DE2000390C3 - Veränderliche M IS-Typ-Kapazitätsdiodenanordnung - Google Patents

Description

können.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die metallische Schicht aus einer Mehrzahl von clek-

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine 25 trisch voneinander isolierten Teilbereichen besteht, MIS-Typ-Kapazitätsdiodenanordnung mit verändcr- welche mit getrennten Leitern versehen sind,
licher Kapazität, bestehend aus einem Substrat aus Auf Grund einer derartigen Anordnung besteht die Halbleitermaterial der einen Leitungsart und einer Möglichkeit, mit Hilfe einer von einer einzigen Spanunter Ausbildung einer P-N-Trennschicht darin ein- nungsquelle abgegebenen Steuerspannung eine Mehrgebetteten kammförmig ausgebildeten Halbleiter- 30 zahl von Kapazitäten gleichzeitig zu verändern. Die schicht der zweiten Leitungsart, ferner aus einer auf einzelnen Kapazitäten können dabei mit verschiededen beiden Halbleiterschichten aufgebrachten dünnen nen Steuerkreisen verbunden sein, so daß sich eine Schicht aus elektrischem Isoliermaterial und einer auf Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten ergibt. Derder Isolierschicht angeordneten Metallschicht sowie artige Kapazitätsdiodenanordnungen können somit aus mit den beiden Halbleiterschichten verbundenen 35 beispielsweise für Rundfunkanwendungen verwendet metallischen Elektroden. wenden.

Konventionelle Arten von veränderlichen Kapazi- Die Erfindung soll nunmehr an Hand von Ausfüh-

tätshalbleiterelementen der MIS-Art weisen in der rungsbeispielen näher erläutert und beschrieben wer-

Regel eine Isolierschicht auf, die auf einer der Haupt- den, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist.

flächen eines Halbleitersubstrates — beispielsweise der 40 Es zeigt

N-Leitungsart — aufgebracht ist. Ferner ist ein me- F i g. 1 eine Teilschnittansicht einer Ausführungs-

tallischer Belag vorgesehen, der auf der Isolierschicht form der erfindungsgemäßen Kapazitätsdiodenanord-

aufgebracht ist. Sobald zwischen dem geerdeten Sub- nung und

strat und dem metallischen Belag eines derartigen F i g. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der er-Halbleiterelements eine Gleichspannung angelegt 45 findungsgemäßen Kapazitätsdiode,
wird, welche von einem positiven Wert in Richtung F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungseines negativen Wertes geändert wird, nimmt die zwi- gemäßen Kapazitätsdiodenanordnung, bei welcher sehen dem Substrat und der metallischen Elektrode eine Mehrzahl von metallischen Schichten 14 λ, Λ und vorhandene Kapazität graduell von einer bestimmten c elektrisch isoliert auf dem Isolierfilm 12' angeordnet Größe ab, wobei im Niederfrequenzbereich nach 50 sind, wobei entsprechende Leiter 18 a, b und c an dic-Durchlaufen eines Minimums erneut eine Zunahme sen Elektroden befestigt sind. Eine derartige Anordstattfindet. Im Hochfrequenzbereich jedoch tritt kein nung bildet eine Mehrfach-Kapazitätsdiode. Wenn erneuter Anstieg der Kapazität ein. Dieses Phänomen eine Spannung an den P- und N-Typ-Bereich 10 und ist beispielsweise in der Fig. 9.10 auf Seite 275 des 22 mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle 34 angelegt Buches »Physics and Technology of Semiconductor 55 wird, dann ändert sich die Kapazität zwischen dem Devices«, A. S. Grove, ausgegeben von John Wiley N-Typ-Bereich 10 und den metallischen Schichten und Sohn, Inc., 1967, New York, London, Sydney, 14 a, b und c. In gleicher Weise bewirkt eine Verändargestellt. Die erwähnte Fig. 9.10 zeigt, daß bei der derung der Spannung der Gleichspannungsquelle34 Frequenz von ungefähr 100 Hz die Kapazitätsdiode eine gleichzeitige Veränderung der entsprechenden ein Kapazitätsspannungs-Verhältnis aufweist, das sich 60 Kapazität zwischen dem P-Typ-Bereich 22 bzw. dem den Hochfrequenzeigenschaften annähert. Die Kapa- Leiter 30 und den metallischen Schichten 14 a, b und c zitätsdiode weist demzufolge eine veränderliche Ka- bzw. der Leiter 18 a, b und c. Solange die Spannungen pazität auf, die frequenzabhängig ist. Bekannte MIS- zwischen dem P-Typ-Bereich 22 und den metallischen Halbleiterelemente konnten demzufolge nur innerhalb Schichten 14 a, b und c auf Null gehalten werden, bebegrenzter Bereiche verwendet werden. 65 wirkt eine Einstellung der Spannung der Gleichstrom-Eine andere bekannte Ausbildungsform einer MIS- quelle 34 eine gleichzeitige Veränderung der Kapazi-Typ-Kapazitätsdiode weist ein Substrat aus Halbleiter- tat zwischen den erwähnten Bereichen und Schichten, material der einen Leitungsart auf, in das von einer F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform

der Kapazilätsdiodenanordnung von Fig. 1. Bei dieser erstreckt sich jede der metallischen Schichten 14 u, b oder c über eine andere Gruppe von Zähnen 18 des kammförmigen P-Typ-Bereichs 22. Beispielsweise erstreckt sich die metallische Schicht 14 b über zwei mittlere Zähne 18 und über einen Teil der Endzähne 18, welche breiter als die Zwischenzähne sind. In anderer Hinsicht gleicht diese Ausführungsform derjenigen von Fig. 1, so daß gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente der Anordnung von F i g. 1 bezeichnen.

An Hand des Vorangegangenen ergibt sich, daß die MIS-Typ-Kapazitätsdiode mit einem Halbleitersubstrat geschaffen worden ist. Die maximale Kapazität einer derartigen Anordnung hängt von der Dicke und der dielektrischen Konstante de Isolierschicht 12' sowie von der Fläche der dazugehörigen den einen Kondensatorbelag bildenden metallischen Schicht ab.

Der Bereich, innerhalb welchem die Kapazität verändert werden kann, hängt dagegen von der Verunreinigungskonzentration des Substrats 10 sowie von der Dicke und der dielektrischen Konstante des Isolierfilmes 12' ab.

Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit vorteilhaften Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll doch verstanden sein, daß verschiedene Abänderungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Die Halbleiterbereiche können — falls dies gewünscht werden sollte — eine entgegengesetzte Leitungsart wie die in den Figuren aufweisen. Auf der der Isolierschicht abgelegenen Hauptfläche des Substrates können stark gedopte Schichten sein, so daß die Dicke jenes Teiles mit geringer Verunreinigungskonzentration des Substrates verringert wird. Dadurch wird ein Element gebildet, das selbst bei hohen Frequenzen verwendbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ι ²

   Seite her eine Halbleitersehichi der anderen Lcitunsjs-

   Patentanspruch· art eingebettet ist. Über beide Halbleiterbereiche 1st

   eine dünne Schicht aus Isoliermaterial aufgebracht,

   MIS-Typ-Kapazitätsdiodenanordnung mit ver- und auf dieser ist eine Metallschicht angeordnet! änderlicher Kapazität, bestehend aus einem Sub- 5 Beide Halbleiterbereiche und die Metallschicht sind

   strat aus Halbleitermaterial der einen Leitungsart mit Elektroden verschen (USA.-Patent 3 411 053).

   und einer unter Ausbildung einer P-N-Trenn- Diese Anordnung ermöglicht zwar einen großen

   schicht darin eingebetteten kammförmig ausge- Variationsbereich der Kapazität, die Grenzfrequenz

   bildeten Halbleiterschicht der zweiten Leitungsari, liegt aber noch verhältnismäßig medng.
   ferner aus einer auf den beiden Halbleiterschich- io Es ist ferner bereits vorgeschlagen worden (Pateni-

   ten aufgebrachten dünnen Schicht aus elektri- anmeldung 19 51 243.7), bei einer MlS-Typ-Kapazi-

   schem Isoliermaterial und einer auf der Isolier- tätsdiode die zweite Halbleiterschicht kammförmig

   schicht angeordneten Metallschicht sowie aus mit auszubilden. Dadurch kann erreicht werden, daß die

   den beiden Halbleiterschichten verbundenen me- Kapazität derartiger Kapazitätsdioden bis zu Fre-

   tallischen Elektroden, dadurch gekenn- 15 quenzen von 50 und 100 MHz unabhängig von der

   zeichnet, daß die metallische Schicht (14) aus Frequenz durch Anlegen einer Gleich-Vorspannung

   einer Mehrzahl von elektrisch voneinander iso- verändert werden kann.

   fierten Teilbereichen (14a bis Uc) besteht, welche Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine

   mit getrennten Leitern (18 α bis 18 c) versehen derartige MiS-Typ-Halbleiteranordnung zu schaffen,

   sind. 20 bei welcher mit Hilfe einer einzigen Steuerspannung

   mehrere Kapazitäten gleichzeitig verändert werden