JPH02207573A - バラクタダイオードとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、容量変化率の大きなパラクタダイオードとそ
の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

周波数同調用パラクタダイオードでは、使用周波数範囲
の大きなもの、電圧変化に対する容量変化の大きなもの
が望まれている。

従来、電圧変化に対する容量変化を大きくするために、
エピタキシャル層のキャリア濃度に操作を施し、キャリ
ア濃度プロファイルに変化をもたせる方法を採ってきた
。

容量Ｃと電圧Ｖの基本的な関係は、ｖｂｉ＜ｖにおいて Ｃ＝Ｓ（ｑＮε。εｒ／Ｖ）十で表わされｄ　（ｌｏｇ
ｃ）／ｄ　（１ｏｇＶ）　＝−’　となる。

ここで、Ｓ：電極面積、ｑ：単位電荷量、ε。：真空誘
電率、εｒ二半導体誘電率、ｖｂｉ＝ビルトインポテン
シャル、Ｎ：キャリア濃度。

第４図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｅ）は対数値を軸に
容量と電圧の関係を示す。図（ａ）は、エピタキシャル
層のキャリア濃度プロファイルに操作を施さない場合の
関係を示し、図（ｂ）は操作を施した場合のキャリア濃
度プロファイルの一例を示し、図（ｃ）は、エピタキシ
ャル層のキャリア濃度プロファイルに操作を施した場合
の関係を示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、電圧変化に対する容量変化を大きくするために行
ってきたエピタキシャル層のキャリア濃度プロファイル
に操作を施すには、複雑な設計、処理が要求され、特に
、ＧａＡｓバラクタでは、非常に難しいという問題があ
った。

また、耐圧の面においても、ブレイクダウン電圧はキャ
リア濃度が高くなると下がるため、一般には、容量変化
率を大きくすると耐圧が低くなるという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、エピタ
キシャル層のキャリア濃度プロファイルに特別な操作を
施さずに容量変化率を大きくしたバラクタとその製造方
法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のパラクタダイオードは、ｎ基板層を裏面を底面
とする逆円錐台形状にして容量変化率を大きくしたもの
で、その製造は、ｎ基板層表面に形成したショットキー
電極膜あるいはＰオーミック電極膜に電極となる金めつ
き層を形成し、以後のハンドリングを容易にし、裏面か
らメサエッチングを行うことにより、逆円錐台形状のｎ
基板層を得る方法である。

〔作用〕

第２図はｎ基板層が逆円錐台形状の・マラクタダイオー
ドの構造の一例全示す。

図において２１はショットキー電極、２２はオーミック
電極である。

容量Ｃと電圧Ｖの関係は Ｃ；πｒ２（ｑＮε。εｒ／２（ｖｂｉ十ｖ月り＋（π
ε。ｔ、／Ｅｘθ）　（２’ｏ’ｒ（”ｂｔ＋”）／ｑ
Ｎ）”−２πｒε。εｒ／ｌａｎθ で表わされる。

ただし、ｒ：円形電極の半径、θ：円錐台形における底
面と側面との角度である。

第３図は上記構造における角度θと電圧Ｖに対する容量
Ｃの変化率との関係を示す。逆円錐台形の側面の傾斜が
大きくなると、変化率が大きくなる。

〔実施例〕

第１図は本発明の製造方法の一例を示す。

図において１はｎ基板層、２はｐ拡散層、３はプラズマ
ＣＶＤによる窒化シリコン膜（Ｓｉ３Ｎ４）、４はｐ拡
散層２に対するオーミック電極膜、５は金めワき層、６
はオーミック電極、７はレジストである。

以下、各工程について説明する。

ＧａＡｓのｎ基板層１にＺｎを拡散し、ｐ拡散層２を形
成し〔図（ａ）〕、ｐ拡散層２上にプラズｆｆｃＶＤ法
により　８１．Ｎ４膜３を形成スル〔図（ｂ）〕。コノ
５ｉ３Ｎ４膜３にフォトエツチングにより円形の穴を開
ける〔図（Ｃ）〕。

次に、ｐ拡散層２に対するオーミック電極を形成するた
めのオーミック電極膜４を電子ビーム蒸着法により被着
する〔図（ｄ）〕。このオーミック電極膜４上に、ハン
ドリングを容易にするために、フォトレジストノ！ター
ンを介しｔ極パターンの金めつき層５を形成する〔図（
ｅ）〕。

金めつき層５をマスクにオーミック電極４゜Ｓ　ｉ　３
Ｎ　４膜３をリアクティブオンエツチングし、ｐ拡散層
２のオーミック電極全形成する〔図（ｆ）〕。

次に、ＧａＡｓ　ｎ基板層１の裏面より研磨、エツチン
グをし、ＧａＡｓ基板層１を約５０μｍ厚さにし〔図（
ｇ）　’ｌ　、研磨、エツチングした裏面にリフトオフ
法によりＡｕＧｅＮｉ系オーミック電極６を形成する〔
図（ｈ）〕。ＧａＡｇ基板層１の裏面に、裏面からのメ
サエッチングのマスクとして、オーミック電極６を覆う
ツマターンのフォトレゾストアを形成し〔図（１）〕、
フォトレジスト７をマスクとして、リン酸系のＧａＡｓ
エッチャントを用いてメサエッチングを行い、ｎ基板層
１をオーミック電極６を下にした逆円錐台形状に成形す
るとともに、素子の分離を行う〔図（ｊ）〕。

上記工程によって、ｐ拡散層２のオーミック電極を上に
逆円錐台形状のｎ基板層をもつパラクタダイオードが得
られる。

上記においては、ＰＮ接合構造のものについて説明した
が、ショットキー接合構造のものについては、ショット
キー電極形成工程以外は同様の工程によって実現するこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、複雑な設計、処
理の要求されるエピタキシャル層のキャリア濃度プロフ
ァイルの操作を施さずに、電圧変化に対する容量変化の
率を大きくすることができ、特に、キャリア濃度プロフ
ァイルの操作を施すことが難しいＧａＡｓバラクタにお
いては、その効果がもたらす利益が大である。

また、裏面からのメサエッチングのエツチング液を変え
ることにより、エツチング形状を変え、同一キャリア濃
度で、容易に容量変化率を変えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法の一例を示す模式構造図、第
２図は本発明のパラクタダイオードの一例を示す模式図
、第３図は第２図に示す構造における角度θと電圧Ｖに
対する容量Ｃの変化率の関係を示すグラフ、第４図（ａ
）　ｐ　（ｂ）　ｖ　（ｃ）は従来のバラクタダイオ−
ｒの電圧と容量の関係を示すグラフである。 １・・・ｎ基板層、２・・・ｐ拡散層、３・・・Ｓｉ３
Ｎ４膜、４・・・オーミック電極膜、５・・・金めつき
層、６・・・オーミック電極、７・・・フォトレゾスト
、図中同一符号は同一部分を示す。 （ｄ） 特許出願人　　新日本無線株式会社 （ｆ） 容量 第 図 第 図 容量 （ｂ） （Ｃ） 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面にｎエピタキシャル層を成長させた逆円錐台
   形状のｎ基板層あるいは表面にｎエピタキシャル層を成
   長させ該ｎエピタキシャル層にｐ拡散層を形成した逆円
   錐台形状のｎ基板層と、上記ｎ基板層の表面のｎエピタ
   キシャル層にショットキー接合した電極あるいは上記ｎ
   基板層の表面のｎエピタキシャル層に形成したｐ拡散層
   にオーミック接触した電極と、 上記ｎ基板層の底面にオーミック接触した電極とを備え
   たパラクタダイオード。
2. （２）ｎ基板層表面のｎエピタキシャル層あるいはｎ基
   板層表面のｎエピタキシャル層に形成したｐ拡散層にプ
   ラズマＣＶＤ法によりＳｉ＿３Ｎ＿４膜を形成し、該Ｓ
   ｉ＿３Ｎ＿４膜にフォトエッチングにより円形の穴を開
   け露出したエピタキシャル層にショットキー電極膜を、
   あるいは露出したｐ拡散層にオーミック電極膜を形成す
   る工程と、 上記ショットキー電極膜あるいはオーミック電極膜にフ
   ォトレジストパターンによって所定の寸法のパターンの
   金めっき層の電極を形成する工程と、 上記金めっき層をマスクに上記ショットキー電極膜ある
   いはオーミック電極膜とＳｉ＿３Ｎ＿４膜をリアクティ
   ブイオンエッチングして所定の電極パターンに成形する
   工程と、 上記ｎ基板層を裏面より所定の厚さに研磨、エッチング
   する工程と、 上記ｎ基板層の研磨、エッチングした裏面にリフトオフ
   法によりオーミック電極を形成する工程と、 上記ｎ基板層の裏面に上記オーミック電極を覆うフォト
   レジストのパターンを形成し、該パターンをマスクにメ
   サエッチングして上記ｎ基板層を裏面を底面とする逆円
   錐台形状に成形するとともに素子分離を行う工程とを備
   えたパラクタダイオードの製造方法。