DE3005301C2 - Varaktor- oder Mischerdiode - Google Patents

Varaktor- oder Mischerdiode

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Klaus Dr. 7101 Untergruppenbach Gillessen
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Telefunken Electronic 7100 Heilbronn GmbH
Telefunken Electronic GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Verringerung des Quantisierungsfehlers. Bei mit einer durch den Quarz (42) vorgegebenen Taktfrequenz digital angesteuerten Klasse-D-Endstufe wird mit Hilfe des Speichers (45), des Multiplexers (43) und des Zählers (40) am Ausgang des Oder-Gliedes (41) ein Impuls erzeugt, welcher mit Hilfe des D-Multiplexers (44) an die als Schalter wirkenden im Gegentakt arbeitenden Transistoren (T ↓1 und T ↓2) der Gegentaktendstufe gelangt. Innerhalb einer Ansteuerperiode (a) wird durch zweimaliges Schließen der Schalter (T ↓1 bzw. T ↓2) während der Zeitdauern (b und d) eine Grob- und Feinbestimmung des Stromendwertes (i ↓L) durchgeführt. Die Erfindung ist anwendbar in Fernseh- oder Datensichtgeräten.

Description

Die Anmeldung betrifft eine Varaktor- oder Mischerdiode aus einem Verbindungs-Halbleiterkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Halbleiteranordnung ist aus der DE-AS 24 36 449 bekannt. Die bekannte Anordnung, bei der der Verbindungshalbieiterkörper aus Gallium-Arsenid besteht und der Metallkontakt der Schottky-Sperrschicht mit einer einen Kontakt bildenden Schicht aus Silber bedeckt ist, ist für den Einbau in ein Gehäuse vorgesehen.
Aus der DE-OS 22 64 126 ist gleichfalls eine Varaktordiode bekannt, deren Halbleiterkörper in einem Teilbereich mesaförmig ausgebildet ist Aus »Physics of Semiconductor Devices«, S. M. Sze, 1969, Seiten 397—398 ist es bekannt, daß Wolfram mit η-leitendem GaAs eine Schottky-Sperrschicht bildet.
Für Tuneranwendungen, beispielsweise für VHF- und UHF-Fernsehtuner werden Kapazitätsvariationsdioden großer Güte verlangt, die bei möglichst großer Kapazitätsvariationsmöglichkeit einen definierten Kennlinienverlauf der Kapazität über der anliegenden Spannung aufweisen. Zur Erzielung einer hohen Güte muß die Diode einen möglichst niedrigen Serienwiderstand aufweisen. Dieser Serienwiderstand setzt sich im wesentlichen aus dem Widerstand der in der Halbleiteranordnung enthaltenden Epitaxieschicht und aus dem Ableitwiderstand zusammen.
Die bekannten Gallium-Arsenid-Schottky-Sperrschichten und ihre Kontakte besitzen eine Temperaturfestigkeit von ca. 4500C. Demzufolge werden diese Dioden auch In Kunststoff vergossen oder in Keramikgehäusen hermetisch versiegelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Varaktor- oder Mischerdiode aus einem Verbindungshalbieiterkörper anzugeben, die mit Hilfe einer einfachen und kostengünstigen Aufbautechnik in ein Gehäuse eingebaut sind, wobei der Gehäuseeinbau eine relativ hohe Temperatur erfordert
Diese Aufgabe wird bei einer Varaktor- oder Mischerdiode der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Varaktor- oder Mischerdiode hat es sich als wesentlich erwiesen, daß aufgrund ihrer Ausgestaltung trotz des hohen Dampfdruckes einer Materialkomponente beim Einschmelzprozeß ein Glasgehäuse verwendet werden kann. Dies ist möglich, weil die Kontaktmaterialien den Formierungstemperaturen standhalten und die Oberfläche des Halbleitermaterials durch eine Glaspassivierungsschicht abgedeckt ist.
Dabei handelt es sich vorzugsweise um Varaktor- oder Mischerdioden aus einem Gallium-Arsenid-Halbleiterkörper. Die Schottky-Sperrschicht bzw. der Kontakt an diese Sperrschicht besteht aus einem temperaturfesten Material bzw. aus einer Schichtenkombination, wobei ausgehend vom Halbleiterkörper die Schichtenfolgen Wolfram-Platin-Wolf ram oder Titan-Wolfram bevorzugt werden. Der Schottky-Kontakt kann außerdem aus Molybdän bestehen. Diese Kontaktmaterialien bzw. Schichtkombinationen halten den Formierungs- bzw. Einschmelztemperaturen beim Einbau der Schottky-Diode in ein Glasgehäuse, die bei 600° C oder darüber liegen, stand.
Auf den Schottky-Kontakt wird vorzugsweise durch galvanische Verstärkung ein dicker Silberkontakt aufgebracht, der den Vorzug hat, daß er mit vielen Metallen nicht mischbar ist. So sind Silber-Molybdän und Silber-Wolfram nicht ineinander löslich. Die bevorzugten sperrschichtbildenden Kontakte setzen sich somit wie folgt zusammen:
n-GaAs- Wolf ram-Platin- Wolfram-Silber
n-GaAs-Ti tan-Wolfram-Silber
n-GaAs-MoIybdän-Silber
Die Varaktordiode wird vorzugsweise i wischen zwei Metallstempeln so angeordnet, daß je ein Diodenkontakt mit einem Metallstempel in Verbindung steht- Danach wird die Gesamtanordnung aus Metallstempeln und Diode in ein Glasröhrchen eingeschmolzen, aus dem die mit den Metallstempeln verbundenen Zuleitungen herausragen.
Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll anhand eines Ausführungsbeispieles noch näher erläutert werden. Die
Fig. 1 zeigt im Schnitt eine für den Einbau in ein Glasgehäuse geeignete Varaktordiode, während in der
F i g. 2 eine perspektivische Außenansicht dieses Bauelementes dargestellt ist In der
F i g. 3 ist eine in das Glasgehäuse eingeschmolzene Varaktordiode dargestellt
Die Fig. 1 zeigt einen mesaförmigen Verbindungshalbleiterkörper 1, der beispielsweise aus n+-leitendem Gallium-Arsenid besteht Der Halbleiterkörper hat aufgrund seiner mesaförmigen Ausbildung gegenüber der Grundfläche abgeschrägte Seitenflächen 11. Diese abgeschrägten Seitenflächen 11, die dem Halbleiterkörper
1 die Form eines Pyramidenstumpfes verleihen, sind auch aus der perspektivischen Darstellung der F i g. 2 ersichtlich.
Der Halbleiterkörper 1 weist beispielsweise eine Dikke von 30 bis 70 μπι auf. An einer Oberflächenseite des Halbleiterkörpers 1 befindet sich ein relativ kleinflächiger Restbereich einer schwach dotierten und durch Epitaxie hergestellten Schicht 3. Bei η+-leitendem Halbleitersubstrat 2 ist diese Epitaxieschicht 3 schwach n-leitend und ca, 0,2—2 μΐη dick. In dem in der F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bedeckt die Epitaxieschicht 3 nur einen kleinen Teil einer Oberflächenseite des Halbleiterkörpers 1 und ist durch einen ringförmigen Graben 7 vom Halbleitersubstrat 2 an der Halbleiteroberfläcne getrennt. Der Graben 7 kann auch durch einen isolierenden, den elektrischen Durchbruch verhindernden Guard-Ring ersetzt werden. Derartige Guard-Ringe werden beispielsweise durch Ionenimplantation von Sauerstoff- oder Chromionen hergestellt, wobei der Metallkontakt der Schottky-Sperrschicht 4 als Implantationsmaske dient Die Epitaxieschicht 3 ist mit dem Metallkontakt der Schottky-Sperrschicht 4 bedeckt.
Der Substratkantakt 8 am Halbleitersubstrat 2 besteht vorzugsweise aus Silber und weist eine Erweiterung 9 auf, die sich über die Seitenflächen 11 des Halbleiterkörpers 1 bis zur gegenüberliegenden Oberflächenseite erstreckt und in der Nähe der Sperrschicht 4 bzw. unmittelbar am Graben 7 oder einem entsprechenden Guard-Ring endet. Diese Kontakterweiterung 9 besteht beispielsweise aus Gold-Germanium und ist ca.
2 — 5 mm dick.
Die Schottky-Sperrschicht 4 und der sich anschließende Metallkontakt an diese Sperrschicht 4 besteht ausgehend vom η-leitenden Gallium-Arsenid-Substrat 2 aus einer 0,1 μηι dicken Wolframschicht, einer 0,03 μηι dicken Platinschicht und aus einer die Platinschicht bedeckenden und gleichfalls 0,1 μίτι dicken Wolframschicht. Diese Schichten werden vorzugsweise in einer Vakuumkammer bei cä; 90° C aufgedampft.
Die Seitenflächen 11 des mesaförmigen Halbleiterkörpers 1, der an diesen Seitenflächen 11 angeordnete Substratkontakt 8 und die mit der Sperrschicht 4 versehene Oberflachenseite werden schließlich noch mit einer ! —5 μπι dicken Glaspassivierungsschicht 6 bedeckt in die mit Hilfe der bekannten MaskJerungs- und Ätztechnik über dem Metallkontakt der Schottky-Sperrschicht 4 eine Öffnung 10 eingebracht wird. In dieser Öffnung wird die Verbindung zum Metallkontakt her gestellt Diese Verbindung besteht beispielsweise aus einer einen Kontakt 5 bildenden Silberschicht die eine pilzförmige Gestalt aufweist und sich durch die Öffnung 10 über Teilbereiche der Glaspassivierungsschicht 6 erstreckt
Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Varaktor- oder Mischerdiode wird gemäß der F i g. 3 in ein Glasgehäuse eingebaut Dieses Gehäuse besteht aus 2 Metallstempeln 14, 15 beispielsweise aus Eisen mit Kupferumhüllung, zwischen denen die Varakterdiode so angeordnet ist, daß der Subtratkontakt 8 mit dem Stempel 14 und der Kontakt 5 mit dem Stempel 15 unmittelbar in elektrisch leitender Verbindung steht Die Gesamtanordnung aus Metallstempeln 14,15 und Varaktordiode wird schließlich in ein Glasröhrchen 16 eingeschmolzen, wobei die Schmelztemperatur bei ca. 600—650° C liegt Mit der Erfindung wird erstmals eine Varaktor- oder Mischerdiode angegeben, die in ein derartiges, aus der sonstigen Diodentechnik bekanntes GIa?gehäuse eingeschmolzen werden kann. Beim Einschmelzen bzw. Formieren des Glasgehäuses entsteht eine hermetische Einkapselung des Halbleiterbauelementes.
Gleichzeitig tritt eine Schrumpfung des Glases auf und die Metallstempel 14, 15 bilden mit den galvanischen Kontakten des Halbleiterbauelementes auf der Vorder- und Rückseite des Halbleiterkörpers 1 eine niederohmige Verbindung.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Varaktor- oder Mischerdiode aus einem Verbindungshalbleiterkörper, der an einer Oberflächenseite einen eine Sperrschicht bildenden pn-übergang oder einen gleichrichtenden Metall-Halbleiterübergang, d. h. eine Schottky-Sperrschicht, und auf der der Sperrschicht gegenüberliegenden Oberflächenseite einen ohmschen Subtraktkontakt aufweist, wobei der Verbindungshalbleiterkörper einen Mesaberg aufweist, an der mit der Sperrschicht versehenen Oberflächenseite mit einer Glaspassivierungsschicht bedeckt und in ein Gehäuse eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungshalbleiterkörper (1) in seiner Gesamtheit mesaförmig ausgebildet ist und daher abgeschrägte Seitenflächen (11) aufweist, daß s:ch der Substratkontakt (8, 9) über die Seitenflächen (11) des Verbindungshalbleiterkörpers (1) bis zu der mit der Sperrschicht (4) versehenen Oberflächenseite erstreckt und im geringen Abstand von der Sperrschicht (4) -endet, daß der Substratkontakt (8,9) an den Seitenflächen (11) und an der die Sperrschicht (4) aufweisenden Oberflächenseite des Verbindungshalbleiterkörpers mit der die gesamte freiliegende Halbleiteroberfläche bedeckenden Glaspassivierungsschicht (6) versehen ist, daß die Diode in ein Glasgehäuse (16) hermetisch eingeschlossen ist, und daß daher die Kontakte der Diode aus einem Material bestehen, das den Formierungstemperaturen beim Einbau der Diode in das Glasgehäuse (16) standhält.
2. Varaktor- oder Mischerdiode nach Anspruch 1, bei der der Verbindungshalbieiterkörper aus GaIIium-Arsenid besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkontakt der Schottky-Sperrschicht (4) ausgehend vom Verhindungshalble tierkörper (1) aus einer Schichtenfolge Wolfram-Platin-Wolfram oder Titan-Wolfram besteht.
3. Varaktor- oder Mischerdiode nach Anspruch 1, bei der der Verbindungshalbieiterkörper aus GaIIium-Arsenid besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkontakt der Schottky-Sperrschicht (4) aus Molybdän besteht.
4. Varaktor- oder Mischerdiode nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Metallkontakt der Schottky-Sperrschicht mit einer einen Kontakt bildenden Schicht aus Silber bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (5) aus Silber pilzförmig über die Glaspassivierungsschicht (6) hinausragt.
5. Varaktor- oder Mischerdiode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode zwischen zwei Metallstempeln (14, 15) so angeordnet ist, daß je ein Kontakt der Diode mit einem Metallstempel in Verbindung steht, und daß die Gesamtanordnung aus Metallstempeln (14, 15) und Diode in das von einem Glasröhrchen gebildete Glasgehäuse (16) eingeschmolzen ist, aus dem mit den Metallsismpeln (14, 15) verbundene Elektrodenzuleitungen ragen.
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