DE3421482A1 - Schottky-diode mit integriertem rc-glied - Google Patents
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Description
- Schottky-Diode mit integriertem RC-Glied
- Die Erfindung betrifft eine Schottky-Diode mit Beam-Lead-Struktur, bestehend aus einer hochdotierten Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps und einer schwächer dotierten Halbleiterschicht desselben ersten Leitungstyps, bei der mindestens ein Bereich der schwächer dotierten Halbleiterschicht mit mindestens einem ersten Kontakt, einem Schottky-Kontakt, und mindestens ein Bereich der hochdotierten Halbleiterschicht mit mindestens einem zweiten Kontakt versehen ist.
- Dioden für hohe Frequenzen werden zur Erhöhung der zu verarbeitenden Hochfrequenzleistung häufig hintereinandergeschaltet. Eine derartige Diodenanordnung, insbesondere Schottky-Diodenanordnung, weist jedoch als Folge der zusätzlichen Serienwiderstände dieser Dioden eine verringerte Empfindlichkeit und ein höheres Rauschen auf.
- Diese Nachteile sind besonders gravierend bei der Verarbeitung kleiner Hochfrequenzleistung.
- Eine Anordnung für in Reihe geschaltete Halbleiterbauelemente, insbesondere Dioden in planarer Form,ist in der DE-OS 50 41 252 beschrieben.
- Mit derartigen Anordnungen können zwar hohe Leistungen verarbeitet werden; die Verarbeitung von kleinen Leistungen bereiten jedoch wegen des hohen Rauschens und der sich daraus ergebenden geringeren Empfindlichkeit große Schwierigkeiten.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schottky-Diode für Hochfrequenzleistungen in planarer Bauweise anzugeben, die so gestaltet ist, daß sie ohne Hintereinanderschaltung von mehreren Dioden eine Verarbeitung von Leistungen höherer und niederer Intensität bei guter Empfindlichkeit im gesamten Intensitätsbereich zuläßt.
- Diese Aufgabe wird für eine Schottky-Diode der eingangs genannten Art durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Durch die Anbringung eines mit der Schottky-Diode in Reihe geschalteten RC-Gliedes wird eine Erhöhung des Dynamikbereichs von Schottky-Dioden erreicht, so daß Hochfrequenzsignale sowohl hoher als auch kleiner Intensität mit annähern gleicher Empfindlichkeit verarbeitet werden können. Notwendig für die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Schottky-Diode mit einem RC-Glied ist, daß die Schottky-Diode eine definierte Durchbruchspannung aufweist, was durch den Schutzring der Schottky-Diode sichergestellt wird. Die Maßnahme, das RC-Glied in integrierter Form anzubringen, hat Vorteile für die Serienfertigung und die planare Struktur derartiger Schottky-Dioden. Auf den Vorteil der Integration des RC-gliedes kann bei der Herstellung größerer Strukturen, wie Schottky- Paaren, Schottky-Ringen oder Schottky-Brücken nicht verzichtet werden, da es bei derartigen Strukturen auf eine hohe Symmetrie in den Bauelementparametern entscheiden ankommt.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Schottky-Diode sowie deren vorteilhafte Verwendung und Herstellung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Besondere Vorteile der erfindungsgemäßen Schottky-Diode beschreiben die Ansprüche 8 bis 10 1weil durch diese Maßnahmen eine Optimierung des RC-Gliedes für verschiedene Einsatzbereiche der erfindungsgemäßen Schottky-Diode sichergestellt wird.
- Durch die Maßnahmen nach den Ansprüchen 11 und 12 sind erfindungsgemäße Schottky-Dioden bereits bei niedrigen Hochfrequenzleistungen funktionsfähig. Solche Schottky-Dioden sind deshalb in einem großen Intensitätsbereich anwendbar und weisen somit einen besonders hohen Dynamikbereich auf.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen und an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
- Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Schottky-Diode Fig. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schottky-Diode längs der strichpuktierten Linie II-II aus Fig. 1 Fig. 5 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schottky-Diode längs der strichpunktierten Linie III-III aus Fig. 1 Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Schottky-Diode 1 mit einem Beam-Lead-Kontakt 2, der an einer Stelle unter diesem Kontakt einen in der Draufsicht nicht sichtbaren1 deshalb strichliert angedeutetenlSchottky-Kontakt 4 aufweist, der von einem ebenfalls nicht sichtbaren und ebenfalls strichliert angedeuteten Schutzring 5 umgeben ist. Unterhalb des zweiten Beam-Lead-Kontakts 3 ist ein Widerstand 6 angebracht, angedeutet, durch den strichliert umrandeten Bereich 6 Außerdem ist eine Kapazität angebracht, die sich hauptsächlich im strichliert angedeuteten Bereich 7 unterhalb des Beam-Lead-Kontaktes 3 erstreckt. Innerhalb des Bereich 6 ist ein Bereich 8 wiederum strichliert eingezeichnet, der den Bereich der Durchkontaktierung vom Widerstandbereich 6 in das darunterliegende Substrat andeutet. Der strichliert eingezeichnete Bereich 9 deutet den Kontaktbereich zwischen Beam-Lead-Kontakt 3 und dem Widerstandsbereich 6 an.
- Fig. 2 zeigt ein Schnitt einer erfindungsgemäßen Schottky-Diode nach Fig. 1 längs der strichpunktierten Linie II-II Die erfindungsgemäße Schottky-Diode 1 besteht aus einem Substrat 10, das z B. aus n+-dotiertem Silicium bestehen kann. Auf dem Substrat 10 ist eine schwächerdotierte Halbleiterschicht 11 des gleichen Leistungstyps z.B. eine n-dotierte Siliciumschicht 11 abgeschieden. In die schwächer dotierte Halbleiterschicht 11 sind der Bereich 6 als Widerstandsbereich und der Schutzring 5 eingebracht. Der Schutzring 5 weist einen Leitungstyp auf, der dem Leitungstyp der schwächer dotierten Halbleiterschicht, in die er eingebracht ist entgegengerichtet ist. Im Beispiel der beschriebenen Siliciumdiode ist der Schutzring p-dotiert. Der Widerstandsbereich 6 kann die gleiche Dotierung wie der Schutzring 5 aufweisen. Schutzring und Widerstand können mittels Diffusion oder Implantation eingebracht werden. Die Implantation ist jedoch besonders vorteilhaft, da bei der Implantation über die Strahlenergie und-Dosis die Implantationstiefe und die Dotierungskonzentration variiert werden können, wodurch bei der Schottky-Diode über den Schutzring die Durchbruchspannung variiert werden kann und am Widerstandsbereich der Widerstandswert variiert werden kann. Beide Maßnahmen sind für die Optimierung hiernach gefertigter Schottky-Dioden wichtig. Außerdem lassen sich mittels Implantation der Widerstandsbereich 6 und der Schutzring 5 sehr genau und reproduzierbar lokalisieren. Die schwächer dotierte Halbleiterschicht 11 ist im Bereich 7 durch eine Absenkung dieses Bereich bis in den Substratbereich 10 entfernt. Über die gesamte Halbleiteroberfläche mit Ausnahme des Bereichs am Schottky-Kontakt 4 und des Bereichs 9 aus Fig. 1 ist eine dielektrische Schicht 12 abgeschieden, die aus Siliciumnitrid ( Si3N4) oder Siliciumdioxid (SiO2) oder Aluminiumoxid (Al203) besteht. Die dielektrische Schicht 12 kann außerhalb des Bereichs 7 mit einer Passivierungsschicht 13, z.B. bestehend aus Siliciumnitrid (Si3N4) und/oder aus Siliciumoxid (SiO2) verstärkt sein.
- Zur Bildung des Schottky-Kontaktes 4 kann zur Erlangung eines großen Dynamikbereichs und bei Verwendung von Silicium als Halbleitermaterial eine auf Silicium abgeschiedene Titanschicht verwendet werden, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Der Schottky-Kontakt 4 wird von dem ersten Kontakt 2, einem Beam-Lead-Kontakt überlagert. Die dielektrische Schicht 12 im Bereich 7 sowie die mit der Passivierungsschicht 13 verstärkte dielektische Schicht 12 oberhalb des Widerstandsbereichs 6 wird von dem zweiten Kontakt 3 ebenfalls ein Beam-Lead-Kontakt, überlagert. Im Bereich 7 bilden das Substrat 10 und der zweite Kontakt 3 mit der dielektrischen Zwischenschicht 12 die Kapazität des integrierten RC-Gliedes, während der Widerstandsbereich 6,der im Bereich 8 aus Fig. 1 mit dem Substrat 10 kontaktiert ist und im Bereich 9 aus Fig. 1 mit dem zweiten Kontakt 3 elektrisch leitend verbunden ist1 den Widerstand 6 des RC-Gliedes bildet. Schließlich ist in Fig.
- 2 noch ein Isolatorbereich 14 dargestellt, der von der Halbleiteroberfläche durch das Substrat durchreicht und zur mechanischen Stabilisierung des Beam-Lead-Kontaktes 2 bei geringer parasitärer Kapazität dient.
- Fig. 3 zeigt einen Schnitt einer erfindungsgemäßen Schottky-Diode längs der strichpunktierten Linie III-III aus Fig. 1 und dient zur Verdeutlichung der Kontaktbereiche 8 und 9 des Widerstandes 6. Gleiche Gegenstände der vorhergehenden Figuren sind mit gleichen Ziffern belegt und werden nicht nochmals erläutert. Die Figur zeigt, daß der zweite Kontakt 3 im Bereich 9 den Widerstandsbereich 6 kontaktiertswährend.der Bereich 8 einen Kontakt zwischen Widerstandsbereich 6 und Substrat 10 herstellt.
- Zur Herstellung von erfindungsgemäßen Schottky-Dioden wird auf eine hochdotierte Halbleiterschicht 10 eines ersten Leitungstyps, die gleichzeitig das Halbleitersubstrat bilden kann, eine schwächer dotierte Halbleiterschicht 11 von gleichem Leitungstyp aufgebracht. In bestimmte vorgegebenen Bereiche der schwächer dotierten Halbleiterschicht 11 werden Bereiche eines zweiten Leitungstyps,der dem ersten Leitungstyp entgegengerichtet ist eingebracht, wodurch die Bereiche der integrierten Widerstände 6 und Schutzringe 5 gleichzeitig oder zeitlich nacheinander hergestellt werden können. Dabei ist es technisch üblich und vorteilhaft die hochdotierte Halbleiterschicht 10 n+-dotiert, die schwächer dotierte Halbleiterschicht 11 n-dotiert und Schutzringe 5 und Widerstände 6 p-dotiert zu gestalten. Danach wird je ein leitender elektrischer Anschluß zwischen den Widerständen 6 und der hochdotierten Schicht 10 dadurch hergestellt, daß an jedem Widerstand 6 jeweils eine Lochätzung zur hochdotierten Halbleiterschicht 10 durchgeführt wird und daß die entstandene Öffnung z.B. mit einer Metallsilicidschicht, insbesondere mit einer Palladiumsilicid ( PdSi2) oder einer Titansilicidschicht ( TiSi2), ausgefüllt wird.
- Danach wird in der schwächer dotierten Halbleiterschicht 11 im Bereich 7 eine Mulde, die Substratmulde, z.B. mittels Ätzen hergestellt. Die Substratmulde ist bis in die hochdotierte Halbleiterschicht 10 abgesenkt. Danach wird ganzflächig eine dielektrische Schicht 12 mit vorgegebener Dielektrizitätskonstante, z.B. bestehend aus Siliciumdioxid (SiO2) oder Siliciumnitrid (Si3&4) oder Aluminiumoxid (Al203) ganzflächig über die gesamte Halbleiteroberfläche aufgebracht, so daß auch der Bereich 7 des Substratkontaktes mit der dielektrischen Schicht 12 abgedeckt wird.
- Danach kann die Passivierungsschicht 13 über der dielektrischen Schicht 12 außerhalb des Bereichs 7, in dem die Substratmulde angebracht ist, abgeschieden werden. Die Passivierungsschicht kann aus Siliciumoxid (SiO2) oder Siliciumnitrid (Si3N4) bestehen.Nachfolgend wird die dielektrische Schicht 12 und die Passivierungsschicht 13 in den Bereichen des Schottky-Kontaktes 4 und im Bereich 9 dem Bereich des elektrisch leitenden Anschlusses zwischen Widerstand 6 und zweitem Kontakt 3 entfernt. Nachfolgend wird an den Stellen des Schottky- Kontaktes 4 eine Schottky-Metallisierung aufgebracht. Gleichzeitig mit der Schottky-Metallisierung oder danach kann eine weitere Metalisierung zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen dem Widerstand 6 und dem zweiten Kontakt 3 aufgebracht werden. Bei Verwendung von Silicium als Halbleitermaterial wird vorteilhaft Titan als Schottky-Metall verwendet. Die Barierrenhöhe eines solchen Schottky-Kontaktes ist vorteilhaft niedrig, so daß eine derartige Schottky-Diode schon bei sehr niedrigen Hochfrequenzleistungen voll funktionsfähig ist. Danach werden die ersten Kontakte 2 und die zweiten Kontakte 3, z.B. bestehend aus Titan, Platin, Gold (TiPtAu) mit Gold als galvanisch verstärkter Schicht,auf der Halbleiteroberfläche angebracht.
- 18 Patentansprüche 3 Figuren - L e e r s e i t e -
Claims (2)
- Patentansprüche Schotky-Diode mit Beam-Lead-Struktur bestehend aus einer hochdotierten Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps und einer schwächer dotierten Halbleiterschicht desselben ersten Leitungstyps,bei der mindestens ein Bereich der schwächer dotierten Halbleiterschicht mit mindestens einem ersten Kontakt, einem Schottky-Kontakt, und mindestens ein Bereich der hochdotierten Halbleiterschicht mit mindestens einem zweiten Kontakt versehen ist, da d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß die Schottky-Diode (1) in der Weise mit einem integrierten RC-Glied in Reihe geschaltet ist, daß zwischen dem zweiten Kontakt (3) und der hochdotierten Halbleiterschicht (10) eine dielektrische Schicht (12) angebracht ist und daß mindestens ein ohmscher integrierter Widerstand (6) so angebracht ist, daß ein Anschluß des Widerstandes (6) mit der hochdotierten Halbleiterschicht (10) elektrisch leitend verbunden ist, während der andere Anschluß des Widerstandes (6) mit dem zweiten Kontakt (3) elektrisch leitend verbunden ist und daß die Schottky-Diode (1) einen Schutzring (5) aufweist.
- 2. Schottky-Diode nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Widerstand (6) in Form eines dotierten Bereichs eines zweiten Leitungstyps,der dem ersten Leitungstyp entgegengerichtet ist, in die schwächer dotierte Halbleiterschicht (11) des ersten Leitungstyps eingebracht ist.5. Schottky-Diode nach Anspruch 1 und/oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h ne t, daß der Schutzring (5) und der Widerstand (6) eine Dotierung des gleichen Leitungstyps aufweisen.4. Schottky-Diode nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t, daß der Schutzring (5) und der Widerstand (6) eine gleiche Dotierungskonzentration aufweisen.5. Schottky-Diode nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Schutzring (5) und der Widerstand (6) aus implatierten Halbleiterbereichen bestehen.6. Schottky-Diode nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schottky-Diode (1) aus Galliumarsenid, Indiumphosphid, Germanium oder Silicium besteht.7. Schottky-Diode nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die hochdotierte Halbleiterschicht (10) n+-leitend die schwächer dotierte Halbleiterschicht (11) n-leitend und der Widerstand (6) p-leitend sind.8. Schottky-Diode nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei vorgegebener Betriebsfrequenz und Durchbruchspannung der Schottky-Diode (1) eine Optimierung des RC-Gliedes vorgenommen wird durch eine geeignete Wahl der dielektrischen Schicht (12) hinsichtlich Dielektrizitätskonstante und Schichtdicke sowie durch eine geeignete Wahl der Dotierungskonzentration des Widerstandes (6).9. Schottky-Diode nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die dielektrische Schicht (12) aus Siliciumnitrid (Si3N4) oder Siliciumdioxid (Si02) oder Alumiumoxid (Al203) besteht.10. Schottky-Diode nach Anspruch 8 und 9, d a du r ch g e k e n n z e i c h n e t, daß bei der Verwendung von Siliciumnitrid (Si5N4) als dielektrische Schicht (12) die Schichtdicke 50 nm bis 100 nm, insbesondere 100 nm, beträgt und daß bei Verwendung von Siliciumdioxid (Si02) die Schichtdicke 50 nm bis 150 nm, insbesondere 80 nm, beträgt.11. Schottky-Diode nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Schottky-Kontakt (4) ein Metall mit möglichst niedriger Barrierenhöhe verwendet wird.12. Schottky-Diode nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z ei c h n et, daß bei der Verwendung von Silicium als Halbleitermaterial Titan als Schottky-Kontakt (4) verwendet wird.13. Schottky-Diode nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, da d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß der elektrisch leitende Anschluß des Widerstandes (6) mit der hochdotierten Halbleiterschicht (10), der Bereich (8), aus einer in den Widerstand (6) und die Halbleiterschichten (11) und (12) eingebrachten Öffnung besteht, die mit einer Palladiumsilicidschicht (PdS2) oder einer Titansilicidschicht (TiSi2) angefüllt ist.14. Schotttky-Diode nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n et, daß die dielektrische Schicht (12) außerhalb eines Bereiches (7) mit einer Passivierungsschicht (13) verstärkt ist.15. Verwendung der Schottky-Diode nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß mehrere Schottky-Dioden (1) zu Schottky-Strukturen zusammengeschaltet sind.16. Verwendung der Schottky-Diode nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schottky-Strukturen aus Schottky-Paaren und/oder Schottkyringen und/oder Schottky-Brücken bestehen.17. Verfahren zur Herstellung einer Schottky-Diode nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, da d u r c h g e ke n n z e i c h n e t, daß auf eine hochdotierte Halbleiterschicht (10) eines ersten Leitungstyps eine schwächer dotierte Halbleiterschicht (11) desselben Leitungstyps aufgebracht wird, daß in bestimmte vorgegebene Bereiche der schwächer dotierten Halbleiterschicht (11) dotierte Bereiche eines zweiten Leitungstypslder dem ersten Leitungstyp entgegen gerichtet ist, zur Bildung von mindestens einem integrierten Widerstand (6) und einem Schutzring (5) gleichzeitig oder zeitlich nacheinander eingebracht werden, daß danach je ein leitender elektrischer Anschluß zwischen jedem in die schwächer dotierte Halbleiterschicht (11) eingebrachten Widerstand (6) und der hochdotierten Halbleiterschicht (10) hergestellt wird, daß danach in die schwächer dotierte Halbleiterschicht (11) im Bereich (7) eine Mulde, die Subtratmulde, ange- bracht wird, die bis in die hochdotierte Halbleiterschicht (10) reicht, daß danach ganzflächig eine dielektrische Schicht (12) mit vorgegebener Dielektrizitätskonstante und in einer vorgegebenen Schichtdicke über die gesamte Halbleiteroberfläche aufgebracht wird, so daß auch der Bereich (7) des Substratkontakts mit der dielektrischen Schicht (12) abgedeckt wird, daß nachfolgend eine Passivierungsschicht (13) über der dielektrischen Schicht (12) außerhalb des Bereichs (7) aufgebracht werden kann, daß nachfolgend die dielektrische Schicht (12) und die Passivierungsschicht (13) im Bereich des Schottky-Kontaktes (4) und im Bereich (9),dem Bereich des elektrisch leitenden Anschlusses zwischen Widerstand (6) und zweitem Kontakt (5), entfernt wird, daß nachfolgend an den Stellen des Schottky-Kontaktes (4) eine Schottky-Metallisierung aufgebracht wird und daß die Schottky-Metallisierung oder eine weitere Metallisierung zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen Widerstand (6) und zweiten Kontakt (3) aufgebracht werden kann, daß die letztgenannten Metallisierungen gleichzeitig oder nacheinander vorgenommen werden können, daß danach der erste Kontakt (2) und der zweite Kontakt (5) als Beam-Lead-Metallisierung angebracht werden.18. Verfahren nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die schwächer dotierte Halbleiterschicht (11) epitaktisch auf der hochdotierten Halbleiterschicht (10) abgeschieden wird und daß der Widerstand (6) und/oder der Schutzring (5) mittels Implantation in die schwächer dotierte Halbleiterschicht (11) eingebracht werden.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843421482 DE3421482A1 (de) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | Schottky-diode mit integriertem rc-glied |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843421482 DE3421482A1 (de) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | Schottky-diode mit integriertem rc-glied |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3421482A1 true DE3421482A1 (de) | 1985-12-12 |
Family
ID=6237990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19843421482 Withdrawn DE3421482A1 (de) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | Schottky-diode mit integriertem rc-glied |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3421482A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2647964A1 (fr) * | 1989-06-06 | 1990-12-07 | Thomson Csf | Composant a faible capacite en puce, notamment diode pin en puce |
| US6037646A (en) * | 1996-05-13 | 2000-03-14 | Trw Inc. | High-frequency GaAs substrate based schottky barrier diodes |
-
1984
- 1984-06-08 DE DE19843421482 patent/DE3421482A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2647964A1 (fr) * | 1989-06-06 | 1990-12-07 | Thomson Csf | Composant a faible capacite en puce, notamment diode pin en puce |
| EP0402188A1 (de) * | 1989-06-06 | 1990-12-12 | Thomson-Csf | Chip-Baustein niedriger Kapazität, insbesondere PIN-Chip-Diode |
| US6037646A (en) * | 1996-05-13 | 2000-03-14 | Trw Inc. | High-frequency GaAs substrate based schottky barrier diodes |
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