[发明专利]一种砷化镓PIN二极管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子器件中二极管技术领域，尤其涉及一种砷化镓(GaAs)PIN二极管及其制作方法。

背景技术

PIN二极管是微波控制电路中应用最普遍的一种器件，其特点是可控功率大、插入损耗小以及可以得到近似短路和开路的良好特性，可应用于开关电路、限幅器、移相器、衰减器和调制器等控制电路中。

相对于传统的Si PIN二极管，GaAs PIN二极管的高频特性更为优越，是微波系统中不可或缺的重要器件，因此，研制性能优良的GaAs PIN二极管具有重要意义。

如图1所示，图1为目前常见的台面结构PIN二极管俯视图。其中，上电极3、下电极4分别由P⁺层和N⁺层欧姆接触金属构成。这种结构上电极为圆形，下电极为圆环形，电流分布均匀，可避免局部区域电荷积聚，有利于提高器件的功率容量和击穿电压。

但是，当这种结构应用到单片电路中时，二极管上下电极需要通过微带线2与电路其他部分连接，连接上电极的微带线将跨越下电极表面，出现图1所示的重叠区域1，引入寄生电容。

较大的寄生电容将使二极管反偏状态时对高频信号的隔离度降低，严重影响二极管开路特性。为减小寄生电容，常用的解决办法是在阴影部分采用空气桥结构(参照非专利文献1、2)。采用空气桥结构后，布线金属与下电极金属间距将加大，而且，桥面下为空气，相对介电常数为1，由此可知，采用空气桥结构后，寄生电容值将减小至原来的几十分之一。

非专利文献1，Takasu H.Estimation of equivalent circuit parameters fora millimetre-wave GaAs PIN diode switch[C].Circuits，Devices and Systems，IEE Proceedings.Volume：150，Issue：2，April 2003：92-94。

非专利文献2，Jar-Lon Lee，Zych D.，Reese E.；Drury D.M.Monolithic2-18 GHz low loss，on-chip biased PIN diode switches[C].Microwave Theoryand Techniques，IEEE Transactions on，Volume：43，Issue：2，Feb.1995：250-256。

但是，空气桥结构将增加工艺难度，桥面容易出现塌陷或断裂现象，降低成品率，桥面金属将引入一定的寄生电感。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种GaAs PIN二极管，以在不增加工艺难度的前提下有效降低PIN二极管的寄生电容。

本发明的另一个目的在于提供一种GaAs PIN二极管的制作方法，以在不增加工艺难度的前提下有效降低PIN二极管的寄生电容。

(二)技术方案

为达到上述一个目的，本发明提供了一种砷化镓GaAs PIN二极管，该GaAs PIN二极管包括：

用于支撑整个GaAs PIN二极管的半绝缘GaAs衬底；

在半绝缘GaAs衬底上外延生长的高掺杂N⁺层，在高掺杂N⁺层上依次外延生长的接近本征的高阻I层和P⁺层；通过采用湿法刻蚀，所述高掺杂N⁺层、高阻I层和P⁺层的面积依次减小形成台面结构；

在P⁺层上蒸发金属形成的圆形结构上电极；

在N⁺层上蒸发金属形成的半环形结构下电极。

所述在P⁺层上形成圆形结构上电极和在N⁺层上形成半环形结构下电极的金属为Pt/Ti/Au或Ni/Ge/Au/Ge/Ni/Au。

为达到上述另一个目的，本发明提供了一种GaAs PIN二极管的制作方法，该方法包括：

A、在半绝缘GaAs衬底上外延生长高掺杂的N⁺层；

B、在N⁺层上依次外延生长接近本征的高阻层I和P⁺层；

C、采用湿法刻蚀依次刻蚀减小所述高掺杂N⁺层、高阻I层和P⁺层的面积，形成台面结构；

D、在P⁺层和N⁺层上分别蒸发金属形成圆形结构上电极和半环形结构下电极。