Детекторный диод с балочными выводами

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Есман Александр Константинович Кулешов Владимир Константинович Зыков Григорий Люцианович Залесский Валерий Борисович Кравченко Владимир Михайлович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Детекторный диод с балочными выводами, содержащий последовательно расположенные друг над другом подложку, -слой, -слой и слой диэлектрика, катодный контакт к -слою, анодный контакт к -слою, балочные выводы к контактам и слой эластичного диэлектрика, расположенный над катодным и анодным балочными выводами, имеющий в центре над всей областью диода окно, отличающийся тем, что перпендикулярно к балочным выводам в противоположных направлениях сформированы нерегулярные полосковые линии, на которых расположены крайние части слоя эластичного диэлектрика, выполненные в виде периодических решеток с изменяющимся коэффициентом заполнения по линейному закону. 2. Детекторный диод по п. 1, отличающийся тем, что поперечные размеры катодного и анодного балочных выводов выбраны на два порядка меньше длины волны детектируемого сигнала. 3. Детекторный диод по п. 1, отличающийся тем, что катодные и анодные балочные выводы имеют размеры, кратные длине волны детектируемого сигнала.(56) 1. Александров С.Е. и др. Применение несплавного омического контакта / в технологии изготовления планарного арсенидгаллиевого диода балочного типа. - Письма в ЖТФ, 2005. - Т.31. - Вып. 14. - С. 1-6 2. Патент России 2061980, 1996 (прототип). Полезная модель относится к полупроводниковой электронике, в частности к нелинейным полупроводниковым приборам с балочными выводами, и может быть использована, например, при создании детекторных диодов субмиллиметрового диапазона длин волн. Известен планарный диод балочного типа 1, содержащий последовательно расположенные друг над другом подложку, -слой, эпитаксильный слой, р-эпитаксильный слой и слой диэлектрика, контакт к -слою, контакт к -эпитаксильному слою,балочные выводы к контактам и воздушный мостик под балочным выводом, соединенным с контактом к -эпитаксильному слою. Устройство не обладает высоким быстродействием, которое ограничено использованием носителей заряда двух типов - электронов и дырок, а также размерами балочных выводов, предназначенных для осуществления гибридного монтажа (ширина которых в этом случае должна быть не менее 50 мкм, а длина - больше длины воздушного мостика). Более того, крепление балочных выводов только к контактам диода делает устройство хрупким,ненадежным. Наиболее близким устройством по технической сущности является СВЧ-диод с балочными выводами 2, содержащий последовательно расположенные друг над другом подложку, -слой, -слой и слой диэлектрика, катодный контакт к -слою, анодный контакт к -слою, балочные выводы к контактам и слой эластичного диэлектрика, расположенный над катодным и анодным балочными выводами, при этом в слое эластичного диэлектрика над всей областью диода между анодным и катодным выводами выполнено окно. Верхняя граничная частота детектирования электрических сигналов в устройстве ограничена, с одной стороны, эластичным диэлектриком, расположенным между катодным и анодным балочными выводами, с другой - размерами балочных выводов, являющихся контактными площадками, предназначенными для осуществления гибридного монтажа (ширина которых должна быть не менее 50 мкм). Техническая задача - увеличение верхней частоты детектирования электрических сигналов за счет уменьшения электрической емкости между анодом и катодом детекторного диода. Поставленная техническая задача решается тем, что в детекторном диоде с балочными выводами, содержащем последовательно расположенные друг над другом подложку, слой, -слой и слой диэлектрика, катодный контакт к -слою, анодный контакт к -слою,балочные выводы к контактам и слой эластичного диэлектрика, расположенный над катодным и анодным балочными выводами, имеющий в центре над всей областью диода окно,перпендикулярно к балочным выводам в противоположных направлениях сформированы нерегулярные полосковые линии, на которых расположены крайние части слоя эластичного диэлектрика, выполненные в виде периодических решеток с изменяющимся коэффициентом заполнения по линейному закону. Для эффективного решения поставленной технической задачи поперечные размеры катодного и анодного балочных выводов выбраны на два порядка меньше длины волны детектируемого сигнала. 2 80372012.02.28 Для эффективного решения поставленной технической задачи катодный и анодный балочные выводы имеют размеры, кратные длине волны детектируемого сигнала. Совокупность указанных признаков позволяет решить техническую задачу за счет сокращения поперечных размеров балочных выводов, уменьшения эффективной диэлектрической проницаемости эластичного слоя диэлектрика и увеличения расстояния между детекторным диодом и выходами устройства. Сущность изобретения поясняется фиг. 1, 2, на которых представлены вертикальный и горизонтальный разрезы устройства. В детекторном диоде с балочными выводами на подложке 1 друг над другом последовательно расположены -слой 2 и -слой 3. На поверхности -слоя 3, покрытого слоем диэлектрика 4, сформирован анодный контакт 6, а на поверхности -слоя 2 - катодный контакт 5. Катодный 5 и анодный 6 контакты соединены соответственно с балочными выводами - катодным 7 и анодным 8, поддерживающими подложку 1 в воздухе в подвешенном состоянии. На выходных концах балочных выводов - катодного 7 и анодного 8 сформированы под прямым углом и в противоположные стороны неоднородные полосковые линии 10. Сверху на балочных выводах - катодном 7 и анодном 8, а также на нерегулярных полосковых линиях 10 выполнен слой эластичного диэлектрика 9, имеющий в центре над всей областью диода окно, а по краям - периодические решетки 11. В конкретном исполнении подложка 1 выполнена методами фотолитографии и травления из проводящего , при этом -слой 2 получен в ней эпитаксиейс концентрацией легирующей примеси (2-4)1018 см-3, а -слой 3 - с концентрацией легирующей примеси (7-8)1017 см-3. Слой диэлектрика 4 - это слой окиси кремния,нанесенный в вакууме. Катодный контакт 5 (омический) и анодный (выпрямляющий Шоттки) контакт 6 выполнены, как в 2, методами фотолитографии. Балочные выводы катодный 7 и анодный 8, вместе с нерегулярными полосковыми линиями 10 изготовлены гальваническим осаждением золота. Нерегулярные полосковые линии 10 выполнены в виде конфигурации, обеспечивающей изменение волнового сопротивления вдоль их длины. Периодические решетки 11 и окно 12 выполнены в слое эластичного диэлектрика 9 - полиимида - методами фотолитографии. Работает детекторный диод с балочными выводами следующим образом. Электрический сигнал частотного диапазона 0,50,9 ТГц через нерегулярные полосковые линии 10 поступает на балочные выводы - катодный 7 и анодный 8. Нерегулярные полосковые линии 10 обеспечивают оптимальное согласование по волновому сопротивлению источника сигнала с балочными выводами 7 и 8, геометрические размеры которых существенно меньше детектируемых длин волн. Так как слой эластичного диэлектрика 9 содержит периодические решетки 11, то электрический сигнал с минимальными потерями, за счет уменьшения эффективной диэлектрической проницаемости, поступает на анодный 5 и катодный 6 контакты детекторного диода с балочными выводами. На барьере Шоттки происходит преобразование этого электрического сигнала в постоянное напряжение, величина которого пропорциональна его амплитуде. В предлагаемом диоде с балочными выводами источник электрического сигнала подключается не через балочные выводы 7, 8, а через нерегулярные полосковые линии 10. Поэтому ширина балочных выводов 7, 8 составляет порядка пяти микрон, и тем самым обеспечивается снижение емкости, ограничивающей быстродействие диода с балочными выводами. Более того, выполнение отдельных участков слоя эластичного диэлектрика 9 в виде периодических решеток 11 уменьшает потери входного сигнала и эффективную диэлектрическую проницаемость, а следовательно, и емкость диода с балочными выводами. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4