随着雷达、微波通信、卫星通信以及微波测量技术方面的发展,微波控制电路的应用日益广泛,且越来越多地受到人们的重视。微波控制电路的各种控制功能是通过控制元件来实现的。由于PIN管具有可控功率大、损耗小以及开关速度快等特性,广泛应用于调制器,移相器,限幅器及微波开关等微波控制电路中。本文主要工作是对微波PIN二极管的设计研究和关键工艺研究。 本文综述了PIN二极管的基本工作原理,管子的主要参数和微波特性,以及PIN二极管的主要应用。国内外制备PIN二极管主要采用离子注入方法,扩散方法,外延方法。但就制备高反向击穿电压的微波PIN二极管而言,这些工艺已不能满足要求。利用硅/硅键合,可代替传统的深扩散和厚外延工艺,以实现高的击穿电压。由于键合经历的高温时间短,温度相对低,与厚外延相比,材料性能保持得较好,器件性能可以得到提高。用集成电路工艺模拟软件Tsuprem4模拟了外延工艺的杂质分布,并且和键合工艺的杂质分布进行了比较。比较结果表明:键合工艺更适合制备高反压器件。在研究硅片表面平整度对键合的影响过程中,通过工艺试验得出下面的结论,平整度最大值超过40um,平均值超过20um,则用该硅片键合时,键合质量不合格。 文中分析了半导体器件模拟基础理论,半导体器件模型以及MEDICI工具,同时建立了键合PIN二极管的反向模型,并用MEDICI软件对键合工艺制备的微波PIN二极管进行了设计和模拟。对PIN二极管的Ⅰ区厚度,串联电阻,杂质分布,面积分别进行了计算和模拟。计算结果和模拟结果表明对于反向击穿电压大于20007的PIN二极管,Ⅰ区厚度取200um,杂质浓度取4×10¹²/cm^-2,可以满足设计要求。