梁式引線太赫茲肖特基二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種梁式引線太赫茲肖特基二極管，涉及肖特基二極管技術(shù)領(lǐng)域。所述二極管包括太赫茲肖特基二極管本體，所述太赫茲肖特基二極管本體上設(shè)有陽極和陰極，所述陽極和陰極的外側(cè)面各設(shè)有一條向所述二極管本體外側(cè)延伸的梁式引線，且所述梁式引線延伸至所述二極管本體的外側(cè)部分的長度不同。所述二極管在陽極和陰極上伸出不同長度的金屬條，在二極管應(yīng)用于倒裝焊接時(shí)，從背面看的時(shí)候，通過梁式引線長度的不同，區(qū)別二極管的陽極和陰極，降低了倒裝焊的工藝難度，提高了二極管倒裝焊接的可辨識性和可使用性。
【專利說明】
梁式弓I線太赫茲肖特基二極管
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及肖特基二極管技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種方便倒裝焊接時(shí)區(qū)分二極管的陰極和陽極的梁式引線太赫茲肖特基二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲(THz)波是指頻率在0.3-3THZ范圍內(nèi)的電磁波，廣義的太赫茲波頻率是指10GHz到1THz，其中ITHz=1000GHz3Hz波在電磁波頻譜中占有很特殊的位置，THz技術(shù)是國際科技界公認(rèn)的一個(gè)非常重要的交叉前沿領(lǐng)域。
[0003]在THz頻率低端范圍內(nèi)，通常采用半導(dǎo)體器件倍頻方法獲得固態(tài)源。該方法是將毫米波通過非線性半導(dǎo)體器件倍頻至THz頻段，具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于調(diào)節(jié)、壽命長，波形可控，常溫工作等優(yōu)點(diǎn)。目前短波長亞毫米波、THz固態(tài)源主要依靠倍頻的方式獲得。利用肖特基二極管器件實(shí)現(xiàn)高效倍頻不僅電路結(jié)構(gòu)簡單、倍頻效率較高，還兼有振蕩源具有的較高輸出功率、倍頻放大鏈高頻率穩(wěn)定度、低相位噪聲的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)肖特基二極管器件可穩(wěn)定工作于30GHz?3000GHz整個(gè)毫米波及亞毫米波頻段。目前先進(jìn)的變?nèi)荻O管(RAL和VDI等研究機(jī)構(gòu)生產(chǎn))已經(jīng)可以工作于3.1THz，具有良好的連續(xù)波功率和效率。因此肖特基二極管高效倍頻技術(shù)非常適于高性能的毫米波、亞毫米波、THz系統(tǒng)，是一種極具研究、應(yīng)用價(jià)值的THz頻率源技術(shù)。由于具有極小的結(jié)電容和串聯(lián)電阻，高的電子漂移速度，平面GaAs肖特基二極管已經(jīng)在THz頻段上得到了廣泛的應(yīng)用，是THz技術(shù)領(lǐng)域中核心的固態(tài)電子器件。
[0004]目前常用的GaAs基太赫茲倍頻肖特基二極管，主要有兩種形式，一種是沒有beam(梁式引線)的肖特基二極管，這種二極管在裝配的時(shí)候，直接將電路與二極管的Pad(SA)相連接，由于二極管的Pad—般尺寸較小，在倒裝焊接的時(shí)候，難度較大。為了減小二極管在倒裝焊接時(shí)候的難度，發(fā)展了具有beam的GaAs基太赫茲倍頻肖特基二極管，帶有beam的肖特基二極管，其減小了二極管倒裝焊接的難度，但是目前肖特基二極管的beam均在二極管兩端，由一小塊伸出來的金屬作為beam，如附圖1所示。但是目前帶有beam梁式引線的二極管，其梁式引線的長度是一致的。
[0005]無論是針對有相同長度梁式引線的二極管來說，或者是針對沒有梁式引線的二極管來說，在二極管的使用過程中，二極管需要倒裝焊接，以減小電感等高頻寄生參量。在倒裝焊接的時(shí)候，例如在平衡式基波混頻器的應(yīng)用當(dāng)中，需要兩支甚至四支肖特基二極管單管，在裝配的時(shí)候，由于只能看到二極管的背面，不能區(qū)分肖特基二極管的陽極和陰極，導(dǎo)致裝配失敗，需要將肖特基二極管全部挑掉，更換新的肖特基二極管。由于從背面無法辨識二極管的陰極陽極，導(dǎo)致工藝難度增加，在一定程度上導(dǎo)致了器件的浪費(fèi)，造成了科研成本的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種梁式引線太赫茲肖特基二極管，所述二極管降低了倒裝焊的工藝難度，提高了二極管倒裝焊接的可辨識性和可使用性。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:一種梁式引線太赫茲肖特基二極管，包括太赫茲肖特基二極管本體，所述太赫茲肖特基二極管本體上設(shè)有陽極和陰極，其特征在于:所述陽極和陰極的外側(cè)面各設(shè)有一條向所述二極管本體外側(cè)延伸的梁式引線，且所述梁式引線延伸至所述二極管本體的外側(cè)部分的長度不同。
[0008]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述陽極上連接的梁式引線長度大于所述陰極上連接的梁式引線長度。
[0009]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述二極管本體包括半絕緣GaAs襯底，所述GaAs襯底的上表面設(shè)有鈍化層，所述鈍化層為兩個(gè)連續(xù)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的GaAs襯底的上表面設(shè)有重?fù)诫sGaAs層，每個(gè)重?fù)诫sGaAs層的上表面為臺階狀，每個(gè)重?fù)诫sGaAs層的上表面設(shè)有歐姆接觸金屬層和低摻雜GaAs層，且所述低摻雜GaAs層位于所述二極管本體的內(nèi)偵U，每個(gè)歐姆接觸金屬層的上表面設(shè)有一個(gè)金屬加厚層，其中的一個(gè)低摻雜GaAs層的上表面設(shè)有一個(gè)肖特基接觸金屬層，所述金屬加厚層以及肖特基接觸金屬層的側(cè)面環(huán)繞有二氧化硅層，其中位于另一個(gè)低摻雜GaAs層側(cè)的金屬加厚層與所述肖特基接觸金屬層電連接，所述的梁式引線分別位于所述金屬加厚層的外側(cè)。
[0010]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述鈍化層的制作材料為二氧化硅、氮化硅或金剛石。
[0011]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述歐姆接觸金屬層的金屬自下而上為Ni/Au/Ge/Ni/Au ο
[0012]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述肖特基接觸金屬層自下而上為Ti/Pt/Au。
[0013]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述梁式引線的制作材料為Au。
[0014]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:與陰極連接的梁式引線的長度為40微米-60微米，與陽極連接的梁式引線的長度為80微米-150微米。
[0015]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述梁式引線的厚度為1.5微米-6微米。
[0016]進(jìn)一步的技術(shù)方案在于:所述重?fù)诫sGaAs層的摻雜濃度為lO'lScm—3量級，低摻雜GaAs層的摻雜濃度為lel6cm—3到5el7cm—3。
[0017]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:所述二極管在陽極和陰極上伸出不同長度的金屬條，在二極管應(yīng)用于倒裝焊接時(shí)，從背面看的時(shí)候，通過梁式引線長度的不同，區(qū)別二極管的陽極和陰極，降低了倒裝焊的工藝難度，提高了二極管倒裝焊接的可辨識性和可使用性。
【附圖說明】
[0018]圖1是現(xiàn)有技術(shù)梁式引線太赫茲肖特基二極管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明所述二極管的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖2所示二極管的A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
其中:1、鈍化層2、二氧化娃層3、歐姆接觸金屬層4、金屬加厚層5、半絕緣GaAs襯底
6、重?fù)诫sGaAs層7、低摻雜GaAs層8、肖特基接觸金屬層9、梁式引線。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0021]如圖2-3所示，本發(fā)明公開了一種梁式引線太赫茲肖特基二極管，包括太赫茲肖特基二極管本體，所述太赫茲肖特基二極管本體上設(shè)有陽極和陰極，所述陽極和陰極的外側(cè)面各設(shè)有一條向所述二極管本體外側(cè)延伸的梁式引線9，且所述梁式引線延伸至所述二極管本體的外側(cè)部分的長度不同，進(jìn)一步的，所述梁式引線延伸至所述二極管本體外側(cè)部分較長的梁式引線連接的電極為陽極，較短的為陰極。因此，一般情況下，所述陽極上連接的梁式引線9長度大于所述陰極上連接的梁式引線9長度。
[0022]所述二極管本體包括半絕緣GaAs襯底5，所述GaAs襯底5的上表面設(shè)有鈍化層I，所述鈍化層I的制作材料可以為二氧化硅、氮化硅以及散熱性能最佳的金剛石。所述鈍化層I為兩個(gè)連續(xù)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的GaAs襯底的上表面設(shè)有重?fù)诫sGaAs層6，每個(gè)重?fù)诫sGaAs層6的上表面為臺階狀，每個(gè)重?fù)诫sGaAs層6的上表面設(shè)有歐姆接觸金屬層3和低摻雜GaAs層7，且所述低摻雜GaAs層7位于所述二極管本體的內(nèi)側(cè)，所述重?fù)诫sGaAs層6的摻雜濃度為I (Tl 8cm—3量級，低摻雜GaAs層7的摻雜濃度為lel6cm—3到5el7cnf3。
[0023]每個(gè)歐姆接觸金屬層3的上表面設(shè)有一個(gè)金屬加厚層4，其中的一個(gè)低摻雜GaAs層7的上表面設(shè)有一個(gè)肖特基接觸金屬層8，所述金屬加厚層4以及肖特基接觸金屬層8的側(cè)面環(huán)繞有二氧化硅層2，其中位于另一個(gè)低摻雜GaAs層7側(cè)的金屬加厚層4與所述肖特基接觸金屬層8電連接(兩者相互連接的部分形成空氣橋)，所述的梁式引線9分別位于所述金屬加厚層4的外側(cè)。優(yōu)選的，所述歐姆接觸金屬層3的金屬自下而上為Ni/Au/ Ge/Ni/Au，所述肖特基接觸金屬層8自下而上為Ti/Pt/Au。
[0024]本發(fā)明所述的太赫茲肖特基二極管可通過成熟的肖特基二極管加工工藝實(shí)現(xiàn)，目前肖特基二極管的制造技術(shù)在國內(nèi)外均已成熟，包括陰極歐姆接觸、陽極肖特基金屬蒸發(fā)，空氣橋連接以及隔離槽腐蝕，制作鈍化層。正面加工工藝完成后，進(jìn)行背面的減薄及分片，制作出太赫茲肖特基二極管。
[0025]其中本發(fā)明所提出的尺寸各異的梁式引線，可以在空氣橋連接這一工藝步驟中，直接制作;也可以在空氣橋連接制作完成以后，單獨(dú)經(jīng)過光刻，電鍍來制作。為了保證梁式弓丨線的機(jī)械強(qiáng)度，梁式引線的厚度應(yīng)控制在1.5微米至Ij6微米。
[0026]為了有效辨識二極管的陰極和陽極，兩個(gè)梁式引線的長度差最好大于20微米。如附圖2所示，左邊梁式引線長度可以為40微米-60微米，右邊梁式弓I線長度要大于80微米，為了保證機(jī)械強(qiáng)度，右邊梁式引線的長度要低于150微米。當(dāng)應(yīng)用于倒裝焊時(shí)，從背面看，梁式引線較長的一端代表二極管的陽極，梁式引線較短的一端代表二極管的陰極。通過梁式引線長度的不同，區(qū)別二極管的陽極和陰極，降低了倒裝焊的工藝難度，提高了二極管倒裝焊接的可辨識性和可使用性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種梁式引線太赫茲肖特基二極管，包括太赫茲肖特基二極管本體，所述太赫茲肖特基二極管本體上設(shè)有陽極和陰極，其特征在于:所述陽極和陰極的外側(cè)面各設(shè)有一條向所述二極管本體外側(cè)延伸的梁式引線(9)，且所述梁式引線延伸至所述二極管本體的外側(cè)部分的長度不同。2.如權(quán)利要求1所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述陽極上焊接的梁式引線(9)長度大于所述陰極上焊接的梁式引線(9)長度。3.如權(quán)利要求1所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述二極管本體包括半絕緣GaAs襯底(5)，所述GaAs襯底(5)的上表面設(shè)有鈍化層(1)，所述鈍化層(I)為兩個(gè)連續(xù)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的GaAs襯底的上表面設(shè)有重?fù)诫sGaAs層(6)，每個(gè)重?fù)诫sGaAs層(6)的上表面為臺階狀，每個(gè)重?fù)诫sGaAs層(6)的上表面設(shè)有歐姆接觸金屬層(3)和低摻雜GaAs層(7)，且所述低摻雜GaAs層(7)位于所述二極管本體的內(nèi)側(cè)，每個(gè)歐姆接觸金屬層(3)的上表面設(shè)有一個(gè)金屬加厚層(4)，其中的一個(gè)低摻雜GaAs層(7)的上表面設(shè)有一個(gè)肖特基接觸金屬層(8)，所述金屬加厚層(4)以及肖特基接觸金屬層(8)的側(cè)面環(huán)繞有二氧化硅層(2)，其中位于另一個(gè)低摻雜GaAs層(7)側(cè)的金屬加厚層(4)與所述肖特基接觸金屬層(8)電連接，所述的梁式引線(9)分別位于所述金屬加厚層(4)的外側(cè)。4.如權(quán)利要求3所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述鈍化層(I)的制作材料為二氧化硅、氮化硅或金剛石。5.如權(quán)利要求3所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述歐姆接觸金屬層(3)的金屬自下而上為Ni/Au/ Ge/Ni/Au。6.如權(quán)利要求3所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述肖特基接觸金屬層(8)自下而上為Ti/Pt/Au。7.如權(quán)利要求3所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述梁式引線(9)的制作材料為Au。8.如權(quán)利要求1所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:與陰極連接的梁式引線(9)的長度為40微米-60微米，與陽極連接的梁式引線(9)的長度為80微米-150微米。9.如權(quán)利要求1所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述梁式引線(9)的厚度為1.5微米-6微米。10.如權(quán)利要求3所述的梁式引線太赫茲肖特基二極管，其特征在于:所述重?fù)诫sGaAs層(6)的摻雜濃度為l(Tl8cm—3量級，低摻雜GaAs層(7)的摻雜濃度為lel6cm—3到5el7cnf3。
【文檔編號】H01L29/872GK105845742SQ201610347861
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】王俊龍, 馮志紅, 邢東, 梁士雄, 張立森, 楊大寶, 趙向陽
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所