DE2452209C3

DE2452209C3 - Metall-Halbleiterdiode

Info

Publication number: DE2452209C3
Application number: DE19742452209
Authority: DE
Inventors: Adrian Dipl.-Ing. Bukarest Rusu
Original assignee: INSTITUTUL DE CERCETARI PENTRU COMPONENTE ELECTRONICE BUKAREST
Current assignee: INSTITUTUL DE CERCETARI PENTRU COMPONENTE ELECTRONICE BUKAREST
Priority date: 1973-12-05
Filing date: 1974-11-04
Publication date: 1979-01-25
Also published as: DE2452209A1; DE2452209B2; RO60829A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schottky-Diode nach dem Oberbegriff des Anspruches J.

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 kieine 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 3760241 und der Literaturstelle »Solid-State Electronics« vorgestellten Schottky-Dioden befindet sich _Μ 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 reduzieren 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.

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 erreicht.

In der Literaturstelle »IEEE Transactions on Electron Devices«, 1969, Seite 58-63 ist beschrieben, wie eine maximale Durchbruchspannung durch Anwendung eines Abstandringes verwirklicht wird. Dieser 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 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 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 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-Halbleiterdioden des Standes der Technik: Sie begrenzt die Ausbreitung der Raumladungszone durch die Erscheinungen der Oberflächenleitung des Siliziumoxids. Somit wird die Gesamtkapazität der Struktur vermindert.

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, v-elche deren Symmetrieachse enthält,

Fig. 2 eine Darstellung der Verteilung des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden der Schottky-Diode.

Die Schottky-Diode ist aus einer Siliziumsubstratplatte 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 sich auch über das Substrat aus. Auf derselben Plattenseite wie die Anode ist auch eine ringförmige Elektrode EI aus Aluminium abgelagert, die galvanisch mit der mit dem Zeichen K bezeichneten Kathode verbunden ist, die durch die Goldablagerung auf der 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 (z. B, minus an der Anode und plus an der Kathode) breitet sich die Verarmungszone im Bereich Sin entlang einer Strecke H^₁, kleiner als die gleichartige Entfernung W₁ im Bereich Sin', aus. Folglich ist die elektrische Feldstärke im diffundierten Bereich, wo sie den Betrag E, hat, größer als im Rest, wie sie den Betrag E₂ beshzt, ohne daß eine Intensivierung (Randeffekt) am Trennungsbereich zwischen den Bereichen Sin' und Sin auftritt. Der Anstieg der Feld-Stärke (Fig. 2) am Anodenrand, wo ein Betrag

Ei erreicht wird, ist im Verhältnis zu der Feld-Siiirke niedrigen Betrages E₁ zu betrachten. E₁ kann auf einen kleineren Betrag als E_x gebracht werden (E₁ < 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

Patentansprüche;

1. Schottky-Diode, die aus einer N-Siliziumsubstratplatte von großem spezifischem Widerstand besteht, auf die eine kreisförmige Zentralelektrode als Anode und eine weitere krejsringl'örmige Elektrode, die mit der Zentralelektrode keine galvanische Verbindung hat, zur Bildung eines Schutzrings aufgebracht sind, und auf der Unterseite der Siliziumsubstratplatte eine Kathode angebracht, ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Siliziumsubstratplatte {Sin') in einem kreisförmigen Bereich (Sin) Donatoren in einet größeren Konzentration als im Rest der Siliziumsub- ^|5 stratplatte 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) «»it der kreisringförmigen Elektrode (E!) galvanisch verbunden ist.

2. Schottky-Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Siliziumsubstrat-Plattenoberfläche zwischen der kreisförmigen Zentralelektrode (A) und der kreisringförmigen Elektrode (E) eine Siliziumdioxidplatte (5/O₂) 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.