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　　专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及 微波 器件中 二极管 技术领域，具体涉及一种 耿氏二极管 及其制备方法。一种耿氏二极管的 外延 片从下至上依次包括 半导体 绝缘GaAs衬底，高掺杂下底面n+GaAs层，有源区n-GaAs层，nsGaAs层，GaAs本征下隔离层，AlxGa1-xAs本征势垒层，GaAs本征上隔离层，高掺杂上表面n+GaAs层。本发明提供的耿氏二极管能够有效减小有源区n-GaAs层中的死区，增加直流到射频 信号 转换效率和提高热 稳定性 ，且可以利用直流 电压 直接对输出振荡 频率 和功率调谐；本发明提供的耿氏二极管的制备方法简便，易于实现单片集成。，下面是

　　1.一种耿氏的制备方法，其特征在于，所述外延片包括：+绝缘GaAs衬底，位于所述半导体绝缘GaAs衬底上外延生长的高掺杂下底面nGaAs层，位+ - -于所述高掺杂下底面nGaAs层上外延生长的有源区nGaAs层，位于所述有源区nGaAs层上外延生长的nsGaAs层，位于所述nsGaAs层上外延生长的GaAs本征下隔离层，位于所述GaAs本征下隔离层上外延生长的Al摩尔含量线性梯度变化的AlxGa1-xAs本征势垒层，位于所述AlxGa1-xAs本征势垒层上外延生长的GaAs本征上隔离层，位于所述GaAs本征上隔离+ +层上外延生长的高掺杂上表面nGaAs层；所述高掺杂下底面nGaAs层长700纳米，掺杂浓18 -3 + 18 -3度为4.3×10 cm ；所述高掺杂上表面n GaAs层长500纳米，掺杂浓度为4.3×10 cm ；有- 16 -3源区nGaAs层长1.6微米，掺杂浓度为1.1×10 cm ；所述 nsGaAs层长5纳米，掺杂浓度为18 -31.0×10 cm ；所述GaAs本征上隔离层和GaAs本征下隔离层长为10纳米；所述AlxGa1-xAs本征势垒层长50纳米，在与所述GaAs本征上隔离层界面处，Al的摩尔含量为0，在与所述GaAs本征下隔离层界面处，Al的摩尔含量为0.32；在所述GaAs本征上隔离层界面和所述GaAs本征下隔离层界面间，Al的摩尔含量线性增加；所述耿氏二极管的制备方法包括如下步骤：A、在外延片上匀一层AZ5214胶，然后前烘、曝光、反转、泛暴和显影，金属、剥离，形成耿氏二极管上；B、在外延片上匀一层9912光刻胶，然后前烘、曝光、显影和后烘，第一次，形成器件的下电极台面；C、在外延片上匀一层AZ5214光刻胶，然后前烘、曝光、反转、泛暴和显影，蒸发金属和剥离，形成耿氏二极管下电极；D、在小炉中合金，形成欧姆接触的上下电极；E、在外延片上匀一层9912光刻胶，然后前烘，曝光，显影和后烘，第二次台面腐蚀，形成器件之间的电学隔离；F、在外延片上PECVD生长一层3000埃的Si3N4；G、在生长有Si3N4的外延片上匀一层9912胶，然后前烘，曝光，显影和后烘，用RIE设备在Si3N4表面刻孔，露出上下电极的金属层；H、在外延片上溅射钛/金起层；I、在外延片上匀一层9920光刻胶，然后前烘，光刻，显影和后烘，经打底胶和漂洗后3um的软金，然后泛暴、显影，去掉表面的9920厚胶；J、在外延片上匀一层AZ5214光刻胶，然后前烘，曝光、反转、显影和后烘，经打底胶后用去金液漂洗40秒，用漂钛液漂洗15秒，最后用丙酮浸泡，去除AZ5214光刻胶；其中，所述步骤A、B、C、E、I和J之前进一步包括：清洗外延片，在120度的烘箱内，将六甲基二氨烷HMDS蒸发在清洗干净的外延片上；所述清洗外延片的步骤具体包括：先用丙酮冲洗，再用乙醇冲洗，然后用去离子水冲洗，如此反复至少7次，最后用氮气吹干；所述步骤B、E和G中，所述9912光刻胶厚1.5um；前烘条件为：100℃热板烘90s；后烘2条件为：115℃热板烘2分钟；曝光条件为：5mW/cm的曝光功率，12秒的曝光时间；显影条件为：正胶显影液60s；所述步骤A、C和J中，所述AZ5214光刻胶厚1.6um；前烘条件为：100℃热板烘，90s；反2转条件为：115℃热板烘90秒；曝光条件为：5mW/cm的曝光功率，6秒的曝光时间；泛暴条2件为：5mW/cm的曝光功率，60秒的泛暴时间；显影条件为：AZ5214显影液60s；所述步骤I中，所述9920光刻胶厚3.5um，前烘条件为：100℃热板，90s；坚膜条件为：2115℃热板烘2分钟；曝光条件为：5mW/cm的曝光功率，35秒的曝光时间；显影条件为：正胶显影液60s；所述步骤B和E中，所述台面腐蚀液中各成分的体积比为：H2SO4:H2O2:H2O＝1:8:160；所述步骤H中，所述溅射金属由外延片表面向上依次为钛Ti和金Au，其厚度值分别为和所述步骤A和C中，所述蒸发金属为在外延片上从下至上依次蒸发金属Ni、Ge、Au、Ge、Ni和Au，所述蒸发金属的厚度分别为 和 步骤D中合金条件为：375℃合金60秒；所述步骤I中，所述的漂洗条件为：使用体积比为H3PO4:H2O＝1:15的漂洗液漂20秒，去离子水冲洗7遍；所述步骤J中，所述的去金液中各成分的体积比为：I2:KI:H2O＝1:4:40，漂钛液中各成分的体积比为：HF:H2O＝1:15。

　　[0001] 本发明涉及器件中二极管技术领域，具体涉及一种及其制备方法。

　　[0002] 以耿氏二极管等非线性器件为核心的常用作高频源。耿氏二极管是毫米波段振荡器的有源非线性器件，由于高材料的制造、加工工艺和装配等技术的不断发展，使得器件表现出卓越的性能。同时耿氏二极管制备过程简单，结构灵活，所以它们不仅作为各类接收机混频器的本振源，而且在雷达、通信、空间技术等方面可以作为中小功率的源，是目前应用最广泛的半导体振荡器。

　　[0003] 传统的耿氏二极管，在N-型层上采用均匀掺杂，且主要采用垂直结构。这种掺杂的双端Gunn二极管，不能利用直流直接对输出振荡调谐，不利于实现单片集成，导致系统中需要大量的器件载体、外接偏置电路和金属波导等体积较大的组件。

　　[0004] 本发明的目的在于提供一种AlGaAs梯度带隙的GaAs平面耿氏二极管，能够有效减小有源区的死区，提高直流到射频的转换效率。

　　[0005] 本发明的另一目的在于提供一种耿氏二极管的制备方法，其制备方法与集成电路工艺相兼容，便于制作毫米波、亚毫米波范围内的集成振荡电路。

　　[0007] 一种耿氏二极管，所述耿氏二极管的外延片包括：半导体绝缘GaAs衬底，位于所+述半导体绝缘GaAs衬底上外延生长的高掺杂下底面nGaAs层，位于所述高掺杂下底面+ - -

　　nGaAs层上外延生长的有源区nGaAs层，位于所述有源区nGaAs层上外延生长的nsGaAs层，位于所述nsGaAs层上外延生长的GaAs本征下隔离层，位于所述GaAs本征下隔离层上外延生长的Al摩尔含量线性梯度变化的AlxGa1-xAs本征势垒层，位于所述AlxGa1-xAs本征势垒层上外延生长的GaAs本征上隔离层，位于所述GaAs本征上隔离层上外延生长的高掺+

　　[0009] 上述方案中，所述GaAs本征上隔离层和GaAs本征下隔离层长为10纳米；所述AlxGa1-xAs本征势垒层长50纳米，在与所述GaAs本征上隔离层界面处，Al的摩尔含量为0，在与所述GaAs本征下隔离层界面处，Al的摩尔含量为0.32；在所述GaAs本征上隔离层界面和下隔离层界面间，Al的摩尔含量线] 一种耿氏二极管的制备方法，包括如下步骤：[0011] A、在外延片上匀一层AZ5214胶，然后前烘、曝光、反转、泛暴和显影，金属、剥离，形成耿氏二极管上；[0012] B、在外延片上匀一层9912光刻胶，然后前烘、曝光、显影和后烘，第一次，形成器件的下电极台面；[0013] C、在外延片上匀一层AZ5214光刻胶，然后前烘、曝光、反转、泛暴和显影，蒸发金属和剥离，形成耿氏二极管下电极；[0014] D、在小炉中合金，形成欧姆接触的上下电极；[0015] E、在外延片上匀一层9912光刻胶，然后前烘，光刻，显影和后烘，第二次台面腐蚀，形成器件之间的电学隔离；[0016] F、在外延片上PECVD生长一层3000埃的Si3N4；[0017] G、在生长有Si3N4的外延片上匀一层9912胶，然后前烘，光刻，显影和后烘，用RIE设备在Si3N4表面刻孔，露出上下电极的金属层；[0018] H、在外延片上溅射钛/金起层；[0019] I、在外延片上匀一层9920光刻胶，然后前烘，光刻，显影和后烘，经打底胶和漂洗后3um的软金，然后泛暴、显影，去掉表面的9920厚胶；[0020] J、在外延片上匀一层AZ5214光刻胶，然后前烘，曝光、反转、显影和后烘，经打底胶后用去金液漂洗40秒，用漂钛液漂洗15秒，最后用丙酮浸泡，去除AZ5214光刻胶。[0021] 上述方案中，所述步骤A、B、C、E、I和J之前进一步包括：清洗外延片，在120度的烘箱内，将六甲基二氨烷HMDS蒸发在清洗干净的外延片上。[0022] 上述方案中，所述清洗外延片的步骤还包括：先用丙酮冲洗，再用乙醇冲洗，然后用去离子水冲洗，如此反复至少7次，最后用氮气吹干。[0023] 上述方案中，所述步骤B、E和G中，所述9912光刻胶厚1.5um；前烘条件为：100℃2热板烘90s；后烘条件为：115℃热板烘2分钟；曝光条件为：5mW/cm的曝光功率，12秒的曝光时间；显影条件为：正胶显影液60s。

　　[0024] 上述方案中，所述步骤A、C和J中，所述AZ5214光刻胶厚1.6um；前烘条件为：100℃热板烘，90s；反转条件为：115℃热板烘90秒；曝光条件为：5mW/cm2的曝光功率，6秒的曝光时间；泛暴条件为：5mW/cm2的曝光功率，60秒的泛暴时间；显影条件为：AZ5214显影液60s。

　　[0025] 上述方案中，所述步骤I中，所述9920光刻胶厚3.5um，前烘条件为：100℃热板，290s；坚膜条件为：115℃热板烘2分钟；曝光条件为：5mW/cm的曝光功率，35秒的曝光时间；显影条件为：正胶显影液60s。

　　[0026] 上述方案中，所述步骤B和E中，所述台面腐蚀液中各成分的体积比为：H2SO4∶H2O2∶H2O＝1∶8∶160。

　　[0027] 上述方案中，所述步骤H中，所述溅射金属由外延片表面向上依次为钛Ti和金Au，其厚度的典型值分别为 和[0028] 上述方案中，所述步骤A和C中，所述蒸发金属为在外延片上从下至上依次蒸发金属Ni、Ge、Au、Ge、Ni和Au，所述蒸发金属的厚度分别为和 步骤D中合金条件为：375℃合金60秒。

　　[0029] 上述方案中，所述步骤I中，所述的漂洗条件为：使用体积比为H3PO4∶H2O＝1∶15的漂洗液漂20秒，去离子水冲洗7遍。

　　[0030] 上述方案中，所述步骤J中，所述的去金液中各成分的体积比为：I2∶KI∶H2O＝1∶4∶40，漂钛液中各成分的体积比为：HF∶H2O＝1∶15。

　　[0031] 与相比，本发明采用的技术方案产生的有益效果如下：[0032] 本发明提供的耿氏二极管能够有效减小有源区n-GaAs层中的死区，增加直流到射频信号转换效率和提高热稳定性，且可以利用直流电压直接对输出振荡频率和功率调谐；[0033] 本发明提供的耿氏二极管的制备方法简便，易于实现单片集成。说明

　　[0034] 图1为本发明提供的一种耿氏二极管的截面图；[0035] 图2为本发明提供的一种耿氏二极管的俯视图；[0036] 图3为本发明实施例提供的一种耿氏二极管I-V曲线为本发明提供的一种耿氏二极管的制备流程图。具体实施方式[0038] 下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细描述。[0039] 如图1所示，本发明实施例提供一种耿氏二极管，包括：半导体绝缘GaAs衬底1，+位于半导体绝缘GaAs衬底1上外延生长的高掺杂下底面nGaAs层2，位于高掺杂下底面+ - -nGaAs层2上外延生长的有源区nGaAs层3，位于有源区nGaAs层3上外延生长的nsGaAs层4，位于nsGaAs层4上外延生长的GaAs本征下隔离层5，位于GaAs本征下隔离层5上外延生长的Al摩尔含量线性梯度变化的AlxGa1-xAs本征势垒层6，位于AlxGa1-xAs本征势垒层6上外延生长的GaAs本征上隔离层7，位于GaAs本征上隔离层7上外延生长的高掺杂上表+面nGaAs层8。

　　[0041] GaAs本征上隔离层7和GaAs本征下隔离层5长为10纳米；所述AlxGa1-xAs本征势垒层6长50纳米，在与GaAs本征上隔离层7界面处，Al的摩尔含量为0，在与GaAs本征下隔离层5界面处，Al的摩尔含量为0.32；在GaAs本征上隔离层7界面和GaAs本征下隔离层5界面间，Al的摩尔含量线为本发明实施例提供的该GaAs平面耿氏二极管的俯视图。结合图1可知，本发明提供的这种二极管是一种台面结构，下电极由引线引出。这种结构应用在电路中具有很大的灵活性，便于单片集成，节约成本。

　　[0043] 如图3所示，图3为本发明实施例提供的有源区面积分别为144um2、600um2、21200umAlGaAs梯度带隙的GaAs平面耿氏二极管的直流测试结果，其水平间2距保持5um不变。从图中可以看出当外加直流电压分别为2.8，2.9和3.0伏时，144um、2 2600um、1200um三种有源区面积结构的耿氏二极管均表现出负微分特性，而且面积越大对应电流也越大。

　　[0044] 如图4所示，本发明提供的一种耿氏二极管的制备方法，该方法包括以下步骤：

　　[0045] A、清洗外延片，在120度的真空烘箱内将六甲基二硅氨烷HMDS蒸发在清洗干净的外延片上，用于增加外延片与胶的粘附性；在外延片上匀一层厚度为1.6um的AZ5214光刻胶，然后前烘、曝光、反转、泛暴和显影，蒸发金属、剥离，形成耿氏二极管上电极；

　　[0046] 其中，前烘条件为：100℃热板烘，90s；反转条件为：115℃热板烘90秒；曝光条件2 2为：5mW/cm的曝光功率，6秒的曝光时间；泛暴条件为：5mW/cm 的曝光功率，60秒的泛暴时间；显影条件为：AZ5214显影液60s；[0047] 蒸发金属为在外延片上从下至上依次蒸发金属Ni、Ge、Au、Ge、Ni和Au，蒸发金属的厚度分别为 和[0048] B、清洗外延片，在120度的真空烘箱内将六甲基二硅氨烷HMDS蒸发在清洗干净的外延片上，用于增加外延片与胶的粘附性；在清外延片上匀一层厚度为1.5um的9912光刻胶，然后前烘、曝光、显影和后烘，第一次台面腐蚀，形成器件的下电极台面；

　　[0049] 其中，前烘条件为：100℃热板烘，90s；后烘条件为：115℃热板烘2分钟；曝光条件为：5mW/cm2的曝光功率，12秒的曝光时间；显影条件为：正胶显影液60s；台面腐蚀液中各成分的体积比为：H2SO4∶H2O2∶H2O＝1∶8∶160；[0050] C、清洗外延片，在120度的真空烘箱内将六甲基二硅氨烷HMDS蒸发在清洗干净的外延片上，用于增加外延片与胶的粘附性；在外延片上匀一层厚度为1.6um的AZ5214光刻胶，然后前烘、曝光、反转、泛暴和显影，蒸发金属和剥离，形成耿氏二极管下电极；[0051] 其中，前烘条件为：100℃热板烘，90s；反转条件为：115℃热板烘90秒；曝光条件为：5mW/cm2的曝光功率，6秒的曝光时间；泛暴条件为：5mW/cm2的曝光功率，60秒的泛暴时间；显影条件为：AZ5214显影液60s；[0052] 蒸发金属为在外延片上从下至上依次蒸发金属Ni、Ge、Au、Ge、Ni和Au，所述蒸发金属的厚度分别为 和[0053] D、在小合金炉中合金，形成欧姆接触的上下电极；其中合金条件为：375℃合金60秒；[0054] E、清洗外延片，在120度的真空烘箱内将六甲基二硅氨烷HMDS蒸发在清洗干净的外延片上，用于增加外延片与胶的粘附性；在外延片上匀一层厚度为1.5um的9912光刻胶，然后前烘，曝光，显影和后烘，第二次台面腐蚀，形成器件之间的电学隔离；[0055] 其中，前烘条件为：100℃热板烘，90s；后烘条件为：115℃热板烘2分钟；曝光条2件为：5mW/cm的曝光功率，12秒的曝光时间；显影条件为：正胶显影液60s；台面腐蚀液中各成分的体积比为：H2SO4∶H2O2∶H2O＝1∶8∶160；[0056] F、在外延片上PECVD生长一层3000埃的Si3N4；[0057] G、在生长有Si3N4的外延片上匀一层厚度为1.5um的9912胶，然后前烘，曝光，显影和后烘，用RIE刻蚀设备在Si3N4表面刻孔，露出上下电极的金属层；

　　[0058] 其中，前烘条件为：100℃热板烘，90s；后烘条件为：115℃热板烘2分钟；曝光条2件为：5mW/cm的曝光功率，12秒的曝光时间；显影条件为：正胶显影液60s。[0059] H、在外延片上由外延片表面向上依次溅射钛Ti和金Au起镀层，其厚度的典型值分别为 和[0060] I、清洗外延片，在120度的真空烘箱内将六甲基二硅氨烷HMDS蒸发在清洗干净的外延片上，用于增加外延片与胶的粘附性；在外延片上匀一层厚度为3.5um的9920光刻胶，然后前烘，光刻，显影和后烘，经打底胶和漂洗后电镀3um的软金，然后泛暴、显影，去掉表面的9920厚胶；

　　[0061] 其中，前烘条件为：100℃热板烘90s；坚膜条件为：115℃热板烘2分钟；曝光条件2为：5mW/cm的曝光功率，35秒的曝光时间；显影条件为：正胶显影液60s；[0062] 漂洗条件为：使用体积比为H3PO4∶H2O＝1∶15的漂洗液漂20秒，去离子水冲洗7遍；[0063] J、清洗外延片，在120度的真空烘箱内将六甲基二硅氨烷HMDS蒸发在清洗干净的外延片上，用于增加外延片与胶的粘附性；在外延片上匀一层厚度为1.6um的AZ5214光刻胶，然后前烘、曝光、反转、泛暴和显影，经打底胶后用去金液漂洗40秒，用漂钛液漂洗15秒，最后用丙酮浸泡，去除AZ5214光刻胶；

　　[0064] 其中，前烘条件为：100℃热板烘，90s；反转条件为：115℃热板烘90秒；曝光条件2 2为：5mW/cm的曝光功率，6秒的曝光时间；泛暴条件为：5mW/cm 的曝光功率，60秒的泛暴时间；显影条件为：AZ5214显影液60s；[0065] 去金液中各成分的体积比为：I2∶KI∶H2O＝1∶4∶40，漂钛液中各成分的体积比为：HF∶H2O＝1∶15。[0066] 上述步骤A、B、C、E、I和J中，清洗外延片的步骤具体包括：先用丙酮冲洗，再用乙醇冲洗，然后用去离子水冲洗，如此反复至少7次，最后用氮气吹干。

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