DE1589684A1 - Kapazitaetsdiode - Google Patents

Kapazitaetsdiode

Info

Publication number
DE1589684A1
DE1589684A1 DE19671589684 DE1589684A DE1589684A1 DE 1589684 A1 DE1589684 A1 DE 1589684A1 DE 19671589684 DE19671589684 DE 19671589684 DE 1589684 A DE1589684 A DE 1589684A DE 1589684 A1 DE1589684 A1 DE 1589684A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
barrier layer
capacitance diode
charge zone
space charge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19671589684
Other languages
English (en)
Inventor
Harlow Mash Derek Hubert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Micronas GmbH
Original Assignee
Deutsche ITT Industries GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB21344/65A external-priority patent/GB1069800A/en
Application filed by Deutsche ITT Industries GmbH filed Critical Deutsche ITT Industries GmbH
Publication of DE1589684A1 publication Critical patent/DE1589684A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/92—Capacitors having potential barriers
    • H01L29/93—Variable capacitance diodes, e.g. varactors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/223—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a gaseous phase
    • H01L21/2233—Diffusion into or out of AIIIBV compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

158968A
Deutsche ITT Industries GmbH. D.H. Mash 4
78 Freiburg, Hans 3unte-Str. 19 21. April 1967
Pat.Mo/B.
TSE/Reg.3626 - Fl 497
DEUTSCHE ITT IiIDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BEPGKRAKKTER HAFTUiIG, FREIDURG i.Br.
Kapazitatsdiod e
Zusatz zu Patent (Patentanneldunq J 30 759 VIIIc/21g)
Die Priorität dor Anmeldung in Grosnbritannien Nr. 19 714/66 von 4. Mai 1966 ist in Anspruch genommen.
Die Hauptanmoldunrr J 30 759 VIITc/21g betrifft eine Kapazitätsdiode nit einer bei einer vorgegebenen Spannung erfolgenden unstetigen Kapazitätsänderung, bestehend aus einem Halbleiterkörper nit einer Sperrschicht, zugehöriaer Raumladungszone und zwei Kontaktelektroden und 1st dadurch ausgezeichnet, dass etwa unter einen rechten Uinkel zur Ausdehnunrrsrichtung der RaumlaclantTGzonc und mit Abstand von der Sperrschicht eine Schicht geringer Leitfähigkeit im Halbleiterkörper angeordnet ist, die die κ-" 'nladungszonc bei der vorgegebenen Spannung mit ihrer GrGn55Ea HcLe erreicht.
Diest "^r..\2 t.iK :„■"■' ί Oijo vxrd ν . üirdungsgenitiss dadurch vorteilhaft ηe 1i -■-.,- ;:■■-' l-"i<"H·r C ■:.$ C.ic Hpcrrnchicht entlang iiircr Fliichn vor- SiCh ■.;.-■: wc:.8 ■■/<.■■:■ der ichScht geringer Le i t f<ihi<ikeit entfernt lax ,·
009828/0A06 BAD
ISE/Reg.3626 - Fl 497 . D.H. Mash 4
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Sperrschicht aufgeteilt ist und somit aus mehreren diskreten, untereinander leitend verbundenen und durch Diffusion von Metalloder Halbleitermaterial erzeugten Sperrschichten besteht, die von der Schicht geringer Leitfähigkeit verschieden weit entfernt sind, wobei der Abstand von Sperrschicht zu Sperrschicht abnehmen kann.
Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Kapazitätsdiode aus Galliumarsenid besteht. Die Schicht geringer Leitfähigkeit besteht dabei zweckmässig aus isolierendem Galliumarsenid.
Zv/ei Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt im Schnitt eine erfindungsgemässe Kapazitätsdiode mit einer einzelnen Sperrschicht,
Fig. 2 zeigt im Schnitt eine erfindungsgemässe Kapazitätsdiode mit einer Mehrzahl von untereinander leitend verbundenen Sperrschichten.
Fig. 1 zeigt ein halbisolierendes Substrat 1 aus Galliumarsenid, auf welchem eine Schicht 2 aus η-leitendem Galliumarsenid epitaktisch aufgebracht ist. Darüber ist eine Schicht 3 aus Siliciumdioxyd aufgebracht, die als schützende :iaske dient. Ein zentrales Fenster ist in die Siliciumdioxydschicht 3 geätzt. Durch Diffusion durch dieses Fenster hindurch ist eine Schicht 4 aus p-leitendem Galliumarsenid gebildet. Die Sperrschicht 5 zwischen den Schichten 2 und 4 ist infolge geeigneter Steuerung der Diffusion bezüglich der zwischen der Schicht 2 und dem Substrat 1 befindlichen Zwischenfläche 6 schräg gerichtet.
Ein ohmscher Kontakt 7 befindet sich an der p-leitenden Schicht 4,
-3-0Q9828/CU06 CCF-Y
-3- . 158968A
ISE/Reg.3626 - Fl 497 ' D.H. Mash 4
während ein ringförmiger ohmscher Kontakt 8 durch ein ringförmiges Fenster in der Silicivundioxydschicht 3 an der η-leitenden Schicht angebracht ist.
Bei Anlegen einer Sperrspannung an die Sperrschicht 5 dehnt sich die Grenze der in der η-leitenden Schicht 2 verlaufenden Raumladungszone, die durch die gestrichelte Linie 9 bei nicht angelegter Spannung dargestellt ist, weiter in die η-leitende Schicht 2 aus. Die Raumladungszone dehnt sich auch ein wenig in die p-leitende Schicht 4 aus. Das Ausmass der Bewegung der Grenze der Raumladungszone in die Schichten 2 und 4 hinein hängt von den jeweiligen spezifischen Widerständen der Schichten ab. Der spezifische Widerstand der η-leitenden Schicht 2 ist relativ hoch, während die p-leitende Schicht 4 einen kleinen spezifischen Widerstand besitzt und deshalb die Bewegung in sie hinein klein ist und darum vernachlässigt werden kann. Die Kapazität der Sperrschicht ist somit im wesentlichen durch nie Grenzfläche der Raumladungszone in der n-leitenden Schicht 2 bestimmt.
Mit fortschreitendem Anwachsen der Sperrspannung dehnt sich die Grenze der Raumladungszone seitwärts in die η-leitende Schicht 2 und auf die Zwischenfläche 6 hin aus. Wenn die Grenze die Zwischenfläche C erreicht, wird die Grenzfläche der Raumladungszone auf Grund der Kcigunq der Sperrschicht 5 zusehends verkleinert. Auf Grund dieser Tatsache ändert sich die Kapazität mit der Änderung der Sperrspannung.
Die Beziehung zwischen Spannung und Kapazität wird durch die Geometrie der Sperrschicht beeinflusst, beispielsweise entsprechend ihrer Steigung. Anstatt geneigt zu sein, kann die Sperrschicht bezüglich der Zwischenfläche 6 abgestuft sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Oberfläche der Schicht 2, in welche die Schicht 4 einzudiffundieren ist, vor der Diffusion bezüglich der Zwischenfläche 6 durch Neigen oder Abstufen vorzuformen.
-4-
009828/0406 ooP*
ISE/Reg.3626 - Fl 497 D.H. Mash
Die in Fig. 2 gezeigte Kapazitätsdiode besteht aus einem halbisolierenden Substrat 10 aus Galliumarsenid, auf welchem eine Schicht 11 aus η-leitendem Galliumarsenid epitaktisch aufgebracht ist. Sie ist von einer Schicht 12 aus Siliciumdioxyd bedeckt, die als Schutzmaske dient. Eine Anzahl von p-leitenden Gnlliunarsenidzonen 13 sind mittels Diffusion durch in die Siliciumdioxydschicht 12 geätzte Fenster hindurch gebildet worden.' Die Diffusionstiefe jeder Schicht 13 hat von der Zwischen der η-leitenden Schicht 11 und Substrat 10 liegenden Zwischenfläche 15 unterschiedlichen Abstand.
Ein gemeinsamer ohmscher Kontakt 16 befindet sich an allen p-leitenden Schichten 13, der die Sperrschichten 14 untereinander ohmisch verbindet. Ein ohnscher Kontakt 17 ist an der n-leitenden Schicht 11 angebracht.
Bei Anlegen einer Sperrspannung an alle Sperrschichten 14 dehnt sich die Grenze der Raunladungszone, die durch die gestrichelte Linie 18 für jede Sperrschicht bei 0 Volt Sperrspannung angegeben ist, weiter in die n- und p-Schichten aus. V7ie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die η-leitende Schicht von höherem spezifischen Widerstand als die p-leitende Schicht. Die weiteren Betrachtun—gen werden lediglich auf Grund der Bewegung der Raumladumiszone in die η-leitende Schicht 11 hinein angestellt. Beim Ansteigen der Sperrspannung erreichen die Grenzen der Raumladungszone nach und nach die Zwischenflüche 15. Alle Ladungsträger, die sich vorher zwischen der Grenze und der sich ausbreitenden Raunladungszone einer gegebenen Sperrschicht 14 und der Zwischenfläche 15 befanden, werden nun nach jeder Seite gezogen. Demzufolge fällt die Kapazität nach und nach mit der weiteren Vermin* derung der Grenzfläche der Raumladunnszone.
Nach einer anderen Möglichkeit kann die Oberfläche der Schicht 11, in welche die p-leitenden Schichten cinzudiffundieren sind, vor der Diffusion in abgestufter Weise vorgeformt werden. Anschliessend
-5-009828/0/. 06
ISE/Reg.3626 - Fl 497 D.H. Mash 4
können alle p-leitendenSchichten gleich tief eindiffundiert werden. Dies führt im Ergebnis zu den endgültigen Sperrschichten, die abgestufte Abstände von der Zwischenfläche 15 haben.
Bei beiden Ausführungsformen können auch andere Halbleitermaterialien verwendet werden, um das isolierende Substrat und die nacheinander darauf gebrachten Schichten zu erzeugen. Anstatt einer niederohmigen p-leitenden Schicht, die eine höherohmige η-leitende Schicht berührt, können die Leitfähigkeitstypen auch entgegengesetzt gewählt werden. Eine Metallschicht kann das niederohmige Halbleitermaterial ersetzen, um eine oder mehrere Metall-Halbleiter-Sperrschichten au bilden.
009828/0406

Claims (5)

  1. —ο—
    SE/Reg.3626 - Fl 497 D.H. Mash 4
    PATENTANSPRÜCHE
    Kapazitätsdiode mit einer bei einer vorgegebenen Spannung erfolgenden unstetigen Kapazitätsänderung, bestehend aus einem Halbleiterkörper mit einer Sperrschicht, zugehöriger Raumladungszone und zwei Kontaktelektrodcn, bei der etwa unter einem rechten Winkel zur Ausdehnungsrichtung der Raumladungszone und mit Abstand von der Sperrschicht eine Schicht geringer Leitfähigkeit im Halbleiterkörper angeordnet ist, die die Raumladungszone bei der vorgegebenen Spannung mit
    ihrer Grenzfläche erreicht nach Patent
    (Patentanmeldung J 30 759 VIIIc/21g), dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (5, 14) entlang ihrer Fläche verschieden weit von der Schicht (1, 10) geringer Leitfähigkeit entfernt i3t.
  2. 2. Kapazitätsdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrschicht (5) aus mehreren diskreten, untereinander leitend verbundenen und durch Diffusion von Metall- oder Halbleitermaterial erzeugten Sperrschichten (14) besteht, die einen verschiedenen Abstand von der Schicht geringer Leitfähigkeit besitzen.
  3. 3. Kapazitätsdiode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand von Sperrschicht zu Sperrschicht abnimmt«
  4. 4. Kapazitätsdiode nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass sie aus Galliumarsenid besteht»
  5. 5. Kapazitätsdiode nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass die Schicht (1, 10) geringer Leitfähigkeit aus isolierenden Galliumarsenid besteht.*
    009828/0408 original
DE19671589684 1965-05-20 1967-04-27 Kapazitaetsdiode Pending DE1589684A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB21344/65A GB1069800A (en) 1965-05-20 1965-05-20 Varactor diode
GB19714/66A GB1072886A (en) 1965-05-20 1966-05-04 Varactor diode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1589684A1 true DE1589684A1 (de) 1970-07-09

Family

ID=33100016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19671589684 Pending DE1589684A1 (de) 1965-05-20 1967-04-27 Kapazitaetsdiode

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE1589684A1 (de)
FR (1) FR92447E (de)
GB (1) GB1072886A (de)

Also Published As

Publication number Publication date
FR92447E (fr) 1968-11-08
GB1072886A (en) 1967-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1639019C3 (de) Steuerbarer Halbleitergleichrichter
DE19740195A1 (de) Halbleiterbauelement mit Metall-Halbleiterübergang mit niedrigem Sperrstrom
CH638928A5 (de) Halbleiteranordnung.
DE2354489A1 (de) Schottky-sperrschichtdioden
DE1913053A1 (de) Feldeffekttransistor mit isolierter Torelektrode
DE3013559C2 (de) Halbleitervorrichtung mit einer Vielzahl von bipolaren Transistoren und Verbindungsleitungen aus Polysilizium
EP0141075B1 (de) Leistungstransistor
DE2023219B2 (de) Programmierbarer Halbleiter-Festwertspeicher
DE10330490A1 (de) MIM-Kondensatorstruktur und zugehöriges integriertes Schaltkreisbauelement
DE1208411B (de) Durchschlagsunempfindlicher Halbleitergleichrichter mit einer Zone hoeheren spezifischen Widerstands
DE19604044C2 (de) Durch Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement
DE1279203B (de) Halbleiterkoerper fuer einen Thyristor
DE1589684A1 (de) Kapazitaetsdiode
DE2159171A1 (de) Monolithischer Transistor mit niedrigem Sättigungswiderstand und geringer Verlagerungsspannung
DE2954286C2 (de) Halbleiterbauelement
DE1614250B2 (de) Halbleiteranordnung mit gruppen von sich kreuzenden verbindungen
DE2009358A1 (de) Halbleiterbauelement mit einer integrierten Impulstorschaltung und Verfahren zur Herstellung dieses Bauelements
DE2159175A1 (de) Mechanisch-elektrischer Wandler
DE2128304A1 (de) Halbleiterbauelement
DE1564957A1 (de) Halbleiteranordnung
DE2164644C3 (de) Steuerbarer Halbleitergleichrichter
DE102019105744A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE1464829C3 (de) Schaltungsanordnung mit mehreren in einem Halbleiterplättchen ausgebildeten Schaltungselementen
DE2140691A1 (de) Halbleiteranordnung
DE1589465A1 (de) Schottky-Halbleiterbauelement