[发明专利]一种异质结势垒变容管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种异质结势垒变容管及其制备方法，属于微波器件中变容管技术领域。

背景技术

变容管是一种常用的微波器件。因为其C-V的非线性关系，被广泛应用于微波非线性电路设计中，如压控振荡器、移相器、混频器，倍频器等。

相比于传统的肖特基变容管，异质结变容管具有对称的C-V特性和非对称的I-V特性，这一特性使得异质结变容管被广泛应用于倍频器等电路中。异质结变容管一般采用背对背结构，这种结构使得异质结势垒加倍，补偿了结构上的不对称性。

图1为传统的异质结变容管的结构示意图。如图1所示，传统的异质结变容管PAD，变容管的阴阳极金属，及它们的连接线处在同一平面上。通过刻蚀引线下方区域的材料来形成沟道隔离。这样连接引线像桥身一样架在PAD与接触金属之间。然而这种结构中桥身会由于长时间重力作用出现桥身断裂现象导致器件短路，若增加桥身的刚度，无疑会大大增加制作成本。

发明内容

本发明针对传统的异质结变容管结构中桥身会由于长时间重力作用出线桥身断裂现象导致器件短路，而增加桥身的刚度会大大增加制作成本的不足，提供一种异质结势垒变容管及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种异质结势垒变容管包括GaAs衬底，位于所述GaAs衬底上的重掺杂GaAs沟道层，位于所述重掺杂GaAs沟道层上的至少一个异质结势垒结构，位于所述至少一个异质结势垒结构上的重掺杂GaAs帽层，位于所述重掺杂GaAs帽层上的阳极和阴极，所述变容管在靠近阳极远离阴极的一端具有一从重掺杂GaAs帽层到GaAs衬底的第一台阶结构，所述变容管在阳极和阴极之间具有一从重掺杂GaAs帽层到重掺杂GaAs沟道层的第二台阶结构，所述变容管在靠近阴极远离阳极的一端具有一从重掺杂GaAs帽层到GaAs衬底的第三台阶结构，所述第一台阶结构、第二台阶结构和第三台阶结构上覆盖有介质层，所述第一台阶结构和第三台阶结构的上台阶阶面和侧壁处的介质层上设有引线，所述第一台阶结构和第三台阶结构的下台阶阶面处的介质层上设有PAD。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述重掺杂GaAs沟道层为重掺杂N型GaAs沟道层，掺杂的离子为Si，掺杂的离子浓度为5×10¹⁸厘米^-3；所述重掺杂GaAs帽层为重掺杂N型GaAs帽层，掺杂的离子为Si，掺杂的离子浓度为5×10¹⁸厘米^-3。

进一步，所述异质结势垒结构包括第一轻掺杂GaAs调制层，位于所述第一轻掺杂GaAs调制层上的第一未掺杂的GaAs缓冲层，位于所述第一未掺杂的GaAs缓冲层上的未掺杂的AlGaAs势垒层，位于所述未掺杂的AlGaAs势垒层上的第二未掺杂的GaAs缓冲层，位于所述第二未掺杂的GaAs缓冲层上的第二轻掺杂GaAs调制层。

进一步，所述第一轻掺杂GaAs调制层为第一轻掺杂N型GaAs调制层，掺杂的离子为Si，掺杂的离子浓度为5×10¹⁶厘米^-3；所述第二轻掺杂GaAs调制层为第二轻掺杂N型GaAs调制层，掺杂的离子Si，掺杂的离子浓度为5×10¹⁶厘米^-3。

本发明还提供一种异质结势垒变容管的制备方法，包括如下步骤：

1)在GaAs衬底上依次生长重掺杂GaAs沟道层、至少一个异质结势垒结构和重掺杂GaAs帽层；

2)在所述重掺杂GaAs帽层上形成欧姆接触金属，从而制成变容管的阳极和阴极；

3)将变容管阳极和阴极之间从重掺杂GaAs帽层到至少一个异质结势垒结构之间的结构去除，使阳极和阴极之间的重掺杂GaAs沟道层暴露出来，从而形成从重掺杂GaAs帽层到重掺杂GaAs沟道层的第二台阶结构；

4)将变容管两端从重掺杂GaAs帽层到重掺杂GaAs沟道层之间的结构去除，使变容管两端的GaAs衬底暴露出来，从而形成从重掺杂GaAs帽层到GaAs衬底的第一台阶结构和第三台阶结构；

5)在形成第一台阶结构、第二台阶结构和第三台阶结构的器件表面形成介质层，同时将欧姆接触区的介质层去除，形成第一引线窗口和第二引线窗口；

6)在所述第一引线窗口、第二引线窗口以及第一台阶结构和第三台阶结构的上台阶阶面和侧壁处的介质层上形成引线，在所述第一台阶结构和第三台阶结构的下台阶阶面处的介质层上形成PAD。