ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ СВЧ ДИОД Советский патент 1996 года по МПК H01L23/48 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении приборов и устройств, работающих в диапазоне миллиметровых и субмиллиметровых волн.

Целью изобретения является расширение диапазона рабочих частот диода.

На фиг.1 изображен диод со стороны диэлектрической пластины; на фиг.2 - то же, разрез А-А.

Диод содержит мезаструктуру 1 из полупроводниковой пластины GaAs, состоящей из трех слоев: подложки n⁺⁺-типа и эпитаксиально выращенных на ней слоев n⁺ и n-типа; металлический омический контакт 2 к слою n⁺-типа с пленочным выводом 3, металлический барьерный контакт 4 к слою n-типа с пленочным выводом 5 и диэлектрическую пластину 6. В омическом контакте 2 выполнен паз 7, в который входит с зазором барьерный контакт 4. На фиг.1 показано также расположение знаков совмещения 8, которые необходимы при изготовлении диода. Выбор размера мезаструктуры 1 по высоте определяется толщиной скин-слоя в слоях GaAs n⁺⁺-n⁺-типов на рабочей частоте. Толщину слоя n-типа выбирают равной характерному размеру области пространственного заряда, образуемого барьерным контактом 4 (барьером Шоттки) в рабочей точке диода. Выбор размера площади основания мезаструктуры связан с необходимостью уменьшения контактного сопротивления омического контакта 2 с мезаструктурой. Выбор толщины пленочных выводов 3 и 5 связан с необходимостью обеспечения надежной пайки выводов 3 и 5 диода в схему устройства и необходимостью уменьшения их сопротивления. Выбор же площади поверхности омического контакта 2, являющегося продолжением его пленочного вывода 3, определяется необходимостью обеспечения его малого контактного сопротивления, которое обратно пропорционально его площади. Выбор площади поверхности барьерного контакта 4, являющегося частью выступа пленочного вывода 5, лежащей на основании мезаструктуры 1, определяется необходимой величиной барьерной емкости диода и зависит от диапазона частот (с ростом рабочей частоты площадь барьерного контакта уменьшают путем уменьшения длины части выступа, лежащей на основании мезаструктуры). Плавный треугольный переход от выступа, частью которого является барьерный контакт 4, к прямоугольной части пленочного вывода 5 необходим для уменьшения сопротивления диода и его конструктивной емкости. Ширину прямоугольной части пленочных выводов 3 и 5 выбирают из условия обеспечения малой величины индуктивности и сопротивления выводов, а длина прямоугольной части определяется необходимостью уменьшения индуктивности выводов. Толщина диэлектрической пластины 6, служащей основой диода данной конструкции, определяется, с одной стороны, необходимостью уменьшения конструктивной емкости, а с другой стороны необходимостью придания диоду достаточной механической прочности.

В конкретной реализации конструкции диода его элементы имеют следующие размеры: высота мезаструктуры 10 мкм; площадь основания мезаструктуры 120 • 80 мкм; толщина слоя n-типа 0,15 мкм; слоя n⁺-типа 5 мкм; слоя n⁺⁺-типа 5 мкм. Площадь омического контакта 4800 мкм²; размеры паза 7 в омическом контакте 20 • 20 мкм, длина прямоугольной части пленочного вывода 3, продолжением которого является омический контакт, 120 мкм, ширина 150 мкм; переход от прямоугольной части к омическому контакту выполнен треугольным с углами в вершинах треугольника 60^o. Размеры области барьерного контакта 4, образованного частью выступа пленочного вывода 5, лежащей на основании мезаструктуры 1, равны 1,2 • 2 мкм (для рабочей частоты 200 Гц). Длина всего выступа пленочного вывода 5 составляет 12 мкм, ширина 1,2 мкм. Выступ соединен с прямоугольной частью вывода 5 плавным треугольным переходом с углами при вершинах треугольника 60^o. Размеры прямоугольной части пленочного вывода 5 равны 60 • 60 мкм. Размеры диэлектрической пластины 6, являющейся основой диода, 500 • 150 • 10 мкм.

выбор указанных размеров элементов конструкции диода и указанная топология обеспечивают реализацию значения полной емкости диода не более 0,01 пФ, что позволяет использовать предлагаемый диод в широкополосных детекторах и смесителях миллиметрового диапазона.

Полупроводниковый СВЧ диод, содержащий полупроводниковую меза-структуру, расположенную на диэлектрической пластине, омический и барьерный контакты и расположенные на краях диэлектрической пластины пленочные металлические выводы, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих часто пленочные металлические выводы расположены на стороне диэлектрической пластины, контактирующей с меза-структурой, а барьерный и омический контакты выполнены в виде продолжения соответствующих пленочных металлических выводов и расположены между диэлектрической пластиной и меза-структурой.

Полупроводниковый СВЧ-диод, содержащий полупроводниковую меза-структуру, расположенную на диэлектрической пластине, омический и барьерный контакты и расположенные на краях диэлектрической пластины пленочные металлические выводы, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот, пленочные металлические выводы расположены на стороне диэлектрической пластины, контактирующей с меза-структурой, а барьерный и омический контакты выполнены в виде продолжения соответствующих пленочных металлических выводов и расположены между диэлектрической пластиной и меза-структурой.