一种AlGaAs梁式引线PIN二极管及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明是涉及的是一种AlGaAs梁式引线PIN二极管及其制备方法，属于半导体微电子设计制造技术领域。
【背景技术】
[0002]微波PIN二极管是微波系统中极为重要的控制器件，广泛应用于各类微波控制电路中，如微波开关、电调衰减器、移相器、限幅器等。
[0003]制作微波PIN二极管的材料主要有Si和GaAs，GaAsPIN二极管相较Si PIN二极管，由于电子迀移率高，开关速度更快，可工作于更高的工作频率下。但其RC乘积已近极限，在高频应用中，尤其是3mm频段应用中，损耗偏大，应用受限。
【发明内容】
[0004]本发明提出的是一种AlGaAs梁式引线PIN二极管及其制备方法，利用P+-AlGaAs/1-GaAs异质结较高的载流子注入比，相比GaAs同质结PIN二极管，在相同物理尺寸下(即电容相同)，实现更小的串联电阻，从而其RC乘积更小，可应用于更高的工作频率下。
[0005]本发明的技术解决技术方案:采用P+-Al0.3GaQ.7AS/1-GaAS/N+-GaAS异质结PIN结构代替传统的P+-GaAs/1-GaAS/N+-GaAS的GaAs同质结PIN结构，利用异质结的高载流子注入比，有效降低器件的串联电阻;采用空气桥工艺，降低器件附加电容;器件结构采用梁式引线结构。
[0006]本发明的有益效果:器件参数设计与原常规的参数设计完全兼容，并且不增加额外工艺流程情况下实现器件更小的串联电阻。制作工艺方法对器件获得的良好效果:微波测试结果表明，采用P+-AlQ.3GaQ.7AS/1-GaAS/N+-GaAS异质结PIN结构比相同设计参数的常规器件，串联电阻小10%?20%。
【附图说明】
[0007]附图1是AlGaAs梁式引线PIN二极管的结构示意图。
[0008]附图2 是 P+-AlQ.3Ga().7As/1-GaAs/N+-GaAs/S1-GaAs 的结构示意图。
[0009]附图3是小台形成的结构示意图。
[0010]附图4是大台形成的结构示意图。
[0011 ]附图5是淀积复合介质膜钝化保护结构示意图。
[0012]附图6是N+区欧姆电极形成示意图。
[0013]附图7是P+区欧姆电极形成示意图。
[0014]附图8是电镀Au形成阴极和阳极空气桥示意图。
[0015]附图9是电镀形成金梁示意图。
[0016]附图10是GaAs背孔工艺，干法刻蚀图形外GaAs和介质的示意图。
[0017]图中的I是Si_GaAs衬底，2是N-+_GaAs , 3是1-GaAs，4是P+_A1_q.3Ga0.7As，5是Si02/ Si3N4复合介质膜，6是空气桥，7是金梁。
【具体实施方式】
[0018]如附图所示，AlGaAs梁式引线PIN二极管，其结构在于，材料结构采用P + -Al0.3GaQ.7AS/1-GaAS/N+-GaAS结构，器件结构采用梁式引线结构，并采用空气桥工艺降低器件附加电容。
[0019]AlGaAs梁式引线PIN 二极管的制备方法，包括如下工艺步骤:
1)选择P+-Al0.3Ga0.7As/1-GaAs/N+-GaAs/S1-GaAs外延材料(图2)，其中P+-Al0.3Ga0.tAs掺杂杂质为Be，掺杂浓度2 5E19cm—3，厚度为(0.5±0.1)ym;1-GaAs掺杂杂质为Si，掺杂浓度<5E14cm—3，厚度为(4.0±0.1)ym;N+-GaAs参杂杂质为Si，掺杂浓度2 5E18cm—3，厚度为(2.0±0.1)ym;S1-GaAs 衬底电阻率 2 1Ε7Ω.cm，晶向〈100〉(图 2);
2)光刻掩蔽进行ICP刻蚀，刻蚀深度(5.0±0.2)μπι，形成小台(图3);
3)光刻掩蔽进行湿法腐蚀，刻蚀深度(2.5±0.2)μπι，形成大台(图4);
4)用PECVD工艺在晶圆表面淀积(10000±500)AS12，(2000± 100)A Si3N4,形成复合介质钝化层(图5);
5)光刻掩蔽，刻蚀形成N+区欧姆接触孔，蒸发欧姆接触金属AuGeN1-Au，其中AuGeNi厚度为(1000±100)A，Au厚度为(2000±200)Α，剥离形成N+区欧姆接触电极(图6);
6)光刻掩蔽，刻蚀形成P+区欧姆接触孔，溅射欧姆接触金属T1-Pt-Au，其中Ti厚度为(1000±100)人，？七厚度为(1500±150)人，厶11厚度为(1000±100)人，剥离形成？+区欧姆接触电极(图7);
7)光刻掩蔽，采用电镀Au工艺形成阳极和阴极空气桥(图8);
8)快速热处理，使P+区和N+区形成欧姆接触；
9)用PECVD工艺在晶圆表面淀积(1000±100)ASi3N4,保护晶片表面和空气桥部分，光刻掩蔽刻蚀形成金梁窗口；
10)溅射TiAuTi，进行光刻掩蔽，电镀形成金梁，并湿法去除金梁外金属(图9);
11)减薄晶片，将晶片机械减薄至(100土 10)μπι;
12)采用双面对准光刻工艺进行背面光刻胶掩蔽，进行GaAs背孔工艺，干法刻蚀图形外GaAs和复合介质层；
13)分离管芯(图10)。
【主权项】
1.一种AlGaAs梁式引线PIN二极管，其特征在于，它是采用P+-AlQ.3GaQ.7As/1-GaAs/N+-GaAs异质结PIN结构制作的GaAs基梁式引线PIN 二极管。2.如权利要求1的AlGaAs梁式引线PIN二极管的制备方法，其特征是包括如下工艺步骤: .1)选择卩+_^1().36&().7厶8/1-6&厶8/1'1+-6&厶8/31-6&厶8外延材料，其中P+-Al0.3GaQ.7As惨杂杂质为Be，掺杂浓度2 5E19cm—3，厚度为(0.5±0.1)4111;1-6&48掺杂杂质为3丨，掺杂浓度<.5E14cm—3，厚度为(4.0±0.1 )ym;N+_GaAs参杂杂质为Si，掺杂浓度2 5E18cm—3，厚度为(2.0±0.1)ym;S1-GaAs衬底电阻率 2 1Ε7Ω.cm，晶向〈100〉； .2)光刻掩蔽进行ICP刻蚀，刻蚀深度(5.0±0.2)μπι，形成小台； .3 )光刻掩蔽进行湿法腐蚀，刻蚀深度(2.5 ± 0.2 )μπι，形成大台； .4)用PECVD工艺在晶圆表面淀积(10000±500)ASi02，(2000 ± 100)A Si3N4，形成复合介质钝化层； .5)光刻掩蔽，刻蚀形成N+区欧姆接触孔，蒸发欧姆接触金属AuGeN1-Au，其中AuGeNi厚度为(1000±100)A，Au厚度为(2000±200)A，剥离形成N+区欧姆接触电极； .6)光刻掩蔽，刻蚀形成P+区欧姆接触孔，溅射欧姆接触金属T1-Pt-Au，其中Ti厚度为(1000 ±100)A，Pt厚度为(1500 ±150)A，Au厚度为(1000 ±100)A，剥离形成P+区欧姆接触电极； .7)光刻掩蔽，采用电镀Au工艺形成阳极和阴极空气桥； .8)快速热处理，使P+区和N+区形成欧姆接触； .9)用PECVD工艺在晶圆表面淀积(1000±100)ASi3N4，保护晶片表面和空气桥部分，光刻掩蔽刻蚀形成金梁窗口； .10)溅射TiAuTi，进行光刻掩蔽，电镀形成金梁，并湿法去除金梁外金属； .11)减薄晶片，将晶片机械减薄至(100± 10 )μπι; .12)采用双面对准光刻工艺进行背面光刻胶掩蔽，进行GaAs背孔工艺，干法刻蚀图形外GaAs和复合介质层； .13)分呙管芯。
【专利摘要】本发明是一种AlGaAs梁式引线PIN二极管及其制备方法，其特征在于，它是采用P+-Al0.3Ga0.7As/I-GaAs/N+-GaAs异质结PIN结构制作的GaAs基梁式引线PIN二极管。本发明的有益效果是，1）采用P+-Al0.3Ga0.7As/I-GaAs/N+-GaAs异质结PIN结构代替传统的P+-GaAs/I-GaAs/N+-GaAs的GaAs同质结PIN结构，利用异质结的高载流子注入比，有效降低器件的串联电阻。2）采用空气桥工艺，降低器件附加电容。3）器件结构采用梁式引线结构，无管壳封装，使用方便，微波性能优异。利记博彩app对器件获得的良好效果有：微波测试结果表明，采用P+-Al0.3Ga0.7As/I-GaAs/N+-GaAs异质结PIN结构比相同设计参数的常规器件，串联电阻小10%～20%。
【IPC分类】H01L21/329, H01L29/868, H01L29/06
【公开号】CN105449004
【申请号】CN201510948120
【发明人】李熙华, 顾晓春, 王霄
【申请人】中国电子科技集团公司第五十五研究所
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月17日