基于InP衬底与HEMT工艺兼容的肖特基二极管及其制备方法

专利2026-05-03  14


本发明涉及太赫兹单片,尤其涉及基于inp衬底与hemt工艺兼容的肖特基二极管及其制备方法。


背景技术:

1、波长为3mm至30μm的电磁波称为太赫兹波,其长波段临接毫米波,短波段靠近红外线,处于电子学与光子学的交叉区域。与较低频段的微波相比,太赫兹波的特点是:利用的频谱范围宽、信息容量大、易实现窄波束和高增益的天线,因而分辨率高、抗干扰性好、穿透等离子体的能力强、多普勒频移大以及测速灵敏度高等等。因此,太赫兹波在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义。

2、目前非线性电路(nonlinear circuits),如混频器和倍频器是用肖特基二极管成功实现的,而低噪声放大器(lna)或功率放大器(pa)需要晶体管来进行信号放大。肖特基二极管和晶体管的单片集成可以帮助结合这两种器件的优势。然而,特别是对于场效应晶体管技术来说,在不显著改变晶体管工艺的情况下实现二极管和晶体管的单片集成是一个重大挑战。

3、因此,亟需提供一种更为可靠的方案,在同一工艺下实现二极管和晶体管的单片集成。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于inp衬底与hemt工艺兼容的肖特基二极管及其制备方法,用于解决现有技术中无法在同一工艺下实现二极管和晶体管的单片集成的问题。

2、为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、第一方面,本发明提供基于inp衬底与hemt工艺兼容的肖特基二极管,包括:

4、衬底;

5、叠置于所述衬底上的有源区以及栅极;所述有源区在所述栅极两侧形成源区和漏区;所述源区与所述漏区之间通过金属线互连;

6、以及所述栅极上形成的栅帽。

7、与现有技术相比,本发明提供的基于inp衬底与hemt工艺兼容的肖特基二极管,包括:衬底;叠置于衬底上的有源区以及栅极;有源区在栅极两侧形成源区和漏区;源区与漏区之间通过金属线互连;以及栅极上形成的栅帽。本发明的技术方案基于hemt工艺的肖特基二极管,其晶体管中源极和漏极连接在一起并形成阴极,通过inp基hemt器件的源漏短接实现肖特基二极管结构,从而实现混频器与低噪放与功放的工艺集成,实现在同一工艺下二极管和晶体管的单片集成。

8、可选的,所述源区和所述漏区分别通过接触孔与金属层连接形成源极和漏极;所述源极和所述漏极连接在一起形成阴极;所述栅极为阳极。

9、可选的,inp基hemt器件的外延层从下至上分别为:所述衬底、缓冲层、沟道层、隔离层、掺杂层、肖特基势垒层、腐蚀截止层以及帽层。

10、可选的,所述缓冲层为用于吸收生长腔及所述衬底向外扩散的杂质并阻止所述衬底的缺陷向沟道延伸,以保证与沟道邻近的缓冲层的质量;

11、所述沟道层禁带宽度比肖特基势垒层的材料窄,界面带隙差形成势阱,并生成了高迁移率的二维电子气;

12、所述隔离层用于保证迁移率浓度积达到最佳状态;

13、所述帽层用于降低源漏接触电阻;所述掺杂层为δ掺杂层。

14、可选的,所述阴极以及所述阳极采用的金属为非合金金属。

15、第二方面,本发明提供基于inp衬底与hemt工艺兼容的肖特基二极管的制备方法,制备方法包括:

16、对inp基hemt器件外延片进行清洗;

17、在衬底上叠置有源区对应的隔离台面以及栅极;

18、在所述栅极两侧制备形成通过金属线互连的源/漏极;

19、对所述外延片进行栅槽腐蚀,并蒸发栅极金属;

20、在所述栅极上制备形成栅帽,经过预设处理后,形成肖特基二极管。

21、可选的,所述经过预设处理后,形成肖特基二极管,包括:

22、通过光刻技术定义空气桥墩的位置和形状;

23、在空气桥的位置溅射起镀层,为电镀提供导电基底;

24、在所述起镀层上进行空气桥的电镀,形成坚固的结构;

25、将结构上的桥面胶去除,反刻所述起镀层,剥离完成整个工艺流程,得到所述肖特基二极管。

26、可选的,所述对inp基hemt器件外延片进行清洗,包括:对inp基hemt器件外延片用丙酮进行浸泡,浸泡预设时长后,采用乙醇和水对浸泡后的inp基hemt器件外延片进行清洗;

27、所述在衬底上叠置有源区对应的隔离台面,包括:在衬底上通过湿法腐蚀的方法制作有源区对应的隔离台面。

28、第二方面提供的制备方法用于制备第一方面提供的基于inp衬底与hemt工艺兼容的肖特基二极管,所实现的技术效果与第一方面提供的方案相同,此处不再赘述。



技术特征:

1.基于inp衬底与hemt工艺兼容的肖特基二极管,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于inp衬底与hemt工艺兼容的肖特基二极管,其特征在于,所述源区和所述漏区分别通过接触孔与金属层连接形成源极和漏极;所述源极和所述漏极连接在一起形成阴极;所述栅极为阳极。

3.根据权利要求1所述的基于inp衬底与hemt工艺兼容的肖特基二极管,其特征在于,inp基hemt器件的外延层从下至上分别为:所述衬底、缓冲层、沟道层、隔离层、掺杂层、肖特基势垒层、腐蚀截止层以及帽层。

4.根据权利要求3所述的基于inp衬底与hemt工艺兼容的肖特基二极管,其特征在于,所述缓冲层为用于吸收生长腔及所述衬底向外扩散的杂质并阻止所述衬底的缺陷向沟道延伸,以保证与沟道邻近的缓冲层的质量;

5.根据权利要求2所述的基于inp衬底与hemt工艺兼容的肖特基二极管,其特征在于,所述阴极以及所述阳极采用的金属为非合金金属。

6.基于inp衬底与hemt工艺兼容的肖特基二极管的制备方法,其特征在于,制备方法包括:

7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述经过预设处理后,形成肖特基二极管,包括:

8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述对inp基hemt器件外延片进行清洗,包括:对inp基hemt器件外延片用丙酮进行浸泡,浸泡预设时长后,采用乙醇和水对浸泡后的inp基hemt器件外延片进行清洗;

9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述有源区在所述栅极两侧形成源区和漏区;所述源区和所述漏区分别通过接触孔与金属层连接形成源极和漏极;所述源极和所述漏极连接在一起形成阴极;所述栅极为阳极;


技术总结
本发明公开基于InP衬底与HEMT工艺兼容的肖特基二极管及其制备方法,涉及太赫兹单片技术领域,用于解决现有技术中无法在同一工艺下实现二极管和晶体管的单片集成的问题。包括:衬底;叠置于衬底上的有源区以及栅极;有源区在栅极两侧形成源区和漏区;源区与漏区之间通过金属线互连;以及栅极上形成的栅帽。本发明的技术方案基于HEMT工艺的肖特基二极管,其晶体管中源极和漏极连接在一起并形成阴极,通过InP基HEMT器件的源漏短接实现肖特基二极管结构,从而实现混频器与低噪放与功放的工艺集成,实现在同一工艺下二极管和晶体管的单片集成。

技术研发人员:张子健,周静涛
受保护的技术使用者:中国科学院微电子研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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