻Rc等。半導體的遷移率是半導體材料的固有特性，通常難以改變，而摻雜濃度和厚度的優化在特定使用場景下起到的效果并不明顯。肖特基二極管使用場景的頻率越高，對器件尺寸要求也越小，在基于平面工藝的準垂直肖特基二極管設計制備中，當器件尺寸越來越小，其有效的歐姆接觸面積Sr也越來越小這就導致歐姆接觸電阻Rc所貢獻的串聯電阻越大。此外器件越來越小會使電流較為集中于小尺寸陽極處從而使產熱較為集中，從而降低肖特基二極管的功率負載能力。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種串聯電阻小、電流分布廣以及引入寄生電容小的空氣橋互連條形陽極的準垂直肖特基二極管。

技術方案：本發明的準垂直肖特基二極管，包括半絕緣襯底、高摻雜外延層、低摻雜外延層臺面、陰極金屬、條形陽極金屬、保護介質、陽極加電金屬平板和金屬空氣橋；高摻雜外延層和陽極加電金屬平板之間相隔一段間距、均設于所述半絕緣襯底上；低摻雜外延層和陰極金屬相距一段距離或相接觸、均設于所述高摻雜外延層上；條形陽極金屬設于所述低摻雜外延層上，條形陽極金屬與陰極金屬之間保持一段間距；金屬空氣橋位于所述陽極金屬和陽極加電金屬平板之上，將條形陽極金屬和陽極加電金屬平板相連接；高摻雜外延層的表面和低摻雜外延層的表面均被陰極金屬覆蓋，所述保護介質覆蓋部分陰極金屬表面；金屬空氣橋分別與陰極金屬、半絕緣襯底之間存在間隙。

進一步，半絕緣襯底的厚度為3μm～100μm；所述高摻雜外延層厚度為0.5μm～3μm；所述加電金屬平板厚度為0.5μm～5μm；所述低摻雜外延層臺面厚度為50nm～500nm；所述陰極金屬厚度為0.3μm～2μm；所述金屬空氣橋厚度為0.3μm～4μm。

條形陽極金屬為數量不等的條形結構，排列方式為平行排列或環繞形式排列，厚度為 0.3μm～2μm，長寬比大于2；各陽極金屬間距在5μm～30μm之間。

進一步，保護介質選用氮化硅或二氧化硅，厚度為10nm～500nm；半絕緣襯底選用GaAs、或GaN、或SiC、或Si、或InP、或金剛石、或藍寶石；所述高摻雜外延層和低摻雜外延層選用GaAs、或AlGaAs、或GaN、或AlGaN、或SiC、或Si、或InGa、或InP。