[发明专利]用于太赫兹肖特基二极管的多孔金刚石衬底的制备方法

说明书

本发明提供了一种用于太赫兹肖特基二极管的多孔金刚石衬底的制备方法，属于半导体技术领域，包括：在衬底的正面沉积外延层；在衬底的背面沉积牺牲层；选择性腐蚀牺牲层，使牺牲层在衬底的背面形成多个相互独立的柱状体；继续选择性刻蚀衬底，使柱状体延伸至外延层的背面；在外延层的背面以及柱状体的端面沉积金刚石；去除柱状体端面的金刚石层及柱状的牺牲层；去除柱状的原衬底，形成多孔金刚石衬底。本发明提供的制备方法，制备的多孔金刚石衬底用于太赫兹肖特基二极管，可以减少寄生电容，提高截止频率；同时可以增强散热能力、提高肖特基二极管的倍频效率；多孔结构有助于释放晶圆应力，改善翘曲，降低芯片制造难度。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，更具体地说，是涉及一种用于太赫兹肖特基二极管的多孔金刚石衬底的制备方法。

背景技术

太赫兹波(0.1-10THz)介于微波和光波之间，具有超宽带、大容量、高分辨和强穿透等特性，是高速空间通信、超高分辨率探测等新一代信息技术的核心。作为目前太赫兹系统的核心部件，太赫兹源直接决定了太赫兹波的通信与探测距离。目前太赫兹源通常是利用肖特基二极管的非线性特性，将毫米波倍频至太赫兹频段，该方法研制的太赫兹源具有结构紧凑、易于调节、寿命长、波形可控、常温工作等优点。因此肖特基二极管高效倍频技术非常适于高性能的太赫兹系统，是一种极具研究、应用价值的太赫兹频率源技术。

由于要使肖特基二极管工作在太赫兹频段，要求肖特基二极管具有极高的截止频率。截止频率越高，肖特基二极管的工作频率就越高。在肖特基二极管阳极面积和材料掺杂浓度一定的情况下，要增加肖特基二极管的截止频率，就需要减少肖特基二极管的寄生电容。研究表明，肖特基二极管衬底厚度越厚，寄生电容越大。因此，可以通过减薄肖特基二极管的衬底厚度来减小寄生电容。

对于太赫兹频段，由于频段高，输入倍频源的基波功率有限，为了得到更大的输出功率，因此有必要提高倍频源的倍频效率。已有研究表明，当肖特基二极管用于太赫兹倍频源时，散热对其效率有很大影响。温度升高，肖特基倍频二极管的效率降低。因此十分有必要降低倍频器件的工作温度，也就是起到核心非线性作用的肖特基二极管的工作温度。现有技术采用砷化镓、硅或碳化硅作为衬底，其散热效果不佳，导致肖特基二极管倍频源效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于太赫兹肖特基二极管的多孔金刚石衬底的制备方法，旨在一方面基于多孔结构降低衬底相对介电常数，有效降低衬底寄生电容，提升二极管截止频率；另一方面解决现有衬底散热效果差，导致的肖特基二极管倍频效率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用于太赫兹肖特基二极管的多孔金刚石衬底的制备方法，包括：

在衬底的正面沉积外延层；

在所述衬底的背面沉积牺牲层；

选择性腐蚀所述牺牲层，使所述牺牲层在所述衬底的背面形成多个相互独立的柱状体；

继续选择性刻蚀所述衬底，使所述柱状体延伸至所述外延层的背面；

在所述外延层的背面以及所述柱状体的端面沉积金刚石；

去除所述柱状体端面的金刚石层及柱状的牺牲层；

去除柱状的原衬底，形成多孔金刚石衬底。

作为本申请另一实施例，所述牺牲层为镍、钨、二氧化硅、氮化硅中的一种或多种组合。

作为本申请另一实施例，所述柱状体的直径为1μm-1mm。

作为本申请另一实施例，所述柱状体的横截面形状为圆形、矩形、多边形中的任一种。

作为本申请另一实施例，选择性刻蚀所述衬底之前，在所述外延层的正面表贴载片。

作为本申请另一实施例，在去除柱状的原衬底后，移除所述载片。