DE1639453C - Kapazitatsbruckenanordnung - Google Patents
KapazitatsbruckenanordnungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kapazitätsbrückenanordnung,
wie sie beispielsweise als Modulator für einen Gleichspannungsverstärker verwendet
wird.
Es ist bereits eine Kapazitätsbrückenanordnung für einen Modulator bekannt, bei der die in Serie geschalteten
Kapazitäten des einen Brückenzweiges aus
zwei gegensinnig geschalteten Sperrschichtkapazitätsdiodsn bestehen. Zwischen den beiden Dioden ist
eine Mittelanzapfung vorgesehen, durch die die HaIbleiteranordung in zwei, von der an der Halbleiteranordnung
anliegenden Gleichspannung abhängigen Teilkapazitäten aufgeteilt wird. Jede von einer Sperrschichtdiode
erzeugte Teilkapazität weist eine Spannungsabhängigkeit auf, die, bezogen auf die Kapazitätsachse,
symmetrisch zu derSpannungsabhängigkeii
der anderen Teilkapazität ist. Die beiden in Serie geschalteten Kapazitäten des anderen Brückenzweiges
bestehen aas spannungsunabhängigen Festkapazitäten. (Siemens Technische Mitteilungen, Halbleiter
Nr. 1-6300-084.)
Die bekannten Sperrschichtkapazitätsdioden weisen ir& Halbleiterkörper einen pn-übergang auf. Wenn
dieser pn-übergang in Sperrichtung barieben wird, bildet sich am pn-übergang eine ladungsträgerfreie
Raumladungszone aus, deren Ausdehnung mit zunehmender Sperrspannung anwächst. Die Raumladungszone bildet das Dieiekirium der Kapazität. Bei diesen
bekannten Kapazitätsdioden ergibt sich somit der größte Kapazitätswert bei einer Sperrspannung, die
gerade so groß ist, daß das Halbleiterbauelement nicht in den Durchlaßbereich gelangt. Das Halbleiterbauelement
weist die kleinste Kapazität bei einer Sperrspannung auf, die nur geringfügig unter der
Durchbruchspannung liegt.
Derartige Kapazitätsdioden sind für eine Kapazitätsbrückenanordnung
nur begrenzt geeignet, da die Spannungsabhängigkeit dieser Bauelemente keinen /ur Kapazitätsachse symmetrischen Verlauf aufweist,
•sondern nur mit negativen bzw. positiven Gleichspannungen
betrieben werden können. Außerdem können Sperrschichtkapazitätsdioden nur in dem zwischen
der Durchlaßspannung und der Durchbruch&pannung liegenden Sperrspannungsbereich eingesetzt
werden.
Ferner sind bereits Kapazitätsbauelemente bekannt,
die aus einem Halbleiterkörper bestehen, der mit vom Halbleiterkörper durch Isolier- bzw. Siliziumoxidschichten
getrennten Metallbelägen versehen ist (USA.-Patentschrift 3 094 671).
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Kapazitätsbrückenanordnung anzugeben, bei der die in Serie geschalteten Kapazitäten des
einen Brückenzweigs durch eine einfache und leicht herstellbare Halbleiteranordnung gebildet werden.
Bei einer Kapazitätsbrückenanordnuug, bei der die in Serie geschalteten Kapazitäten des einen Brückenzweigs
von einer Halbleiteranordnung gebildet werden, die eine zum Abgleichzweig führende Mittelanzapfung
aufweist, durch die die Halbleiteranordnung in zwei, von der an der Halbleiteranordnung anliegenden
Gleichspannung abhängigen Teilkapazitäten aufgeteilt wird, wobei jede Teilkapazität eine Spannungsabhängigkeit
aufweist, die, bezogen auf die Kapazitätsachse, symmetrisch zu der Spannungsabhängigkeit
der anderen Teilkapazität ist, und bei der die beiden in Serie geschalteten Kapazitäten des anderen Brükkenzweigs
durch spannungsabhängige Festkapazitäten gebildet werden, besieht daher die Ei findung darin,
daß die Halbleiteranordnung aus einem Halbleiterkörper eines Leitfähigkeitstyps besteht, der auf
einer Oberflächenseite mit einer Isolierschicht bedeckt ist, auf der zwei flächengleiche Metallkontakte angeordnet
sind, während die der Isolierschicht gegenüberliegende Oberflächenseite des Halbleiterkörpers
mit einem als Mittelanzapfung dienenden weiteren, großflächigen, nichtsperrenden Metallkontakt versehen
ist.
Bei einer weiteren geeigneten Ausführung ist erfindungsgemäß vorgesehen., daß die Halbleiteranordnung
aus einem Halbleiterkörper eines Leitfähigkeitstyps besteht, der auf seinen beiden, einander
gegenüberliegenden Oberflächenseiten mit: je einer Isolierschicht bedeckt ist, auf denen je ein flächenhafter
Metallkcitakt angeordnet ist, während der
Halbleiterkörper mit einem dritten, nichtsperrenden. als Mittelanzapfung dienenden Anschlußkeintakt versehen
ist
Die Brückenanordnung besteht aus zwei Zweigen »5 mit je zwei in Reihe geschalteten Kapazitäten. Die
beiden Zweige selbst sind parallel geschattet. Unter Abgleichzweig wird der Ausgang des Modulators verstanden,
dessen Pole durch die Verbindungsstellen zwischen den beiden, jeweils in Serie geschalteten
so Kapazitäten gebildet weiden.
AU Halbleitermaterial für die Halbleiteranordnung
mit einem spannungsabhängigen Kapazitätswert eignet sich beispielsweise Silizium wobei dann die Isolierschichten
vorteilhafterweise aus Siliziumoxyd oder »5 Siliziumdioxyd bestehen. Die Erfindung wird im weiteren
an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
F i g. 1 zeigt die Prinzipschaltung einer Kapazitätsbrückenanordnung
in ihrer Verwendung als Modulator für einen Gleichspannungsverstärker.
Die Fig. 2 und 3 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Halbleiteranordnung, die die beide.,
spannungsabhängigen Kapazitäten des einen Brükkenzweiges umfaßt.
An Hand der F i g. 4 wird ein Verfahren beschrieben, mit dem sämtliche Kapazitäten der erfindungsgemäßen
Brückenanordnung hergestellt werden können.
Die F i g. 1 zeigt die Kapazitätsbrückenanordnung mit den vier Kapazitäten C1 bis C4. Jeweils zwei
Kapazitäten C1 und C2 bzw. C3 und C4 sind in Reihe
geschaltet und bilden, bezogen auf die Eingangswechselspannung i/,, zwei parallelgeschaltete Brückkenzweige.
Die Anschlüsse 1 und 3 an diese Brückenschaltung sind über Trennkondensatoren mit der
Wechselspannungsquelle U1 verbunden. Wenn alle vier
Kapazitäten gleich groß sind, erweisen sich die Ausgangselektroden 2 und 4 als spannungsfrei. Wird dagegen
zwischen die Eingangselektroden 11 und 3 eine Gleichspannung angelegt, so verändert sich der
Kapazitätswert der Kapazitäten C1 und C2 in Abhängigkeit
von der anliegenden Gleichspannung. Die Brücke wird verstimmt, und zwischen den Ausgangselektroden
2 unu 4 kann das amplitudenmodulierte Wechselstromsignal abgenommen werden.
Die F i g. 2 zeigt eine Halbleiteranordnung, die die
beiden Kapazitäten C, und C2 gemäß F i g. 1 ersetzt.
Ein stark η-1-dotierter Halbleiterkörper 5 weist auf
seinen einander gegenüberliegenden Oberflächenseiten schwach dotierte Bereiche 6 und 7 auf. Diese
schwach η-dotierten Bereiche bestehen teispielsweise aus auf den Halbleiterkörper 5 aufgebrachten epitaktischen
Schichten, die an ihrer Oberfläche mit Oxydschichten 8 und 9 abgedeckt werden. Auf den Oxydschichten
befinden sich je ein Metallbelag 10 bzw. 11, die einander gegenüberliegen und beispielsweise
flächengleich sind. Der η *- -leitende Halbleiterkörper
5 weist einen sperrschichtfreien Komtakt auf, der
die Ausgangselektrode 2 bildet. Die beiden Metall- der Brücke erst beim Überschreiten einer Schwell- |c
beläge 10 und 11 auf der Oxydschicht sind an die Gleichspannung am Brückeneingang auftreten soll. ^(
Eingangselektroden 1 und 3 der Kapazitätsbrücken- Diese Schwellspannung wird durch den höchsten te
anordnung angeschlossen. Wenn zwischen die beiden Spannungswert bestimmt, bei dem die Kapazität der tJ.
Metallbeläge 10 und 11 eine Gleichspannung U2 5 Halbleiteranordnung noch ihren maxialen Wert auf- a|
(Fig. 1) angelegt wird, so weist das Teilbauelement weist. Eine Halbleiteranordnung, bei der die Oxyd- k,
aus dem Belag 10 der Oxydschicht 8, dem schwach schichten so dotiert sind, daß der maximale Kapazi-
dotierten Halbleiterbereich 6 und dem stark dotierten tätswert sich gemäß Fig. 2c praktisch nur bei der p
Halbleiterkörper 5 einen Kapazitätsverlauf gemäß Spannung Null einstellt und bei wachsenden positiven a
der Funktion α in F i g. 2 b auf. Bei hohen negativen io oder negativen Spannungen der Kapazitätswert steil ^
Spannungen am Belag 10 werden alle Ladungsträger auf den minimalen Wert abfällt, ist besonders dann ^
aus dem schwach dotierten Halbleiterbereich 6 ver- vorzuziehen, wenn bereits bei sehr kleinen negativen v
drängt, so daß der kleinste Kapazitätswert Cmin bei oder positiven Spannungen eine starke Amplituden- j
optimalen Bedingungen durch die Dicke der Zone 6 modulation erwünscht ist. %
und der Oxydschicht 8 bestimmt wird. Bei einer gegen 15 Die Dotierung des Halbleiterkörpers S beträgt bei-
NuIl gehenden Spannung werden Ladungsträger wie- spielsweise lOis bis 1020 Atome je cm3, während die t
der in dieZone 6 zurückfluten können, bis die Raum- Bereiche 6 und 7 etwa IQis bis 3O15 Störstellen je cn:- j
ladungszone ganz verschwunden ist und die maxi- aufweisen.
male Kapazität Cmax, die durch die Dicke der Da die Kapazitätsänderung bei einer Halbleiter- ,
Oxydschicht bestimmt ist, erreicht wird. Die Steilheit ao anordnung nach den Fig. 2 b und 2 c zwischen der ι
des Überganges zwischen dem maximalen und dem maximalen und dem minimalen Kapazitätswert sch·" ',
minimalen Kapazitätswert wird durch die Dotierung steil verläuft, reichen bereits sehr kleine Gleichspan-
des Bereiches 6 und durch die Feldverteilung über nungsänderungen aus, um eine ausgeprägte Amplitu
dem Oxyd bestimmt. Wenn die Oxydschicht derart denmodulation am Ausgang der Anordnung zu erzie-
dotiert ist, daß sich unter der Oxydschicht ein Ver- »5 len. Hierbei ist es gleichgültig, ob die anliegende
armungsbereich an Ladungsträgern ausbildet, so wird Gleichspannung positiv oder negativ ist, da die die
der Übergang zwischen dem kleinsten und dem groß- Kapazitäten C1 und C2 (Fig. 1) bildende Halbleitcr-
ten Kapazitätswert zu positiven Spannungen hin ver- anordnung einen von der Gleichspannung abhängi
schoben, da der Verarmungsbercich erst durch posi- gen Kapazitätsverlauf aufweist, der symmetrisch zu-
tive Spannungen kompensiert werden muß, bevor die 30 Kapazitätsachse ist. Durch eine phasenempfindlichc
maximale Kapazität erreicht wird. Wird die Oxyd- Gleichrichtung der Ausgangswechselspannung kann
schicht dagegen derart dotiert, daß sich unter ihr ein jedoch die jeweilige Phase der Eingangsgleichspan
Anreicherungsbereich an Ladungsträgern ausbildet, nung festgestellt werden.
so wird der Übergang zwischen der kleinsten und der Die Fig. 3a zeigt eine weitere Ausführungsform
größten Kapazität zu negativen Spannungen hin ver- 35 der die Kapazitäten C1 und C2 ersetzenden Halbleischoben,
da durch die Anreicherung von Ladungs- teranordnung. Der hoch dotierte, n+-leitende Halbträgern
in dem schwach dotierten Bereich 6 bei klei- leitergrundkörper S weist wieder auf seiner einen
nen negativen Spannungen die Ausbildung einer Oberflächenseite eine schwach dotierte, n-leitende,
ladungsträgerfreien Raumladungszone nicht mehr vorzugsweise epitaktische Schicht 6 auf, die mit einer
möglich ist. 40 Oxydschicht 8 bedeckt ist. Die Oxydschicht ist, wie
Die zweite Teilkapazität der Halbleiteranordnung auch bei der bereits beschriebenen Halbleiteranordnach
Fig. 2a besteht aus dem Belag 11, der Oxyd- nung, vorzugsweise dünner als 1 μΐη. Auf der Oxydschicht
9, dem schwach dotierten Halbleiterbereich 7 schicht sind zwei, vorzugsweise flächengleiche Metall-
und dem Halbleiterkörper 5. Dieses Teilbauelement beläge !2 und 13 angeordnet, deren Anschlußdrähie
weist über der Spannung einen Kapazitätsverlauf b « die Eingangselektroden 1 und 3 bilden. Der Halblei-(Fig.
2b) auf, der dem zur Kapazitätsachse symme- tergrundkörper S ist mit einem sperrschichtfreien
trischen Verlauf der Funktion α entspricht. Durch die Metallkontakt 14 versehen, der die eine Ausgangs-Addition
der Kehrwerte der beiden Funktionen α elektrode 2 für die amplitudenmodulierte Spannung
und b gelangt man zur Summcnkapazität gemäß dem bildet Wird zwischen die beiden Beläge 12 und 13
Funktionsverlauf C. Danach ist die Gesamtkapazität 50 eine Gleichspannung IT2 (Fig. 1) gelegt, so wirkt die
der in der F ig. 2 a dargestellten Halbleiteranordnung Halbleiteranordnung wie zwei gegensinnig in Serie ■
bei der Spannung Null am größten und behält bei geschaltete Teilkapazitäten, die sich in Abhängigkeit
kleinen negativen oder positiven Spannungen diesen von der an der Anordnung anliegenden Gleichspan-Wert
bei. Bei größeren positiven oder negativen nung zu dem in der Fig. 3b dargestellten Funktions-Spannungen
fällt der Kapazilätswert auf ein konstant 55 verlauf addieren. Bei der Spannung Null bzw. bei :
bleibendes Minimum ab. Der Spannungsbereich, in niederen negativen und positiven Spannungen (beidem
die Kapazität ihren größten Wert aufweist, kann spielsweise 0 bis 15 Volt) weist die Halbleiteranorddurch
entsprechende Dotierung der Oxydschichten nung ihre maximale Kapazität auf, während bei einer
verbreitert oder verkleinert werden. Als Dotierungs- bestimmten positiven und negativen Spannung die
substanzen für das Oxyd eignet sich beispielsweise 60 Kapazität auf ihren minimalen Wert zusammenbricht. ·
Phosphor oder Bor. Die Dicke der schwach dotierten Halblciterschicht 6 !
Iiinc Halbleiteranordnung nach der Fig. 2a, die wird, wie auch bei den anderen Halblcitcranordnun-
eincn von der anliegenden Gleichspannung abhängigen gen, vorzugsweise zwischen 1 und 5 jim gewählt.
FunMionsvcrlauf des Kapazitätswertes nach der Bei den beschriebenen Halbleiteranordnungen ;
FunMionsvcrlauf des Kapazitätswertes nach der Bei den beschriebenen Halbleiteranordnungen ;
Kurve c in der Fig. 2b aufweist, ist für eine als 65 kann an Stelle eines η<-dotierten Halbleitergrund -
Glcichspannungsmodulator eingesetzte Kapazitäts- körpers, der auf einer oder auf beiden Obcrflächen-
luückcnanordnung licsondcrs dann geeignet, wenn scitcn schwach dotierte Bereiche aufweist, auch ein
eim amplitudrnmoduiRrtc Spannung am Ausgang Halbleiterkörper verwendet werden, der über seinem
ganzen Querschnitt eine schwache Dotierung zwi- Halbleiteranordnung kann nun beispielsweise auf
sehen 1013 und 15*5 Atome je cm3 aufweist. Hier- einem isolierenden Trägerkörper so befestigt werden,
durch wird jedoch der Serienwiderstand der Halblei- daß die auf dem Trägerkörper befindlichen Leitbahteranordnung
sehr groß, was sich vor allem beim Be- nen 32, 33 und 34 mit den zugeordneten Metallkontrieb
der Brücke bei hohen Frequenzen nachteilig 5 takten 28, 29 und 30 der Halbleiteranordnung elekauswirkt.
An Stelle n- bzw. η+-dotierter Halbleiter- trisch in Verbindung stehen. Hierbei können die beikörper
lassen sich in gleicher Weise auch p- bzw. den Leitbahnen 32 und 34 auf dem isolierenden Träp+-leitende
Halbleiterkörper einsetzen. Die Dotie- gerkörper miteinander kurzgeschlossen sein,
rungsverhältnisse bei den beschriebenen Halbleiter- Eine derartige Halbleiteranordnung wird nun geanordnungen können selbstverständlich variiert wer- io maß F i g. 4 b vorzugsweise durch Ätzen senkrecht zu den. Als Isolierschichten können außer den Oxyden den die Metallkontakte tragenden Oberflächenseiten der Halbleitermaterialien auch andere Substanzen, in drei voneinander isolierte Bereiche separiert, von wie beispielsweise Kunststoffe, Lacke, isolierende denen der eine den schwach dotierten Halbleiter-Halbleiterverbindungen und dergleichen verwendet bereich umfaßt, während die beiden übrigen Bereiche werden. 15 auf der Isolierschicht einen Metallbe'.ag, auf der ge-An Hand der Fig. 4a und 4b wird ein Verfahren genüberliegenden Seite einen Metallkontakt aufweierläutert. mit dem sich sämtliche Kapazitäten der sen. Die beiden Teile 35 und 37 bestehen aus einem Kapazitätsbrückenanordnung gemäß Fig. 1 auf ratio- stark dotierten η * -leitenden Halbleiterkörper. Benelle Weise herstellen lassen. Hierbei wird von einem trägt die Dotierung dieser Halbleiterkörper etwa 10"" stark n+-dotierten Halbleitergrundkörper 21 ausge- ao bis 1020 oder mehr Störstellen je cm3, so ändert sich gangen, in dessen eine Oberflächenseite ein schwach die Kapazität dieser Bauelemente in Abhängigkeit dotierter, η-leitender, wenige μ,ηι dicker Bereich 22 von der an den Bauelementen anliegenden Gleicheingebracht wird. Dieser schwach dotierte Bereich spannung praktisch nicht. Die Kapazität der beiden umfaßt vorzugsweise den zentralen Teil der genann- Teile 35 und 37 wird im wesentlichen durch die Dicke ten Halbleiteroberflächenseite und kann durch Dif- as der Oxydschicht bestimmt. Der Belag 24 des Bauelefusion hergestellt werden. Es ist auch möglich, auf mentes 35 wird mit dem Belag 25 des Bauelementes einen stark dotierten Halbleitergrundkörper zunächst 36 kurzgeschlossen und bildet die Eingangselekeine schwach dotierte Schicht epitaktisch abzuschei- trode 1. Der Belag 26 wird mit dem Belag 27 kurzden und anschließend den Randbereich dieser geschlossen und bildet die Eingangselektrode 3. Der schwach dotierten Schicht durch Eindiffusion wei- 30 den Halbleitergrundkörper kontaktierende Metallterer Störstellen stark zu dotieren und damit der Do- kontakt 29 bildet die Ausgangselektrode 2, während tierang des Halbleitergnindkörpers anzupassen. Die die miteinander kurzgeschlossenen Metallkontakte 28 den schwach dotierten Halbleiterbereich 22 aufwei- und 30 zu der Ausgangselektrode 4 führen. Bei dem sende Oberflächenseite wird anschließend mit einer Ätzen der Halbleiteranordnung können die Metall-Oxydschicht 23 versehen, auf die vier Metallbeläge 35 kontakte als Ätzmasken verwendet werden. Somit 24, 25, 26 und 27 aufgebracht werden. Die genannten erhält man eine Kapazitätsbrückenanordnung gemäß Metallbeläge sind vorzugsweise flächengleich. Zwei der Fig. 1, wobei die Bauelemente35und37 die dieser Beläge 25 und 26 befinden sich über dem Kapazitäten C3 und C4 ersetzen, während das Bauschwach dotierten Halbleiterbereich, während die bei- element 36 die spannungsabhängigen Kapazitäten C1 den übrigen Beläge 24 und 27 über dem stark dotier- 4» und C2 bildet. Die Separation der einzelnen Teilbauten Randbereich des Halbleiterkörpers angeordnet elemente gemäß Fig. 4b kann auch durch Ritzen sind. Auf die der Oxydschicht gegenüberliegende oder Brechen erfolgen. Eine andere Möglichkeit be-Oberflächenseite des Halbleitergrundkörpers werden steht darin, die einzelnen, η+ -dotierten Halbleiterdrei den Halbleitergrundkörper sperrschichtfrei kon- bereiche durch stark p+-dotierte Bereiche voneintaktierende Metalikontakte 28, 29 und 30 aufge- 45 ander zu isolieren. Eine Halbleiteranordnung nach dampft, aufgedruckt, chemisch oder elektrolytisch ab- der Fig. 4b läßt sich somit auf besonders einfache geschieden. Der Kontakt 29 liegt den beiden Belägen und in der Halbleitertechnik beherrschbare Weise 25 und 26 gegenüber, während die übrigen Kontakte herstellen und stellt in integrierter Technik einer 28 und 30 jeweils einem der Beläge 24 und 27 gegen- Modulator hoher Empfindlichkeit für einen Gleich überliegend angeordnet sind. Eine so ausgebildete 50 spannungsverstärker dar.
rungsverhältnisse bei den beschriebenen Halbleiter- Eine derartige Halbleiteranordnung wird nun geanordnungen können selbstverständlich variiert wer- io maß F i g. 4 b vorzugsweise durch Ätzen senkrecht zu den. Als Isolierschichten können außer den Oxyden den die Metallkontakte tragenden Oberflächenseiten der Halbleitermaterialien auch andere Substanzen, in drei voneinander isolierte Bereiche separiert, von wie beispielsweise Kunststoffe, Lacke, isolierende denen der eine den schwach dotierten Halbleiter-Halbleiterverbindungen und dergleichen verwendet bereich umfaßt, während die beiden übrigen Bereiche werden. 15 auf der Isolierschicht einen Metallbe'.ag, auf der ge-An Hand der Fig. 4a und 4b wird ein Verfahren genüberliegenden Seite einen Metallkontakt aufweierläutert. mit dem sich sämtliche Kapazitäten der sen. Die beiden Teile 35 und 37 bestehen aus einem Kapazitätsbrückenanordnung gemäß Fig. 1 auf ratio- stark dotierten η * -leitenden Halbleiterkörper. Benelle Weise herstellen lassen. Hierbei wird von einem trägt die Dotierung dieser Halbleiterkörper etwa 10"" stark n+-dotierten Halbleitergrundkörper 21 ausge- ao bis 1020 oder mehr Störstellen je cm3, so ändert sich gangen, in dessen eine Oberflächenseite ein schwach die Kapazität dieser Bauelemente in Abhängigkeit dotierter, η-leitender, wenige μ,ηι dicker Bereich 22 von der an den Bauelementen anliegenden Gleicheingebracht wird. Dieser schwach dotierte Bereich spannung praktisch nicht. Die Kapazität der beiden umfaßt vorzugsweise den zentralen Teil der genann- Teile 35 und 37 wird im wesentlichen durch die Dicke ten Halbleiteroberflächenseite und kann durch Dif- as der Oxydschicht bestimmt. Der Belag 24 des Bauelefusion hergestellt werden. Es ist auch möglich, auf mentes 35 wird mit dem Belag 25 des Bauelementes einen stark dotierten Halbleitergrundkörper zunächst 36 kurzgeschlossen und bildet die Eingangselekeine schwach dotierte Schicht epitaktisch abzuschei- trode 1. Der Belag 26 wird mit dem Belag 27 kurzden und anschließend den Randbereich dieser geschlossen und bildet die Eingangselektrode 3. Der schwach dotierten Schicht durch Eindiffusion wei- 30 den Halbleitergrundkörper kontaktierende Metallterer Störstellen stark zu dotieren und damit der Do- kontakt 29 bildet die Ausgangselektrode 2, während tierang des Halbleitergnindkörpers anzupassen. Die die miteinander kurzgeschlossenen Metallkontakte 28 den schwach dotierten Halbleiterbereich 22 aufwei- und 30 zu der Ausgangselektrode 4 führen. Bei dem sende Oberflächenseite wird anschließend mit einer Ätzen der Halbleiteranordnung können die Metall-Oxydschicht 23 versehen, auf die vier Metallbeläge 35 kontakte als Ätzmasken verwendet werden. Somit 24, 25, 26 und 27 aufgebracht werden. Die genannten erhält man eine Kapazitätsbrückenanordnung gemäß Metallbeläge sind vorzugsweise flächengleich. Zwei der Fig. 1, wobei die Bauelemente35und37 die dieser Beläge 25 und 26 befinden sich über dem Kapazitäten C3 und C4 ersetzen, während das Bauschwach dotierten Halbleiterbereich, während die bei- element 36 die spannungsabhängigen Kapazitäten C1 den übrigen Beläge 24 und 27 über dem stark dotier- 4» und C2 bildet. Die Separation der einzelnen Teilbauten Randbereich des Halbleiterkörpers angeordnet elemente gemäß Fig. 4b kann auch durch Ritzen sind. Auf die der Oxydschicht gegenüberliegende oder Brechen erfolgen. Eine andere Möglichkeit be-Oberflächenseite des Halbleitergrundkörpers werden steht darin, die einzelnen, η+ -dotierten Halbleiterdrei den Halbleitergrundkörper sperrschichtfrei kon- bereiche durch stark p+-dotierte Bereiche voneintaktierende Metalikontakte 28, 29 und 30 aufge- 45 ander zu isolieren. Eine Halbleiteranordnung nach dampft, aufgedruckt, chemisch oder elektrolytisch ab- der Fig. 4b läßt sich somit auf besonders einfache geschieden. Der Kontakt 29 liegt den beiden Belägen und in der Halbleitertechnik beherrschbare Weise 25 und 26 gegenüber, während die übrigen Kontakte herstellen und stellt in integrierter Technik einer 28 und 30 jeweils einem der Beläge 24 und 27 gegen- Modulator hoher Empfindlichkeit für einen Gleich überliegend angeordnet sind. Eine so ausgebildete 50 spannungsverstärker dar.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Kapazitätsbrückenanordnung, bei der die in Serie geschalteten Kapazitäten des einen Brückenzweiges
von einer Halbleiteranordnung gebildet werden, die eine zum Abgleichzweig führende
Mittelanzapfung aufweist, durch die die Kalbleiteranordnung
in zwei, von der an der Halbleiteranordnung anliegenden Gleichspannung abhängigen
Teilkapazitäten aufgeteilt wird, wobei jede Teilkapazität eine Spannungsabhängigkeit aufweist,
die, bezogen auf die Kapazitätsachse, symmetrisch zu der Spannungsabhängigkeit der anderen
Teilkapazität ist, und bei der die beiden in Serie geschalteten Kapazitäten des anderen Briikkenzweiges
durch spannungsunabhängige Festkapazitäten gebildet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbleiteranordnung aus einem Halbleiterkörper eines Leitfähigkeitslyps
besteht, der auf einer Oberfiächenseite mit einer Isolierschicht bedeckt ist, auf der zwei flächengleiche
Metallbeläge angeordnet sind, während die der Isolierschicht gegenüberliegende Oberflächenseite des Halbleiterkörpers mit einem
als Mittelanzapfung dienenden weiteren, großflächigen, nichtsperrenden Metallkontakt versehen
ist.
2. Kapazitätsbrückenanordnung, bei der die in Serie geschalteten Kapazitäten des einen Brückenzweiges
von einer Halbleiteranordnung gebildet werden, die eine zum Abgleichzweig führende
Mittelanzapfung aufweist, durch die die Halbleiteranordnung in zwei, von der an der Halbleiteranordnung
anliegenden Gleichspannung abhängigen Teilkapazitäten aufgeteilt wird, wobei jede
Teilkapazität eine Spannungsabhängigkek aufweist, die, bezogen auf die Kapazitätsachse, symmetrisch
zu der Spannungsabhängigkeit der anderen Teilkapazität ist, und bei der die beiden in
Serie geschalteten Kapazitäten des anderen Briikkenzweiges durch spannungsunabhängige Festkapazitäten
gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteranordnung aus einem Halbleiterkörper eines Leitfähigkeitstyps besteht,
der auf seinen beiden, einander gegenüberliegenden Oberflächenseiten mit je einer Isolierschicht
bedeckt ist, auf denen je ein flächenhafter Metallbelag angeordnet ist, während der Halbleiterkörper
mit einem dritten, nichtsperrenden, als Mittelanzapfung dienenden Anschlußkontakt versehen
ist.
3. Kapazitätsbrückenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper
aus Silizium und die Isolierschichten aus Siliziumoxyd oder Siliziumdioxyd bestehen.
4. Kapazitätsbrückenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Halbleiterkörper schwach dotiert ist und etwa 101J
bis 10<* Störstellen je Kubikzentimeter aufweist.
5. Kapazitätsbrückenanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Halbleiterkörper mit Ausnahme eines dünnen Bereiches unter der oder den Oxydschichten
stark dotiert ist.
6. Kapazitätsbrückenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der stark
dotierte TeU des Kalbleiterkörpers 10« bis IO20
Störstellen je Kubikzentimeter aufweist
7. Kapazitätsbrückenancrdnuüg nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
schwach dotierte, dünne Schicht unter der oder den Oxydschichten etwa 1 bis 5 μτη dick ist
8. Kapazitätsbrückenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
schwach dotierte, dünne Schicht unter der oder den Oxydschichten epitaktisch gebildet ist
9. Anwendung einer Kapazitätsbrückenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche
als Modulator für einen Gleichspannungsverstärker.
10. Kapazitätsbrücken anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
spannungsunabhängigen Kapazitäten des zweiten Brückenzweiges von stark dotierten Halbleiterkörpern
gebildet werden, auf deren einen Oberflächenseite eine Isolierschicht angeordnet ist, auf
der sich ein flächenhafter Metallbelag befindet während die der Isolierschicht abgewandte Obeiflächenseite
der Halbleiterkörper mit jeweils einem sperrschichtfreien Kontakt versehen ist.
11. Verfahren zur Herstellung einer Kalbleiteranordnung
nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einen stark dotierten Halbleiterkörper
von einem Teil einer Oberflächenseite aus ein schwach dotierter Halbleiterbereich eingebracht
wird, daß diese Oberflächenseite mit einer Isolierschicht versehen wird, auf die vier flächengleiche
Metallbeläge aufgebracht werden, von denen sich zwei über dem schwach dotierten Halbleiterbereich
befinden, daß auf die Rückseite des Halbleiterkörpers den genannten Metallbelägen
gegenüberliegende sperrschichtfreie Metallkontakte aufgebracht werden, daß der Halbleiterkörper
senkrecht zu den Oberflächenseiten in drei voneinander isolierte Bereiche separiert wird, von
denen einer den schwach dotierten Halbleiterbereich umfaßt, während die übrigen Bereiche auf
der Isolierschicht einen Metallbelag, auf der gegenüberliegenden Seite einen Metalikontakt aufweisen,
und daß die so gebildeten vier Einzelkapazitäten in Form einer Briickenschaltung miteinander
verknüpft werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Separation durch Ätzen oder Ritzen und Brechen erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Bereiche des Halbleiterkörpers
vom einen Leitungstyp durch stark dotierte Bereiche vom anderen Leitungstyp voneinander
isoliert werden.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DET0035944 | 1968-02-27 | ||
DET0035944 | 1968-02-27 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1639453A1 DE1639453A1 (de) | 1970-03-26 |
DE1639453B2 DE1639453B2 (de) | 1972-07-27 |
DE1639453C true DE1639453C (de) | 1973-05-10 |
Family
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