DE2452209B2 - Metall-Halbleiterdiode - Google Patents
Metall-HalbleiterdiodeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schottky-Diode nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Solche Schottky-Dioden sind dieser Art zum Beispiel aus der DE-OS 2212267 bekannt. Sie werden
einfach oder mit einem Schutzring hergestellt.
Eine andere Ausbildungsform der Schottky-Dioden ist aus der Literaturstelle »Solid-State Electronis«,
1970, Seite 97-104 bekanntgeworden. Diese Schottky-Diode mit Schutzring (Type Yu und Mead)
hat den Nachteil einer betonten Ungleichmäßigkeit des elektrischen Feldes im Strukturinneren. Diese beruht
auf Randeffekten, welche bei entgegengesetzten Polarisation verhältnismäßig kleine Durchschlagsspannungen
zur Folge haben und im allgemeinen zu größerem Rauschen führen. Die Schottky-Diode mit
Schutzring erzielt ein konstantes Feld im Inneren des brauchbaren Bereiches, jedoch zum Schaden des Frequenzverhaltens.
Sie ist nur durch eine anspruchsvollere Technik herstellbar.
Bei den durch die DE-OS 2212267, der US-PS 760241 und der Literat.ursielle »Solid-State Electronics«
vorgestellten Schottky-Dioden befindet sich der gesamte Rand der Zentralelektrode auf Substraten,
die homogen hinsichtlich ihres spezifischen Widerstandes sind. Ihre Durchbruchsspannung wird bestimmt
durch die Größe des elektrischen Feldes am Rande der Zentralelektrode. Die DE-OS 2212267
vermindert die Randeffekte durch Aufbringung eines kreisringförmigen Schutzrings und dadurch, daß die
Stärke der Elektroden zum Rand hin gegen Null ab-
nimmt.
Die Halbleiteranordnung nach der US-PS 3 760241 benutzt einen oder mehrere auf dem Substrat
aufgesetzte Metallringe. In beiden Fällen redu-Ί zieren diese Ringe das elektrische Feld am Rande der
Zentralelektrode, aber nicht hinreichend, um die maximale Durchbruchspannung zu erreichen, die nur
vom spezifischen Widerstand des Siliziums bestimmt wird.
κι Die Autoren der Literaturstelle »Solid-State Electronics«
vermindern die Randeffekte durch das Ausbreiten der Metallelektrode über das Oxid. Dieses
Vorgehen ist aber weniger wirksam, so daß die Durchbruchspannung nur 60% des höchst möglichen Wertes
r> erreicht.
In der Literaturstelle »IEEE Transactions on Electron
Devices«, 1969, Srite 58-63 ist beschrieben, wie
eine maximale Durchbruchspannung durch Anwendung eines Abstandringes verwirklicht wird. Dieser
-ΊΙ Ring bildet mit dem Substrat einen PN-Übergang, der
mit Minoritärträgern arbeitet. Auf diese Weise wird die maximale Arbeitsgeschwindigkeit der Diode jedoch
vermindert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine durchschlagfeste
j) Diode mit gleichförmigem Durchbruch im Volumen
bei großen Spannungen von besonders gutem Frequenzverhalten zu schaffen, die einfach herstellbar ist
und rauscharm ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Schottky-Diode nach
in dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit den Merkmalen
des kennzeichnenden Teils dieses Anspruches gelöst.
Durch das Zusammenwirken dieser Arbeitsmittel wird eine maximale Durchbruchspannung und eine
j-, höchst mögliche Arbeitsgeschwindigkeit ohne Anwendung
von PN-Übergängen und ohne jedwede Einschränkung bei der Auswahl der zu verwendenden
Metalle erreicht. Dabei hat die kreisringförmige Elektrode eine andere Bedeutung als bei den Metall-Halb-
iii lciterdioden des Standes der Technik: Sie begrenzt
die Ausbreitung der Raumladungszone durch die Erscheinungen der Oberflächenleitung des Siliziumoxids.
Somit wird die Gesamtkapazität der Struktur vermindert.
r, Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in
der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Schottky-Diode längs einer Ebene, welche deren Symmetrieachse ent-
V) hält,
Fig. 2 eine Darstellung der Verteilung des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden der Schottky-Diode.
Die Schottky-Diode ist aus einer Siliziumsubstrat-
'-,■·, platte großen spezifischen Widerstands, Sin', gebildet,
in die ein Bereich mit kleinerem spezifischen Widerstand, Sin, eindiffundiert ist. Die Aluminiumanode,
die mit den Zeichen A bezeichnet ist, wird über der diffundierten Zone abgelagert und breitet
f,o sich auch über das Substrat aus. Auf derselben Plattenseite
wie die Anode ist auch eine ringförmige Elektrode £7 aus Aluminium abgelagert, die galvanisch
mit der mit dem Zeichen K bezeichneten Kathode verbunden ist, die durch die Goldablagerung auf der
b5 anderen Platten(unter)seite hergestellt wurde. Zwischen
der Anode und der ringförmigen Elektrode auf der Plattenoberfläche befindet sich eine Siliziumdioxidschicht.
Die Funktionsweise der Diode ist folgende: Bei der Polarisation (ζ. B. minus an der Anode und plus an
der Kathode) breitet sieh die Verarmungszonc im Bereich
Sin entlang einer Strecke W1, kleiner als die
gleichartige Entfernung W1 im Bereich .S7/i , aus.
Folglich ist die elektrische Feldstärke im diffundierten Bereich, wo sie den Betrag E1 hat, großer als im Rest,
wie sie den Betrag E-, besitzt, ohne daß eine Intensi vierung (Randeffekt) am Trennungsbereich zwischen
den Bereichen Sin und Sin auftritt. Der Anstieg der Feld-Stärke (Fig. 2) am Anodenrand, wo ein Betrag
/•-',erreicht wird, ist im Verhältnis zu der Feld-Sliirke
niedrigen Betrages E, zu betrachten. Λ", kann auf
einen kleineren Betrag als E1 gebracht werden. (Λ\<
E1).
Die beanspruchte Schottky-Diode weist folgende Vorteile auf:
- Sie besitzt bei großen Spannungen einen gleichförmigen
Durchbruch im Volumen.
- Sie besitzt ein sehr gutes Frequenzverhalten, ohne eine Steigerung der Herstellungskosten zu
erfordern.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Schottky-Diode, die aus einer N-Siliziumsubstratplatte
von großem spezifischem Widerstand besteht, auf die eine kreisförmige Zentralelektrode
als Anode und eine weitere kreisringförmige Elektrode, die mit der Zentralclektrode keine galvanische
Verbindung hat, zur Bildung eines Schutzrings aufgebracht sind, und auf der Unterseite
der Siliziumsubstratplattc eine Kathode angebracht, ist dadurch gekennzeichnet, daß in
der Siliziumsubstratplatte (Sin~) in einem kreisförmigen Bereich (Sin) Danatoren in einer größeren
Konzentration als im Rest der Siliziumsubstratplatte eindiffundiert sind, daß die kreisförmige
Zentral-Elektrode A den diffundierten Bereich (Sin) und auch einen Teil des Rests der
Siliziumsubstratplatte überdeckt und daß die Kathode (K) mit der kreisringförmigen Elektrode
(El) galvanisch verbunden ist.
2. Schottky-Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Siliziumsubstrat-Plattenoberflächc
zwischen der kreisförmigen Zentralelektrode (A) und der kreisringförmigen
Elektrode (E) eine Siliziumdioxidplatte (SiO1)
angeordnet ist.
3. Schottky-Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Zentralelektrode (A) aus
Aluminium die Kathode (K) aus Gold und die ringförmige Elektrode aus Aluminium hergestellt
ist.
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