[发明专利]一种多路太赫兹脉冲波导工艺方法

摘要

本发明公开了一种多路太赫兹脉冲波导工艺方法，通过选取衬底（1）、生长吸收层（2）、选择金属电极、制作共面波导信号电极（5）、制作共面波导接地电极（6）、制作正电极（4）、制作共面波导负载（9）、腐蚀接触层（3）完成多路太赫兹脉冲产生和传输波导的制作。本方法避免了单个器件需用微电子封装技术进行封装的要求，大大简化了技术难度。且避免了复杂的拉金线和微电子封装技术。本方法具有结构紧凑、封装工艺简单、响应速度快和成本低等优点。

主权项

一种多路太赫兹脉冲波导工艺方法，其特征在于该方法的具体步骤为：第一步  选取衬底（1）选取500μm~1000μm厚度的半绝缘砷化镓SI‑GaAs衬底（1）；第二步  生长吸收层（2）用分子束外延在半绝缘砷化镓衬底（1）上生长一层低温生长的砷化镓吸收层（2）；生长温度为150ºC‑300ºC，在半绝缘砷化镓衬底（1）上入射镓和砷的束流，生长速度控制在小于等于1μm/hour；在以上条件下生长的低温砷化镓载流子寿命在0.5ps‑1.5ps之间，所生长的低温砷化镓吸收层（2）的厚度范围为1μm‑5μm；当吸收层（2）生长完成后，在富砷1%～2%的环境下，退火温度在480ºC‑690ºC之间，对低温砷化镓吸收层（2）进行原位10分钟～20分钟的退火处理，使之结合更紧密；第三步  选择金属电极根据可选金属电极种类，如Ni/Ge/Au和Ti/Au，Ni/Ge/Au电极与衬底（1）为欧姆接触，而Ti/Au电极与衬底（1）则为势垒接触；选用Ni/Ge/Au材料作为电极，需要生长一层接触层（3），接触层（3）的厚度为10nm‑20nm，使金属电极与吸收层（2）材料结合；选用势垒接触的Ti/Au作为电极，则无需生长接触层（3），直接在吸收层（2）上制作Ti/Au电极；第四步  制作共面波导信号电极（5）衬底（1）材料制作完毕后，制作共面波导信号电极（5），信号电极（5）宽度为30μm，产生信号的间隙（8）宽度在5μm‑20μm之间，共面波导结构特性阻抗为50Ω，误差小于等于2%；选用Ni/Ge/Au电极则使用蒸镀工艺，经过光刻、蒸镀、剥离流程后完成金属信号电极（5）的加工；而Ti/Au电极则使用溅射工艺加工，经过溅射、光刻、刻蚀流程后完成金属信号电极（5）的加工；金属信号电极（5）厚度为100nm‑500nm；第五步  制作共面波导接地电极（6）共面波导信号电极（5）制作完毕后，制作共面波导接地电极（6），接地电极（6）宽度为500μm，信号线和接地线的间隙（7）为20μm，共面波导结构特性阻抗为50Ω，误差小于等于2%；选用Ni/Ge/Au电极则使用蒸镀工艺，经过光刻、蒸镀、剥离流程后完成金属接地电极（6）的加工；而Ti/Au电极则使用溅射工艺加工，经过溅射、光刻、刻蚀流程后完成金属接地电极（6）的加工；金属接地电极（6）厚度为100nm‑500nm，与共面波导信号电极（5）厚度一致；第六步  制作正电极（4）共面波导信号电极（5）和接地电极（6）制作完毕后，制作加偏置电压的正电极（4），正电极（4）和共面波导的信号电极（5）上间隙左侧的电极导通；选用Ni/Ge/Au电极，使用蒸镀工艺，经过光刻、蒸镀、剥离流程后完成金属电极的加工；而Ti/Au电极则使用溅射工艺加工，经过溅射、光刻、刻蚀流程后完成金属电极的加工；金属正电极（4）厚度一般为100nm‑500nm之间，与共面波导信号电极（5）厚度一致；第七步  制作共面波导负载（9）共面波导上所有金属电极制作完毕后，制作共面波导负载（9），共面波导负载（9）与共面波导信号电极（5）上间隙右侧的电极导通，形成短路负载（9）；选用Ni/Ge/Au电极则使用蒸镀工艺，经过光刻、蒸镀、剥离流程后完成金属电极的加工；而Ti/Au电极则使用溅射工艺加工，经过溅射、光刻、刻蚀流程后完成金属电极的加工；金属电极厚度为100nm‑500nm，与共面波导信号电极（5）厚度一致；第八步  腐蚀接触层（3）最后，腐蚀掉没有金属电极位置的接触层（3）材料，使金属电极直接绝缘并使吸收层（2）材料暴露出来；腐蚀液选用H2SO4‑H2O2‑H2O或H2O2‑NH4OH溶液；至此，完成多路太赫兹脉冲产生和传输波导的制作。