DE2224159C3

DE2224159C3 - Mikrowellendiode

Info

Publication number: DE2224159C3
Application number: DE2224159A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. 3300 Braunschweig Claassen
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1972-05-18
Filing date: 1972-05-18
Publication date: 1980-02-28
Also published as: US4058824A; DE2224159B2; DE2224159A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrowellendiode nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. w

Eine derartige Halbleiterdiode ist aus der DE-AS 41495 bekannt. Die Sperrschicht der bekannten Halbleiterdiode wird im Betriebszustand in Sperrichtung vorgespannt, so daß sich ein negativer Widerstand ergibt. Der Halbleiterkörper der bekannten Halbleiterdiode weist eine Dicke von etwa 500 Mikron auf.

Aus der DE-AS 19 49 646 ist eine Halbleiterdiode bekannt, deren Halbleiterkörper aus einem niederohmigen Substrat mit einer dünnen hochohmigen Schicht besteht, so daß die der Sperrschicht gegenüberliegende Elektrode nicht ohne niederohmige Halbleiter-Zwischenschicht unmittelbar am Halbleiterkörper angebracht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mikrowellendiode der eingangs erwähnten Art anzugeben, die einen möglichst geringen Zuleitungswiderstand aufweist, die den bei epitaktischen Dioden vorhandenen und durch die Kontaktierung bedingten Potentialsprung vermeidet und sie sich vor allem für kleine Geometrien mit hoher Wärmeleitfähigkeit und geringer Kapazität w eignet.

Diese Aufgabe wird bei einer Mikrowellendiode der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Die erforderliche Sperrschicht erhält man beispielsweise durch einen Metall-Halbleiterkontakt oder durch einen pn-übergang. Im Falle eines pn-Übergangs wird die eine der beiden den pn-übergang bildenden Halbleiterzonen durch eine ohmsche Elektrode kontaktiert. Somit erhält man Halbleiterdioden mit einer ohmschen Elektrode oder Halbleiterdioden mit einem für Majoritätsträger sperrenden Metall-Halbleiterkontakt als einer Elektrode und ebenfalls einer sperrenden Elektrode für Majoritäten.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist unter der Elektrode mit dem kleineren Querschnitt das Halbleitermaterial am Elektrodenrand entfernt. Eine solche Anordnung bzw. Ausbildung des Halbleiterkörpers erhält man beispielsweise durch seitliches Unterätzen der Elektrode. Als Ätzmaske dient dabei beispielsweise eine Fotolackmaskierung oder die Elektrode mit dem kleineren Querschnitt selbst

Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Halbleiterkörper der Halbleiterdiode mesageätzt. Die Mesaätzung erfolgt beispielsweise derart, daß der Querschnitt des Halbleiterkörpers in Richtung auf die Elektrode mit dem größeren Querschnitt zunimmt. Dies erreicht man beispielsweise durch Ätzen von derjenigen Seite des Halbleiterkörpers aus, auf der sich die Elektrode mit dem kleineren Querschnitt befindet. Als Ätzmaske kann auch dabei wieder eine Fotolackmaskierung oder die Elektrode mit dem kleineren Querschnitt selbst verwendet werden. Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Mesaätzung derart, daß beide Elektroden seitlich unterätzt werden. Die Mesastruktur kann natürlich auch auf andere Weise als durch Ätzen erzeugt werden.

Eine Halbleiterdiode wird beispielsweise dadurch hergestellt, daß auf einer Seite eines Halbleiterkörpers ein pn-Übergang mit einer ohmschen Elektrode oder eine für Majoritätsträger sperrende Elektrode in Gestalt eines Metall-Halbleiterkontaktes oder eine MIS-Struktur erzeugt wird. Die ohmsche Elektrode oder die sperrende Elektrode werden dabei derart ausgebildet, daß sie die Funktion eines Trägerkörpers übernehmen können. Anschließend wird der Halbleiterkörper auf der dieser Elektrode gegenüberliegenden Seite bis zu einer vorgegebenen Dicke abgetragen und der Halbleiterkörper auf derjenigen Seite, auf der das Halbleitermaterial abgetragen wurde, mit einem Sperrkontakt für Minoritätsträger (z. B. mit einer ohmschen Elektrode) versehen. Der Halbleiterkörper wird so weit abgetragen, daß im Betrieb die Raumladungszone des spen enden Übergangs bis zu dem Minoritätsträgersperrkontakt reicht.

Die Erfindung wird im folgenden an Ausführungsbeispielen näher erläutert

Zur Herstellung der Mikrowellendiode geht man beispielsweise von einem Halbleiterkörper aus und stellt in diesem Halbleiterkörper eine Sperrschicht bzw. einen pn-Übergang auf der einen Seite her.

Dies geschieht beispielsweise durch Einbringen von Störstellen in die eine Oberflächenseite des Halbleiterkörpers, wobei eine Halbleiterzone entsteht, die den entgegengesetzten Leitungstyp aufweist wie der Halbleiterkörper, der beispielsweise aus Silizium besteht. Die Leitfähigkeit des Halbleiterkörpers beträgt beispielsweise 1 bis 2 Ohm cm, während die z. B. durch Diffusion hergestellte Halbleiterzone eine Leitfähigkeit von z. B. 0,01 Ohm cm aufweist. Zur Kontaktierung der z. B. durch Diffusion hergestellten Halbleiterzone wird anschließend eine ohmsche Elektrode auf den Halbleiterkörper aufgebracht. Die Sperrschicht kann aber auch dadurch erzeugt werden, daß auf den Halbleiterkörper eine sperrende Elektrode in Gestalt eines

Metall-Halbleiterkontaktes aufgebracht wird. In diesem Fall erübrigt sich die Halbleiterzone vom entgegengesetzten Leitungstyp. Die auf den Halbleiterkörper aufgebrachte Elektrode wird in beiden Fällen so stark ausgebildet, daß sie als Trägerkörper für den Halbleiterkörper dienen kann. Zu diesem Zweck wird die aufgebrachte Elektrode nachträglich verstärkt, beispielsweise durch galvanisches Abscheiden von Metall, oder von vornherein so stark ausgebildet, daß sie die gewünschte Trägerfunktion für den Halbleiterkörper übernehmen kann.

Nach der Herstellung der Elektrode wird der Halbleiterkörper auf der der Elektrode gegenüberliegenden Seite bis zu einer bestimmten Dicke abgetragen. Die Abtragung erfolgt so weit, daß der Abstand der Halbleiteroberfläche von dem pn-übergang oder der die Sperrschicht erzeugenden Elektrode der gewünschten Raumladungszonenweite im Betrieb (z. B. 4 μιτι für Betrieb im X-Band) entspricht. Anschließend wird auf den Halbleiterkörper auf derjenigen Seite, auf der die Abtragung erfolgte, z. B. eine ohmsche Elektrode aufgebracht, deren Querschnitt bzw. Fläche kleiner ist als die der gegenüberliegenden Elektrode. Die zuletzt aufgebrachte Elektrode braucht dabei nicht die Form einer Kreisfläche zu haben, sondern kann zwecks Erhöhung der Wärmeableitung z. B. auch kreisringförmig sein.

Mit der Herstellung der zweiten Elektrode ist die Halbleiterdiode an und für sich fertiggestellt Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die zweite Elektrode jedoch noch seitlich unterätzL Eine solche Unterätzung hat den Vorteil, daß eventuelle Randdurchbrüche durch Feldkonzentration an den Elektrodenrändern vermieden werden.

ίο Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Elektrode nicht nur seitlich unterätzt, sondern es wird eine regelrechte Mesaätzung vorgenommen, die den gesamten Halbleiterkörper erfaßt und sich von der einen Elektrode bis zur gegenüberliegenden Elektrode erstreckt Der Querschnitt des Mesakörpers nimmt dabei in Richtung auf diejenige Elektrode zu, die der Sperrschicht benachbart ist. Die Mesaätzung erfolgt von der gegenüberliegenden Elektrode aus, wobei die gegenüberliegende Elektrode bei entsprechender Wahl des Elektrodenmaterials sogar als Ätzmaske verwendet werden kann. Eine Mesaätzung hat den Vorteil, daß, wie oben ausgeführt, Randdurchbrüche vermieden werden und daß die einzelnen, gleichzeitig auf einer Scheibe hergestellten Dioden getrennt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Mikrowellendiode mit einer Sperrschicht auf der einen Seite des Halbleiterkörpers und mit einer Metallelektrode auf d?r gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers, die ohne niederohmige Halbleiter-Zwischenschicht unmittelbar am Halbleiterkörper angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper derart ausgebildet ist, daß sich die Raumladungszone im Betriebszustand durch den Halbleiterkörper hindurch bis zu der der Sperrschicht gegenüberliegenden Elektrode erstreckt und daß diese Elektrode für Minoritätsladungsträger sperrend ausgebildet ist

2. Mikrowellendiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Minoritätsladungsträger sperrende Elektrode einen kleineren Querschnitt aufweist als die andere Elektrode.

3. Mikrowellendiode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Elektrode mit dem kleineren Querschnitt das Halbleitermaterial am Elektrodenrand entfernt ist.

4. Mikrowellendiode nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper mesageätzt ist und daß der Querschnitt des Halbleiterkörpers in Richtung auf die Elektrode mit dem größeren Querschnitt zunimmt.

5. Mikrowellendiode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden unterätzt sind.

6. Mikrowellendiode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Minoritätsladungsträger sperrende Elektrode kreisringförmig ausgebildet ist.

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