DE3829543A1 - Verfahren zum herstellen einer halbleiterdiode mit veraenderbarer kapazitaet - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer halbleiterdiode mit veraenderbarer kapazitaet

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterdiode mit veränderbarer Kapazität nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Diode ist für die Abstimmung elektronischer Schwingkreise geeignet. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, mit dem das Profil der Störstellenkonzentration der Diode in Abhängigkeit von der Schichttiefe unterhalb der Oberfläche der Diode leicht gesteuert werden kann.
Halbleiterdioden mit veränderbarer Kapazität werden zunehmend häufiger zur Abstimmung elektronischer Schwingkreise benutzt. Es besteht dabei herkömmlicherweise eine Nachfrage nach derartigen Halbleiterdioden mit einem großen Spannungsbereich für die Abstimmung. Wenn bei derartigen Halbleiterdioden mit veränderbarer Kapazität die Potentialdifferenz an der Grenzschicht mit der Sperrspannung ansteigt, tendiert die Verarmungszone zu einer Verbreiterung der Verteilung der Störstellenkonzentration in der Halbleiterschicht. Um eine derartige Halbleiterdiode mit veränderbarer Kapazität mit großem Abstimmbereich zu schaffen, war es bisher üblich, die Störstellenkonzentration in demjenigen Bereich der Halbleiterschicht, in dem die Verbreiterung der Verarmungszone auftritt, derart zu steuern, daß sie eine angenäherte Gauss′sche Verteilung hat, so daß sie weich mit der Ausdehnung der Verarmungszone entsprechend der angelegten Spannung graduell abnimmt. Es bestehen neuerdings jedoch auch Forderungen nach Halbleiterdioden mit veränderbarer Kapazität, die derart aufgebaut sind, daß sich ein großer Variationsbereich für die Änderung der Verarmungszone in Abhängigkeit von einem verhältnismäßig kleinen Variationsbereich der angelegten Sperrspannung ergibt, wobei jedoch genügend veränderbare Kapazität für die Abstimmung zur Verfügung stehen soll.
Ein herkömmliches Verfahren zum Herstellen von Halbleiterdioden mit veränderbarer Kapazität wird unter Bezugnahme auf das Diagramm der Fig. 1 erläutert, das die Abhängigkeit der auf der Abszisse aufgetragenen Schichttiefe Xi von der auf der Ordinate im halblogarithmischen Maßstab aufgetragenen Störstellenkonzentration C zeigt.
Die gestrichelte Linie (10) in Fig. 1 repräsentiert eine Halbleiterschicht mit N⁺-Leitfähigkeit, die durch einen Ionen- Implantationsvorgang hergestellt wurde. In der Halbleiterschicht mit N⁺-Leitfähigkeit ist eine Halbleiterschicht mit einer P⁺-Leitfähigkeit ebenfalls mittels eines Ionen-Implantationsvorgangs ausgebildet. Deren Profil der Störstellenkonzentration ist durch die ausgezogene Kurve (11) dargestellt. Auf diese Weise wird zwischen der N⁺- und der P⁺-leitenden Schicht eine PN-Grenzschicht J gebildet und dadurch die Diode mit veränderbarer Kapazität hergestellt. Die Störstellenkonzentration der N⁺-leitenden Halbleiterschicht verläuft entsprechend der Kurve (12) und nimmt - von der PN-Grenzschicht abgesehen - langsam ab. Dabei ist es üblich, daß die Kurve (12) ein Profil für die Störstellenkonzentration aufweist, das einer Gauss′schen Verteilung in Annäherung an die Kurve (10) entspricht. Die in Fig. 1 mit (13) bezeichnete Zone entspricht einer Epitaxialschicht, wogegen die mit (14) bezeichnete Zone dem Substrat der Halbleiterdiode zugeordnet ist.
Der Verlauf der Störstellenkonzentration in der N⁺-leitenden Halbleiterschicht folgt jedoch mit Ausnahme eines Bereichs um die PN-Grenzschicht J der nachfolgend angegebenen Beziehung:
Ai < Ai + 1,
wobei von der Annahme ausgegangen wird, daß die Störstellenkonzentration am höchsten Punkt der Kurve A 1 und in nachfolgenden Punkten A 2, A 3, . . . , Ai, Ai + 1, . . . n ist. Der Verlauf der Störstellenkonzentration im Bereich A 1, A 2, A 3 entspricht angenähert einer Gauss′schen Verteilung und tendiert dazu auszuklingen. Dieses Ausklingen wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert, die die Abhängigkeit zwischen der angelegten Sperrspannung und der Kapazität im halblogarithmischen Maßstab darstellt.
Die Kurve (1) in Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit zwischen der angelegten Sperrspannung und der Kapazitätsänderung entlang einer durch eine umgekehrte S-Form angenäherten Kurve, die dem Profil der Störstellenverteilung entspricht. Es ergibt sich daraus, daß die Änderung nicht linear von der maximalen Störstellenkonzentration Cmax zur minimalen Störstellenkonzentration Cmin verläuft. Wenn somit der Spannungsbereich, der für die Veränderung der Kapazität als Abstimmkapazität zur Verfügung steht, verhältnismäßig breit ist, so daß eine ausreichende Abstimmkapazität zur Verfügung steht, sind kaum kritische Probleme zu erwarten. Im Gegensatz dazu stehen die Verhältnisse, wenn eine Halbleiterdiode mit veränderbarer Kapazität ähnlicher Konstruktion mit einer kleinen Abstimmspannung wie z. B. 1 bis 2 Volt betrieben werden soll, da sich bei einem solchen Versuch die Abstimmkapazität über einen sehr schmalen Spannungsbereich gemäß der Kurve (II) in Fig. 2 verändert. In einem solchen als nachteilig angesehenen Fall ist die Abstimmung äußerst kritisch, und es steht nicht genügend Variationsbreite zur Verfügung. Daher ist es nötig, die Charakteristik der Diode mit veränderbarer Kapazität zu verbessern.
Für die Erfindung ergibt sich daher die Aufgabe, Maßnahmen zu finden, um Halbleiterdioden mit veränderbarer Kapazität mit verbessertem Abstimmverhalten in Abhängigkeit von geringen angelegten Sperrspannungen herstellen zu können. Dabei soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem erreicht wird, daß im logarithmischen Maßstab eine möglichst lineare Abhängigkeit der Kapazität von der angelegten Sperrspannung gegeben ist. Für den konstruktiven Aufbau der Halbleiterdiode ist es wünschenswert, ein Verfahren zu finden, mit dem die Störstellenkonzentration in einer bestimmten Schichttiefe reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäß hergestellte Halbleiterdiode mit veränderbarer Kapazität weist eine Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp auf, in der eine hohe Störstellenkonzentration allmählich von einer PN-Grenzschicht aus mit zunehmender Schichttiefe abnimmt. Das Profil der Störstellenkonzentration in der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp ist derart, daß wenigstens ein Punkt vorhanden ist, an dem die Beziehung
AiAi + 1  (i = 1, 2, . . . , n)
gibt, wobei Ai die Störstellenkonzentration der Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp in einer Schichttiefe Xi von der PN-Grenzschicht aus gesehen ist, mit Ausnahme eines Bereichs in der Nähe der PN-Grenzschicht.
Die Erfindung mit ihren Merkmalen und Vorteilen wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 den Verlauf einer Störstellenkonzentration bei einer nach einem bekannten Verfahren hergestellten Halbleiterdiode mit veränderbarer Kapazität,
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Abhängigkeit zwischen der Schichttiefe Xi eines Halbleitersubstrats und der Störstellenkonzentration bzw. der Abhängigkeit der veränderbaren Kapazität von der angelegten Sperrspannung,
Fig. 3 den Verlauf einer Störstellenkonzentration einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Halbleiterdiode mit veränderbarer Kapazität,
Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Abhängigkeit der veränderbaren Kapazität von der angelegten Sperrspannung für eine nach der Erfindung hergestellte Halbleiterdiode.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Profil einer Störstellenkonzentration einer erfindungsgemäß hergestellten Halbleiterdiode mit veränderbarer Kapazität gibt die Abszisse die Tiefe Xi von der Oberfläche des Halbleitersubstrats an, und die Ordinate zeigt die Störstellenkonzentration C in einem logarithmischen Maßstab.
Das erfindungsgemäße Verfahren schafft eine Diode mit veränderbarer Kapazität, die einen Verlauf der Störstellenkonzentration hat, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, wobei eine Halbleiterschicht vom P⁺-Leitfähigkeitstyp gebildet wird, in der die Störstellenkonzentration wie durch die Kurve (3) dargestellt verteilt ist. Diese Halbleiterschicht wird durch einen Ionen-Implantationsvorgang o. dgl. gebildet. Die Diode hat weiter eine N⁺-Halbleiterschicht, in der die Störstellenkonzentration gemäß den Kurven (1) und (2) verteilt ist. Auf diese Weise wird ein PN-Übergang etwa in einer Tiefe X₁ von der Oberfläche des Halbleitersubstrats gebildet, und ein Punkt, an dem die Donator- Konzentration der N⁺-leitenden Schicht verringert ist, d. h. ein Wendepunkt T, tritt an einer Tiefe X₃ von der Oberfläche des Halbleitersubstrats auf. Das Auftreten des Wendepunkts verhindert, daß die Kurve des Störstellenkonzentrations-Verlaufs ausklingt, so daß die Beziehung zwischen der Störspannung und der Störstellenkonzentration bzw. der Kapazität im wesentlichen linear wird, wie es bei (II) in Fig. 4 dargestellt ist, statt eine umgekehrt S-förmige Gestalt anzunehmen, wie sie bei (I) in Fig. 4 gezeigt ist.
Die Kapazität C der PN-Grenzschicht hängt von der Breite W der Verarmungszone und der Fläche S der PN-Grenzschicht entsprechend folgender Gleichung ab:
C = ε S/W, (1)
wobei ε das Produkt der relativen Dielektrizitätskonstanten des Siliziums und der Dielektrizitätskonstanten eines Vakuums, d. h. gleich 1,062 × 10-8 ist.
Aus der Gleichung 1 ergibt sich, daß zur Verringerung der Kapazität C lediglich die Breite der Verarmungszone vergrößert werden muß, und zwar unter der Annahme, daß die Fläche S der PN-Grenzschicht konstant bleibt. Für die Breite der Verarmungszone W gilt nachfolgende Abhängigkeit:
wobei
K = Proportionalitätsfaktor,
N A = Akzeptorkonzentration,
N D = Donatorkonzentration,
V = Angelegte Sperrspannung,
Φ = Diffusionspotential,
e = Elektronenladung (1,6 × 10-9 C)
ist.
Da die Akzeptorkonzentration N A viel höher als die Donatorkonzentration N D ist, d. h. N A »N D , ergibt sich in Annäherung nachfolgende Gleichung:
Aus dieser Gleichung (2) ergibt sich, daß zur Vergrößerung der Breite der Verarmungszone W lediglich die Donator-Konzentration N D unter der Annahme verringert werden muß, daß die angelegte Sperrspannung unverändert bleibt. Mit anderen Worten ergibt sich daraus, daß in der N⁺-leitenden Halbleiterschicht lediglich ein Bereich mit niederer Donator-Konzentration geschaffen werden muß, und zwar in einer Schichttiefe Xi gemessen von der Oberfläche des Halbleiters.
Die Halbleiterdiode mit veränderbarer Kapazität gemäß der Erfindung wird auf der Basis dieses Konzepts hergestellt. Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben.
In einem ersten Schritt wird eine bestimmte Menge eines Störstellenelements vom Leitfähigkeitstyp N ionenimplantiert und dann in ein N--leitendes Halbleitersubstrat eindiffundiert, das mit einer Maske eines vorbestimmten Musters versehen ist, wodurch eine N⁺-leitende Halbleiterschicht gebildet wird, in der die Störstellenkonzentration an der Tiefe X₁ zu einem Maximum wird, wie durch die Kurve (a) in Fig. 3 dargestellt. Diese Ionenimplantation wird derart ausgeführt, daß die Tiefe X₁ im Bereich von etwa 0,01 bis 0,1 µm liegt.
In einem zweiten Schritt wird eine bestimmte Menge eines P- leitenden Störstellenelements in das Halbleitersubstrat an einer Stelle mit der Tiefe X₂ ionenimplantiert, die tiefer liegt als die Stelle mit der Tiefe X₁, und danach so diffundiert, daß eine Halbleiterschicht gebildet wird, die einen solchen Störstellenkonzentrationsverlauf hat, daß dessen maximale Spitze bei der Tiefe X₂ liegt. Die Halbleiterschicht vom P⁺- Leitfähigkeitstyp wird in einer kürzeren Diffusionszeit gebildet als die N-leitende Halbleiterschicht und derart, daß ihre Störstellenkonzentration geringer ist als die Konzentration des N-leitenden Störstellenelements an der entsprechenden Tiefe X i . Jedoch wird die Diffusion in bezug auf die P⁺-leitende Halbleiterschicht derart durchgeführt, daß bei einer Tiefe X₃ die Störstellenkonzentration im wesentlichen gleich oder nahe bei der Konzentration des N-leitenden Störstellenelements ist, wie es durch die Kurve (b) in Fig. 3 veranschaulicht ist. Dieser Ionenimplantationsschritt wird mit der Tiefe X₂ im Bereich von etwa 0,015 bis 0,15 µm als Beispiel durchgeführt. Als Ergebnis dieses Schritts wird ein Wendepunkt T bei der Tiefe X₃ nahe der Tiefe X₂ gebildet.
Nachfolgend zu den beschriebenen ersten und zweiten Schritten, durch die die N⁺-leitende Halbleiterschicht gebildet wurde, wie es durch die Kurven (1) und (2) in Fig. 3 dargestellt ist, wird ein dritter Schritt durchgeführt, durch den eine bestimmte Menge eines P-leitenden Störstellenelements ionenimplantiert und dann in die N⁺-leitende Halbleiterschicht diffundiert wird, wie es durch die Kurve (1) in Fig. 3 dargestellt ist. Auf diese Weise wird ein PN-Übergang J gebildet.
Als vierter Schritt wird das Halbleitersubstrat von einem Film befreit, der von thermischer Oxydation herrührt, und dann wird auf der Oberfläche ein Leiterfilm ausgebildet. Auf diese Weise wird eine Diode mit veränderbarer Kapazität geschaffen.
Bei der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Diode mit veränderbarer Kapazität weist die N⁺-leitende Halbleiterschicht einen Bereich auf, in dem eine maximale Spitze der Störstellenkonzentration an der Tiefe X₂ auftritt, wie es durch die Kurve (4) in Fig. 3 veranschaulicht ist, und der Verlauf der Störstellenkonzentration der N⁺-leitenden Halbleiterschicht weist einen Bereich auf, in welchem die folgende Beziehung gilt:
AiAi + 1  (i = 1, 2, . . . , n), (3)
wobei Ai die Störstellenkonzentration an der Tiefe Xi ist. Es ist möglich, daß wenigstens ein solcher Punkt, an dem die obige Gleichung (3) gilt, geformt werden kann; ausgenommen davon sind der PN-Übergang J und die Nachbarschaft des Substrats.
Es ist auch möglich, daß die Ionenimplantation an verschiedenen Tiefen ausgeführt werden kann, so daß eine Mehrzahl von Punkten auftritt, an denen die obige Gleichung (3) zutrifft.
Der Vorgang der Ausbildung der P⁺-leitenden Diffusionsschicht, die durch die oben erläuterten zweiten und dritten Schritte gebildet wird, ist nicht auf einen Ionenimplantationsvorgang beschränkt; eine solche Diffusionsschicht kann auch mittels Ablagerung mittels eines Eintreibprozesses gebildet werden.
Bei der Diode mit veränderbarer Kapazität, die nach der vorstehenden erfindungsgemäßen Methode hergestellt wird, ist die PN-Grenzschicht in der Nachbarschaft der Tiefe X₁ durch die P⁺-leitende Halbleiterschicht gebildet, die eine solche Störstellenkonzentrationsverteilung hat, wie sie durch die gestrichelte Linie (3) in Fig. 3 veranschaulicht ist, und die N⁺- leitende Halbleiterschicht hat einen solchen Störstellenverlauf, wie er durch die ausgezogenen Kurven (2) und (4) in Fig. 3 wiedergegeben ist. Die N⁺-leitende Halbleiterschicht, die durch die Kurven (1) und (2) in Fig. 3 dargestellt ist, ist derart gebildet, daß der Wendepunkt T ihres Störstellenkonzentrationsverlaufs an der vorbestimmten Tiefe X₃ auftritt. Unter Bezugnahme auf Fig. 2, die eine vorbekannte Ausbildung zeigt, hatte der Verlauf der Störstellenkonzentration die Tendenz, in einem Bereich auszuklingen, der mit A₃ bezeichnet ist, und gemäß der Erfindung wird eine solche Tendenz, daß der Verlauf der Störstellenkonzentration im Bereich A₃ ausklingt, dadurch beseitigt, daß der Wendepunkt T dort vorgesehen wird, wo die Donator-Konzentration vermindert ist.
Nachfolgend wird die Ausbildung der N⁺-leitenden Halbleiterschicht mit einer Verteilung der Störstellenkonzentration gemäß den Kurven (1) und (2) in Fig. 3 erläutert.
Es werden Verteilungen der Störstellenkonzentration vorgesehen, bei denen die P-leitende Störstellenkonzentration im wesentlichen gleich oder nahe bei der N-leitenden Störstellenkonzentration ist. Dies kann erreicht werden durch Steuerung der Energie der Ionenimplantation derart, daß die P-leitenden und die N-leitenden Störstellenkonzentrationen ein Maximum an den Tiefen X₁ und X₂ erhalten, die gegeneinander versetzt sind, sowie durch Einstellung der Diffusionszeit für jedes der Störstellenelemente. Um dies zu erreichen, ist es auch möglich, daß die P-leitenden und die N-leitenden Störstellenelemente, die unterschiedliche Diffusionskoeffizienten haben, miteinander kombiniert werden, so daß die Diffusion des P-leitenden Störstellenelements nicht die Diffusion des N-leitenden Störstellenelements übersteigt. Beispielsweise können Phosphor oder Arsen als N-leitendes Störstellenelement und Bor als P-leitendes Störstellenelement verwendet werden. Bor hat einen höheren thermischen Diffusionskoeffizienten als Phosphor und Arsen. Wenn diese drei Störstellenelemente verwendet werden, kann somit ein solches Störstellenkonzentrationsprofil, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, in zufriedenstellender Weise dadurch gebildet werden, daß man einfach zwei Diffusionsschritte durchführt. Arsen kann am wirksamsten verwendet werden, um die Diode mit veränderbarer Kapazität zu bilden, da es einen geringeren Diffusionskoeffizienten hat als Phosphor, und daher kann dessen Konzentration (des Arsens) besser gesteuert werden.
Bei dem Verfahren zur Herstellung der Diode mit veränderbarer Kapazität wird die Steuerung derart durchgeführt, daß die P-leitende Störstellenkonzentration, die durch den oben geschilderten zweiten Schritt erzielt wird, geringer ist als die N-leitende Störstellenkonzentration, die durch den oben genannten ersten Schritt erzielt wird, und zwar an jedem Punkt in Richtung der Tiefe X i in Fig. 3. Die beiden Störstellenkonzentrationen sind im wesentlichen gleich zueinander, so daß die N⁺-leitenden und die P⁺-leitenden Störstellenladungen sich gegenseitig bei der Tiefe X₃ aufheben, gemessen von der Oberfläche des Halbleitersubstrats. Somit sind die Ladungen im Bereich der Tiefe X₃ im wesentlichen gleich den Ladungen, die von vornherein in dem Halbleitersubstrat vorhanden sind.
Aus der vorstehenden Diskussion ergibt sich, daß das erfindungsgemäße Verfahren deswegen vorteilhaft ist, weil es eine Diode mit veränderbarer Kapazität liefert, bei der eine im wesentlichen lineare Beziehung zwischen der aufgebrachten Sperrspannung und der Kapazität in einem halb-logarithmischen Maßstab besteht, wie aus der Kurve (II) in Fig. 4 hervorgeht, so daß genügend Abstimmkapazität auch für nur eine kleine angelegte Sperrspannung in der Größenordnung von 1 bis 2 Volt zur Verfügung steht, was im Gegensatz zum Stand der Technik steht, bei dem die Kurve, die die Beziehung zwischen der angelegten Sperrspannung und der Kapazität darstellt, in der Form eines umgekehrt S-förmigen Verlaufs ausschwingt, wie es bei (I) in Fig. 4 gezeigt ist.
Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, daß mit dem Verfahren ein Bereich niedriger Störstellenkonzentration in einer vorgegebenen Schichttiefe leicht hergestellt werden kann.
Aus der Gesamtheit der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß es in vielgestaltiger Weise möglich ist, die Erfindung zu verwirklichen, indem eine entsprechende Variation von Halbleiterstrukturen erstellt wird, bei denen in einer vorgegebenen Schichttiefe die gewünschte Störstellenkonzentrationsverteilung vorhanden ist.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen einer Diode mit veränderbarer Kapazität, mit einer Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, in der die Störstellenkonzentration mit zunehmender Tiefe von der Oberfläche einer PN-Grenzschicht abnimmt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • (1) Bildung einer Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps durch Diffundieren eines Störstellenelements des ersten Leitfähigkeitstyps in ein Halbleitersubstrat mit einem hohen Konzentrationsgrad;
  • (2) Bildung einer Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die eine solche Verteilung der Störstellenkonzentration hat, daß die Konzentration das Störstellenelements des zweiten Leitfähigkeitstyps niedriger ist als die Störstellenkonzentration der Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die in dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, derart, daß in einer vorbestimmten Schichttiefe die Konzentration des Störstellenelements des zweiten Leitfähigkeitstyps im wesentlichen gleich oder nahe bei der Konzentration des Störstellenelements des ersten Leitfähigkeitstyps ist, und
  • (3) im Anschluß an die Schritte (1) und (2), durch die die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp gebildet wurde, Eindiffundieren eines Störstellenelements des zweiten Leitfähigkeitstyps zur Bildung des PN-Grenzschicht mit der Halbleiterschicht des ersten Leitfähigkeitstyps.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat ein N--leitendes Halbleitersubstrat ist, daß die Halbleiterschicht vom ersten Leitfähigkeitstyp eine N⁺-leitende Halbleiterschicht ist, und daß die Schicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp eine P⁺-leitende Halbleiterschicht ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die N⁺-leitende Halbleiterschicht mit einer solchen Verteilung der Störstellenkonzentration versehen ist, daß eine maximale Spitze der Störstellenverteilung bei einer Tiefe X₁ auftritt, daß die P⁺-leitende Halbleiterschicht mit einer solchen Verteilung der Störstellenkonzentration versehen ist, daß eine maximale Spitze der Störstellenverteilung an einer Tiefe X₂ auftritt, und daß die N⁺-leitenden und die P⁺-leitenden Halbleiterschichten dadurch gebildet werden, daß an den Tiefen X₁ und X₂ Ionenimplantationsvorgänge durchgeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe X₁ im Bereich von etwa 0,01 bis 0,1 µm und die Tiefe X₂ im Bereich von etwa 0,015 bis 0,15 µm liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Störstellenelement vom ersten Leitfähigkeitstyp Phosphor oder Arsen aufweist und daß das Störstellenelement vom zweiten Leitfähigkeitstyp Bor aufweist.
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DE (1) DE3829543A1 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5557140A (en) * 1995-04-12 1996-09-17 Hughes Aircraft Company Process tolerant, high-voltage, bi-level capacitance varactor diode
DE69617628T2 (de) * 1995-09-18 2002-08-14 Koninklijke Philips Electronics N.V., Eindhoven Varicapdiode und verfahren zur herstellung
US6187481B1 (en) 1998-08-20 2001-02-13 Micron Technology, Inc. Semiconductive material stencil mask and methods of manufacturing stencil masks from semiconductive material, utilizing different dopants
US6300017B1 (en) * 1998-08-20 2001-10-09 Micron Technology, Inc. Stencil masks and methods of manufacturing stencil masks
US6995068B1 (en) * 2000-06-09 2006-02-07 Newport Fab, Llc Double-implant high performance varactor and method for manufacturing same
US7923818B2 (en) * 2005-11-24 2011-04-12 Technische Universiteit Delft Varactor element and low distortion varactor circuit arrangement
JP5895950B2 (ja) * 2014-01-20 2016-03-30 トヨタ自動車株式会社 半導体装置の製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3483443A (en) * 1967-09-28 1969-12-09 Hughes Aircraft Co Diode having large capacitance change related to minimal applied voltage
DE3828600A1 (de) * 1987-08-25 1989-03-09 Toko Inc Halbleiterdiode mit veraenderbarer kapazitaet

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1764556C3 (de) * 1968-06-26 1979-01-04 Deutsche Itt Industries Gmbh, 7800 Freiburg Verfahren zur Herstellung eines Sperrschichtkondensatorelements und danach hergestellte Sperrschichtkondensatorelemente
DE2104752B2 (de) * 1971-02-02 1975-02-20 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Verfahren zum Herstellen einer Halbleiter-Kapazitätsdiode
JPS4924361A (de) * 1972-06-27 1974-03-04
DE2833319C2 (de) * 1978-07-29 1982-10-07 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Kapazitätsdiode
JPS5669869A (en) * 1979-11-09 1981-06-11 Toshiba Corp Manufacture of variable capacity diode
JPS5681961A (en) * 1979-12-07 1981-07-04 Hitachi Ltd Semiconductor junction capacitor
JPS5694673A (en) * 1979-12-27 1981-07-31 Hitachi Ltd Semiconductor junction capacity device and manufacture thereof
JPS5678174A (en) * 1980-11-10 1981-06-26 Hitachi Ltd Variable capacity diode

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3483443A (en) * 1967-09-28 1969-12-09 Hughes Aircraft Co Diode having large capacitance change related to minimal applied voltage
DE3828600A1 (de) * 1987-08-25 1989-03-09 Toko Inc Halbleiterdiode mit veraenderbarer kapazitaet

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US4868134A (en) 1989-09-19

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