[发明专利]一种适用于太赫兹单片集成的全镂空空气桥二极管

说明书

本发明公开了一种适用于太赫兹单片集成的全镂空空气桥二极管，其包括单片衬底和平面肖特基二极管，平面肖特基二极管包括阳极台面、阴极台面和阳极桥指，其中阳极台面和阴极台面通过阳极桥指连接，在单片衬底上设置有衬底镂空结构，衬底镂空结构位于阳极桥指下方，其应用于太赫兹单片集成领域，针对目前的二极管存在的Pad之间寄生电容较大的问题，本发明在传统平面肖特基二极管的基础上镂空空气桥下的衬底材料，可以进一步减小二极管的寄生电容，从而提升二极管的高频性能；与传统的单片二极管集成工艺兼容，可以有效的提升二极管的工作频率和带宽，在毫米波及太赫兹频段单片集成二极管电路的设计中具有很好的应用价值。

技术领域

本发明涉及平面肖特基二极管技术领域，具体而言，涉及一种适用于太赫兹单片集成的全镂空空气桥二极管。

背景技术

太赫兹技术在宽带通信、医学成像、安全检查、天文探测等领域具有广阔的应用前景，近年来逐渐成为科学研究的热点。太赫兹技术的研究主要围绕三大核心问题展开，即太赫兹波的产生、太赫兹波的传输以及太赫兹波的检测。围绕三大核心问题，不同的技术路线被开发以更好的利用太赫兹波的频谱特性，包括光学器件、真空电子器件以及固态电子器件。基于半导体器件的太赫兹固态倍频源具有体积小、可靠性高、便于集成等优势，成为目前太赫兹技术开发的主流技术。近年来，随着晶体管和MMIC技术的发展，有源倍频器和放大器正向亚毫米波方向发展。然而，随着频率的增加，有源倍频器和放大器的输出功率迅速下降。而作为主流的平面肖特基二极管，因为具有截止频率比较高，可以室温工作等优势而大量应用于实际的太赫兹固态倍频、混频、检波等器件的设计中。

肖特基二极管最初是由触须式二极管发展而来。上世纪九十年代以前，因为触须式二极管寄生参数低、加工工艺简单，太赫兹频段倍频器的设计主要采用触须式二极管。但是它有着难以克服的缺点，比如触须结构肖特基二极管非常脆弱，极易损坏；同时，触须二极管难以实现电路的平面集成，可重复性差，批量生产时难以保证一致性。

九十年代以后，二极管工艺取得长足进步，肖特基二极管由触须结构向平面结构转变。1987年佛吉尼亚大学的学者提出了一种多层平面结构的肖特基二极管。与触须二极管相比，平面结构的寄生电容、电感和介质损耗虽然增大了，恶化了高频性能，但是平面肖特基二极管具有结构稳定、便于平面集成且一致性好等优点而被大量采用。现有技术的二极管，出于结构力学方面的考虑，需要用衬底支撑二极管的阳极和阴极台面，否则二极管芯片容易断裂，所以寄生参数很难再进一步减小，这在一定程度上限制了二极管的高频性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于太赫兹单片集成的全镂空空气桥二极管，其能够在传统平面肖特基二极管的基础上镂空空气桥下的衬底材料，进一步减小二极管Pad之间的寄生电容，从而提升二极管的高频性能。另一方面，由于在单片集成电路中，衬底的尺寸相对于二极管本身要大很多，镂空空气桥下的少量衬底不会造成二极管结构力学方面的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种适用于太赫兹单片集成的全镂空空气桥二极管，其包括单片衬底，以及布置于单片衬底上的平面肖特基二极管，平面肖特基二极管包括阳极台面、阴极台面和阳极桥指，阴极台面上布置有肖特基接触，肖特基接触通过阳极桥指连接至阳极台面，单片衬底设置有位于阳极桥指正下方且贯穿单片衬底两面的衬底镂空结构。

在本发明较佳的实施例中，上述衬底镂空结构为规则形状，规则形状包括但不限于球体、椭球体、方体、多边形柱体。

在本发明较佳的实施例中，上述衬底镂空结构为长方体状，衬底镂空结构在单片衬底的截面上形成长方形。

在本发明较佳的实施例中，上述衬底镂空结构的宽度等于阳极台面和阴极台面之间的距离。

在本发明较佳的实施例中，上述衬底镂空结构的长度大于阳极台面和阴极台面的宽度。