[发明专利]大功率宽带太赫兹倍频肖特基二极管结构

说明书

本发明提供了一种大功率宽带太赫兹倍频肖特基二极管结构，属于半导体器件技术领域，包括多个串联单元，串联单元的数量为偶数，每个串联单元包括多个同向串联的肖特基结；多个串联单元反向并联。本发明提供的大功率宽带太赫兹倍频肖特基二极管结构，利用串联电路和并联电路的原理，采用多个同向串联肖特基结进行反向并联的形式，通过增加肖特基结个数，使得倍频器可以承受更大的输入功率，从而得到更大的输出功率。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，更具体地说，是涉及一种大功率宽带太赫兹倍频肖特基二极管结构。

背景技术

太赫兹(THz)波从广义上来讲，是指频率在0.1-10THz范围内的电磁波，介于毫米波和红外光之间。THz波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，具有频率高、带宽宽、安全性好等特点，在安检、通信、雷达、射电天文中有广泛应用。

太赫兹波的频率很高，其应用很大程度上受限于太赫兹源技术的发展。在该频段，功率放大器的输出功率随频率的升高逐渐降低，以至于无法满足工程应用的需求。基于平面肖特基二极管的太赫兹倍频器具有工作频率高、可室温工作等优点，成为太赫兹固态源的主流技术。

太赫兹倍频器可分为窄带倍频器和宽带倍频器，其中窄带倍频器一般采用容性二极管，主要利用二极管的工作电压与电荷(即C-V)之间的非线性特性工作，其特点是带宽窄，效率高；而宽带倍频器一般采用阻性二极管，要利用二极管的工作电压与电流(即I-V)之间的非线性特性工作，其特点是带宽宽，效率低。二极管的结构一般为同向串联或者反向串联的多个肖特基结结构，横向放置在腔体中的石英电路上，该结构受到与频率相关的电路宽度的影响，二极管中肖特基结的数目难以增加，从而限制了倍频器的输出功率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大功率宽带太赫兹倍频肖特基二极管结构，旨在解决太赫兹频段二极管中肖特基结的数目难以增加，倍频器的输出功率受限制的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种大功率宽带太赫兹倍频肖特基二极管结构，包括：多个串联单元，所述串联单元的数量为偶数，每个所述串联单元包括多个同向串联的肖特基结；多个所述串联单元反向并联。

作为本申请另一实施例，当所述串联单元的数量为四个及以上时，同向的所述串联单元的数量与反向的所述串联单元的数量相同。

作为本申请另一实施例，同向的所述串联单元相邻设置，反向的所述串联单元相邻设置。

作为本申请另一实施例，同向的所述串联单元与反向的所述串联单元交替设置。

作为本申请另一实施例，当所述串联单元的数量为四个及以上时，同向的所述串联单元的数量与反向的所述串联单元的数量不相同。

作为本申请另一实施例，所述肖特基结包括衬底，所述衬底的上表面设有重掺杂GaAs层和钝化层，所述钝化层将所述重掺杂GaAs层分隔开，在所述钝化层上方形成隔离区，所述重掺杂GaAs层分隔后相对的两面为斜面，且两个斜面之间的距离从下至上逐渐增大；所述重掺杂GaAs层靠近所述钝化层一侧的上表面均设有低掺杂GaAs层，所述低掺杂GaAs层的上表面均设有二氧化硅层，其中一个所述低掺杂GaAs层上还设有肖特基接触金属层，所述二氧化硅层围绕在所述肖特基接触金属层的四周；所述重掺杂GaAs层远离所述钝化层一侧的上表面均设有欧姆接触金属层，所述欧姆接触金属层的上表面均设有金属加厚层；所述肖特基接触金属层与对面的所述金属加厚层通过空气桥连接。

作为本申请另一实施例，所述肖特基接触金属层为多层金属结构，自下至上依次为Ti金属层、Pt金属层和Au金属层。

作为本申请另一实施例，所述欧姆接触金属层为多层金属结构，自下至上依次为Ni金属层、Au金属层、Ge金属层、Ni金属层和Au金属层。

作为本申请另一实施例，所述重掺杂GaAs层，掺杂浓度为10^18cm^-3量级。