DE1564789A1 - Spannungsabhaengiger Halbleiterkondensator - Google Patents

Description

Spannungsabhängiger Halbleiterkondensator

Sie vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen spannunge^bhängigen Halbleiterkondensator mit wenigstens einem, in Sptrrrichtung betriebenen pn-übergang in Mesastruktu».

Es ist bekannt, die spannungsabhängige, in der Raumladung»»one eines pn-Übergangs lokalisierte Kapazität als steuerbaren Kondensator auszunutzen. Für die Anwendung solcher Kondensatoren, beispielsweise in Hochfrequenz-Tunern oder pärametri»ohen Verstärkern, ist eine starke Abhängigkeit der Kapazität von der anglegten Spannung erwünscht.

Zur Vergrößerung der Spannungsabhängigkeit wurde bei bekannten

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Unterfaden (Art7 SI Ab«.2 Nr.1 Sau3 dt» Antitanmg«··»-*·*·*-^- '

spaniiungaabhangigen Kondensatoren der genannten Art das Gebiet des Kalbleiterkürpers, in den der pn-übergang mit soiner ftaunladunfstone lokalisiert ist, geometrisch so ausgebildet» 4*0 die Raualadungozone bei Anv/achoen der anliegenden Spannung in ein Gebiet geringeren Querschnitts hineinatmet. Da die Kapazität von in Sperrichtung betriebenen pn-üborgängim nil wachsender Sperrspannung abnimmt - dies ist eine Goae-ttmÜ0i^- keit, welche für dio Kapazität eines pn-tJbergango grundeltxlich gilt - , ergibt sich durch die Abnahme des Querschnitt» eine weitere Kapazitätsverringerung. Das läßt sich anschaulich so erklären, daß man für den pn-übergang oin PlattcnkojidenSA-tor-Modell zugrundelegt, so daß sich also durch Verringerung de» Querschnitts des Gebiets der Rauialadungszonc oine Verkleinerung der "Plattenfläche¹' ergibt«

Bei einer Mesi-Diode ergibt sich nun an sich eino derartige Querschnittevcrninderung wenigstens für eine Seite des pn-Übergangs von selbst, da sich der Querschnitt des Hcoaberges nach oben verringert. Soll jedoch bei einer solchen Diode die Spaflnungsabhängigkeit der Kapazität groß gemacht v/erden, 5* muß der Anstiegswinkel des Mesaberges klein gemacht v/erden. Eine quantitative Abschätzung dieses Problems ergibt beispielsweise) für einen Mesaberg-Durchmessor von 200/um bei einer; Neigung des Plankenwinkclo von nur 9° eine Verstärkung der Spa^nungsabhängigkeit gegenüber einem rein zyllnüevi'ormigen \ . Bahnfeld et um den Faktor 2. Dabei sind dio in der Praxis vorkommenden Größen eines Ausdehnungsberoiches der Raumladurt&i— zone von 6yum bei einer Variation der Spannung von minus 2,

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euf minui 60 V vorausgesetzt.

Der Herstellung von Mesa-Dioden mit Kbinen Anotiegswinlctlr. der& Mesaberges 3tehen jedoch technologische Schwierigkeiten entgegen, v/eil näniich die Ätzung solcher Strukturen kaum möglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen, spannungsabhängigen Halbleiterkondensator mit großer Spannungsabhängigkeit der Kapazität anzugeben.

Lei einem spannungsabhängigen Haibleitorkondensator eingangs lonannten Art ist daher gemäß der Erfindung zur Lösung chaser Aufgabe vorgesehen, daß eine Aufteilung des den pn-übergang enthaltenden Mesabergeo in eine Vielzahl von kleineren Mesabergen vorgenommen ist und daß die in den Einzeljteaatergen lokalisierten, durch die jeweiligen pr.-gebildeten Dioden parallelgeschaltet sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren.

__ Figur 1 steigt in Querschnitt einen Halbleiterkörper, welcher aus ■ einem Substrat 11 besteht, auf das, beispielsweise epitaktisch, ein« Schicht 12 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps aufgebracht ist».so daß der pn-übergang 13 entsteht. Die Verteilung lieitfähigkeixstyps ist dabei so gewählt» daß dan Substrat .,.■■■'"' : 90'9882709^:70 \ bad orjgjnal

11 ρ* - leitend und die Schicht 12 η-leitend ist. Unter P^ -Dotierung soll dabei verstanden werden, daß die Leitfähigkeit der Schicht 11 so groß gegen dio Leitfähigkeit der η-dotierten Schicht 12 ist, daß die Rauraladungozone des pn-Übergango 13 praktisch ausschließlich auf die Schicht

12 beschränkt ist.

Figur 2 zeigt, wio aus einem Halbleiterkörper nach Figur der spannungsabhängige Halblcitorkondenoator gemäß der Erfindung entoteht. Durch Äteen des Halbleiterkörpern nach Figur t entstehen einzelne Meaaberge, welche aus dem Substrat 21 - in vorliegenden Fall p*-loitond - und aus den gleitenden Schichten 22 gobildet werden. Joder oinzolno Mttaberg woiat dabei einen pn-übergang 23 auf. Dio geaaste Anordnung wird kontaktiert, indem dio Substratochicht 21 ail einer Elektrode 24 und einer Zuleitung 27 und dio einzelnen Mesaberge mit Elektroden 25 versehen werden. Die Mesaberge werden nittelo an den Elektroden in gooignoxer TTeiae angebrachten Leitungen 26 parallclgoaohaltot, wobei eine einzelne Zuleitung 28 vom Bauelement nach außen führt.

Bei einer derartigen Anordnung variiert nun bei Ausdehnung der laumladung dio Fliehe gleich»*·ig in ollen kleinen Moaa bergen und. in Summe iat daher eine erheblich größere FlächenvarlAtion möglich. Ein Vergleich mit dem oben angeführten numerischen Beispiel ergibt, daß die gleiche Fläche zu erreichen ist, wenn eine Aufteilung des ursprünglichen Meeabergee von 200 /um Durchmeaaer auf beispielaweiao 25 parallel-

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geschaJrt<3-te kleine Mesabergo mit einem Durchmesse!" von je 4Oyuin vorgenommen wird. Dabei nimmt die Fläche um 40 fo ab, waa sich in. einer ebenso großen zusätzlichen Kapazitätovariation bemerkbar macht. legt man einen Anstiegsv/inkel der einzelnen kleinen Mesaberge von 60° zugrunde und nimnre man zum Vergleich im obengenannten Beispiel einen Anstiegsv/inkel von 60° für einen einzigen Mesaberg an, so beträgt bei einem Durchmesser von 200/ura die Flächenabnahme für einen Halbleiterkondensator mit einem einzigen Mosaberg lediglich 6 #.

Durch den erfindungsgemäßen Haibleitorkondensator y/ird dabei gegenüber einer bekannten Anordnung ein erheblicher Vorteil ersuel-ö. Es sei bemerkt, daß das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel lediglich schematischen Charakter besitzt. Bei dem Halbleiterkondensator gemäß der Erfindung ist os insbesondere in Hinblick auf die Verluste günstig, daß nicht, wie üblicherweise bei Mesa-Dioden, das hochdotierte Gebiet i» oberen Teil des Mesaberges und das niedrigdotierte, in das die Raumladungszone hineinatmet, im unteren !eil liegt. Dies ist durch .verschiedene Technologie, 2,B* η-Epitaxie auf p⁺-Subotratsaheiben. oder durch geoignotc, Diffusionen auf der Voider-' und.RüQk8eite_: einep,Kristallplättqhens möglich. ,Dio Dotierung der Mesab03pgß_ui|t_£. so ^auszuführen, dfß der niedriger dotierte Bertich in dgmpofeer^n^Sleil^der Mosaberge. zu .liegen komm^« Di<s.. Kontaktierung, der.-M^e^ber^o kann z,lß. mit einer durch Thermo:komprc|ss(iDn_t oder duirch 5Jö$sn mit Mesabergen verbunden ist, orfolfiten, oder aber durch Oxydation

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der gesanxen Oberfläche, Aussparung von Kontalctfenotern auf den einzelnen Mesabergen, z.B. durch Photo-Lack-Verfahren und Bedampf ung der gesainten Oberfläche. _;.-i/j^ _t ·

3 -loentansprüche
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Claims (3)

Patentansprüche

1. Spannungsabhtingiger Halbleiterkondensator aus einen Halbleiterkörper mit wenigstens einem, in Sperrichtung betriebenen pn-übergang in lfesaetruktur, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von den pn-übergang enthaltenden Hesabergen und durch eine elektrische Parallelschaltung der in den Einxelaesabergen lokalisierten Übergänge«

2. Halbleittrkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekonntoichnet, i«fi jentll· alt lontn in obtrtn ftll der oiniolnta Meeabtrg* gegenüber den Zonen tntgegengosottten Leitung·- type in unteren ϊ·11 dtr li«ta%trge ftring dotiert «Ind.

3. Hilbltitefitonltntttor ntch Änipruoh 1 net f, dtduroh ftktnnitichnet, d«S dit hochdotitrttn Zonen p-Ltitungstyp be-•itftn.

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