DE2833319C2 - Kapazitätsdiode - Google Patents

Description

verläuft, wobei Ne die Grunddotierungskonzentration der epitaktischen Schicht (2) in Atome -cm-³ ist, Nb die durch die Diffusion der ersten Zone erzeugte Dotierungskonzentration am PN-Übergang (5) in Atome · cm-³, χ der Abstand vom PN-Übergang in um ist, β die Steigung des Diffusionsprofils in cm-', dadurch gekenn-20 zeichnet, daß N₀<24N_E und ßS4 · 10-⁴cm-' ist

2. Kapazitätsdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß /V₀ < 12A/kist

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Die Erfindung betrifft eine Kapazitätsdiode mit einer auf ein Substrat aufgebrachten epitaktischen Schicht vom ersten Leitungstyp, einer darin durch Diffusion erzeugten, erster· Zone vom ersten Leitungstyp und einer weiteren, mit der ersten Zone den PN-Übergang bildenden zweiten Zone vom zweiten Leitungstyp, bei der das Dotierungsprofil in der ersten Zone hinter dem PN-Übergang entsprechend der Beziehung

N(x)" Nee-

verläuft, wobei Ne die Grunddotierungskonzentration der epitaktischen Schicht in Atome · cm~³ ist, N₀ die durch die Diffusion der ersten Zone erzeugte Dotierungskonzentration am PN-Übergang in Atome · cm-³, χ der Abstand vom PN-Übergang innerhalb de«, Halbleiterkörpers in μπι und β die Steigung des Diffusionsprofils in cm-'. Eine solche Kapazitätsdiode ist aus der US-PS 38 78 001 bekannt

Werden solche Kapazitätsdioden wie üblich als Abstimmdioden in Parallelschwingkreisen verwendet so wird wegen der nicht-linearen Kennlinie der Diode die Resonanzkurve des Schwingkreises verformt

Dieser Effekt ist in Valvo-Berichte, Band XVII, Heft 7 S. 97—107 (insbesondere S. 99—101), beschrieben. Daraus ergibt sich, daß bei der Aussteuerung der Kapazitätsdiode im Schwingkreis mit der Spannung Δ U eine Abweichung von der Resonanzfrequenz / von

—ρ auftritt

Diese störende Frequenzabweichung hat bei einer Kapazitätsdiode nach dem Stand der Technik z. B. den in F i g. 1 gezeigten Verlauf. Diese Frequenzabweichung nimmt also verhältnismäßig große, und — was besonders störend ist — sowohl positive als auch negative Werte an.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Kapazitätsdiode der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Frequenzabweichung im Aussteuerbereich der Diode so gering wie möglich wird und dabei nur ein Vorzeichen annimmt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kapazitätsdiode der eingangs genannten Art so ausgebildet wird, daß No ^ 24M?ist

Dadurch wird auf einfache Weise erreicht, daß im Aussteuerbereich der Diode die Frequenzabweichung nur ein Vorzeichen annimmt und nur einen geringen Betrag aufweist

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann Νο<\2Νε gewählt werden. Dies hat den Vorteil, daß dann die Frequenzabweichung im Aussteuerbereish der Diode monoton fallend ist

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigt

Fi g. 1 den Verlauf der prozentualen Frequenzabweichung in Abhängigkeit von der angelegten Spannung bei einer Kapazitätsdiode nach dem Stand der Technik,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine Kapazitätsdiode,

Fig.3 den Verlauf des Dotierungsprofüs der Kapazitätsdiode nach F i g. 2 und

Fi g. 4 den Verlauf der prozentualen Frequenzabweichung bei einer Kapazitätsdiode gemäß den F i g. 2 und 3.

F i g. 1 zeigt, wie bereits erläutert den Verlauf der

prozentualen Frequenzabweichung— bei einer Kapazitätsdiode entsprechend dem Stand der Technik. Wie der Verlauf dieser Kurve erkennen läßt nimmt die Frequenzabweichung nicht nur weit über 1% liegende Werte an, sondern ändert auch — was in der praktischen Anwendung solcher Kapazitätsdioden sehr störend ist — ihr Vorzeichen.

Fig.2 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch eine Kapazitätsdiode der hier betrachteten Art Der die Diode bildende Halbleiterkörper 1 besteht aus einem Substrat eines ersten Leitungstyps, auf den eine epitaktische Schicht 2 des gleichen Leitungstyps, jedoch geringerer Dotierungskonzentration aufgewachsen ist In die epitaktische Schicht 2 ist von ihrer Oberfläche her eine erste Z'<ne 3, ebenfalls des ersten Leitungstyps eindiffundiert Schließlich ist in den Halbleiterkörper, ebenfalls von der Oberfläche der epitaktischen Schicht her, eine zweite Zone 4 des zweiten Leitungstyps eindiffundiert, die in ihrer Fläche die erste Zone 3 überdeckt sich aber weniger tief als diese in die epitaktische Schicht 2 erstreckt so daß sie mit der ersten Zone 3 den die eigentliche Kapazitätsdiode darstellenden PN-Übergang 5 bildet

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ausgegangen von einem N-leitenden Siliciumsubstrat mit einem spezifischen Widerstand von 2 ■ ΙΟ-³ Ohm cm. Auf dieses Substrat wird die epitaktische Schicht 2 mit einer Dicke von 5,2 μπι und einem spezifischen Widerstand von 1,17 Ohm cm, d.h. einer Dotierungskonzentration von Afc— 4,5 · 10^l5cm-³ aufgewachsen.

In dieser epitaktischen Schicht wird dann über eine Fläche von 192 μηι χ 192 μπι die Zone 3 mit einer Oberflächenkonzentration von .V₀-1,08 · 10+¹⁷cm-^J bis zu einer Tiefe von 1,4 μΐη eindiffundiert

Anschließend wird, ausgehend von einer Oberfläche von 198 μπι χ 198 μπι die P-Ieitende Zone 4 ausgehend von einer Oberflächenkonzentration von 4 · 10²⁰Cm-³ bis zu einer Tiefe von 03 μπι eindiffundiert

Die so hergestellte Kapazitätsdiode wird dann durch Aufbringen von Metallschichten 6 und 7 kontaktiert und in ein geeignetes Gehäuse eingebracht

Das Störstellenprofil N(x), d. h. der Dotierungskon-

zentrationsverlauf, hat dabei den in F i g. 3 dargestellten Verlauf, d.h. der Faktor β der oben gegebenen Beziehung

N_x=No- e-ß'+Νε

hat den Wert 3,70 ■ 10~⁴ cm-', χ ist dabei der Abstand vom PN-Übergang.

Bei diesem Wen von β und einem sich aus den obengenannten Werten ergebenden Verhältnis von No zu Ne von 24 ergibt sich der in F i g. 4 dargestellte Verlauf der Frequenzabweichung, aus dem hervorgeht, daß bei einer so bemessenen Diode die Frequenzabweichung nur ein Vorzeichen annimmt (sie bleibt negativ)

und ihr Betrag innerhalb der praktischen Aussteuergrenzen der Dioden einen Wert von 0,5% nicht übersteigt

Ähnliche Verhältnisse ergeben sich, wenn das Störstellenprofil so bemessen wird, daß das Verhältnis von No zu Ncandere Werte kleiner als 24 annimmt

Der sich in der Kurve gemäß Fig.4 zeigende Wiederanstieg des Betrages der Frequenzabweichung bei höheren Spannungen wäre grundsätzlich vermeidbar, ist aber zurückzuführen auf den Wiederanstieg des Dotierungsprofils, wie er aus der F i g. 3 ersichtlich ist, der gewählt werden muß, um der Kapazitätsdiode einen möglichst niedrigen Serienwiderstand zu geben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Kapazitätsdiode mit einem Halbleiterkörper (1) mit einer auf ein Substrat aufgebrachten epitaktischen Schicht (2) vom ersten Leitungstyp, einer darin durch Diffusion erzeugten ersten Zone (3) vom ebenfalls ersten Leitungstyp und einer weiteren, mit der ersten Zone Ober PN-Übergang (5) bildenden zweiten Zone (4) vom zweiten Leitungstyp, bei der das Dotierungsprofil in der ersten Zone hinter dem ι ο PN-Übergang entsprechend der Beziehung