Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania pólprzewodnikowej diody pojemnoscio¬ wej , stanowiacej zlacze prostujace metal - pólorzewodnik, charakteryzujacej sie wysoka c pojemnoscia C. i wysokim stosunkiem przestrajania 1 . szczególnie przydatnej w ukladach C2 generacyjnych do przestrajania generatorów, w filtrach strojonych oraz tam, gdzie stoso¬ wane sa kondensatory przestrajania o duzych pojemnosciach, na przyklad w radioodbiornikach pracujacych na zakresie fal srednich i dlugich.Z dotychczas znanych metod wytwarzania diod pojemnosciowych nalezy wymienic przede wszystkim najczesciej stosowana metode dyfuzyjna, polegajaca na wprowadzaniu domieszek do pólprzewodnika typu n, którym sa najczesciej plytki Si, za pomoca dyfuzji w wysokiej temperaturze, w atmosferze gazu ochronnego, zawierajacego duza koncentracje atomów domie¬ szek. W wyniku dyfuzji domieszek w glab plytki, zmienia sie typ pólprzewodnika na p. Tak otrzymane zlacze p - n wyposaza sie nastepnie w kontakty omowe.Inna znana metoda, stopowa, polega na podgrzewaniu plytki pólprzewodnika typu n z umieszczonym na Jej powierzchni metalem domieszkowanym. W temperaturze okolo 160°C uzys¬ kuje sie stop tych metali, dajacy w procesie ochladzania w poblizu obszaru typu n obszar typu p.Znane jest takze wytwarzanie zlacz metoda epitaksji, polegajaca na tworzeniu warstwy p na podlozu typu n w drodze reakcji chemicznej, transportu w fazie gazowej, w temperatu¬ rze ponizej temperatury topnienia pólprzewodnika.Wspomniec jeszcze nalezy o sposobie wytwarzania diod pojemnosciowych typu Schottkyfego, przez nalozenie na podloze krzemowe typu n+ epitaksjalnie cienkiej warstwy typu n, a nastep¬ nie drugiej warstwy metalu. Uzyskane zlacze wyposaza sie w kontakty pradowe.Do zasadniczych niedogodnosci opisanych sposobów nalezy trudnosc uzyskania duzych pojemnosci oraz duzego stosunku przestrajania _1 .i 2 132 898 Celem wynalazku bylo opracowanie sposobu otrzymywania diod pojemnosciowych, charakte¬ ryzujacych sie duza zmiana wartosci pojemnosci przy wzroscie napiecia zaporowego na dio¬ dzie, wykazujacych niejednorodny rozklad domieszek, o malejacym gradiencie koncentracji ze wzrostem glebokosci od metalicznej bariery prostujacej i posiadajacej strukture zlacza prostujacego metal - pólprzewodnik. Cel ten osiagnieto sposobem wedlug wynalazku, którego istota polega na wprowadzaniu do stanowiacego pólprzewodnik typu - p monokrysztalu krzemu, substancji domieszkujacych metoda implantacji.Wedlug wynalazku, stanowiacy pólprzewodnik monokrysztal krzemu typu p, korzystnie jednostronnie polerowany, po uprzednim trawieniu i oczyszczeniu chemicznym poddaje sie implantacji jonami domieszek akceptorowych, przy energii implantowanyeh jonów 30-160 keV, 12 13 2 dawce jonów 10 -10 ^ j/cm , nastepnie po implantacji próbke wygrzewa sie w prózni w temperaturze 500-1000°C przez okres 0,5-2 godzin, po czym na podloze nanosi sie przez naparowanie prózniowe, przy cisnieniu 5x10 6 - 5x10' mm Hg kontakt omowy Au i bariere prostujaca z indu lub cyny w postaci warstw o grubosci 0,3 - 0,5um. Bariere prostujaca z indu lub cyny stanowia krazki o srednicy 0,9 - 2 mm« Jako domieszki akceptorowe w sposobie wedlug wynalazku stosuje sie zwlaszcza jony boru B+, glinu Al+, galu Ga+, indu In+ i talu Tl+. Diode pojemnosciowa uzyskuje sie po zamontowaniu wykonanej diody na podstawie i zahermetyzowaniu.Uzyskane sposobem wedlug wynalazku diody pojemnosciowe wykazuja wlasnosci prostow¬ nicze w zakresie napiec -12V-f-+2V, posiadaja duze pojemnosci, duzy stosunek przestra- C jania 1 oraz w pewnym obszarze napiec liniowa zaleznosc pojemnosci od napiecia* C2 Przyklad* Do wykonania diody uzyto monokrysztal krzemu typu p o grubosci 300/im. Plytke oczyszczono najpierw przez zanurzenie na okres 1,5 minut w roztworze trawiacym zawierajacym mieszanine o skladzie w stosunkach objetosciowych: 5 czesci ste¬ zonego HF, 3 czesci stezonego HNO- oraz 9 czesci wody i nastepnie przez przemycie w 1 n HF.Nastepnie plytke umieszczono w komorze implantacyjnej i implantowano jonami talu Tl z energia 90 keV do momentu uzyskania dozy jonów 10 ; j/cm . Po tym czasie plytke umieszczono w ukladzie prózniowym i wygrzewano w temperaturze 600°C przez 2 godziny.Nastepnie naparowywano zloto w celu otrzymania kontaktu omowego oraz ind w celu otrzy¬ mania kontaktu prostujacego. Po wyjeciu z prózni calosc zamontowano na podstawie i przylutowano kontakty pradowe.Uzyskana dioda posiadala nastepujace parametry: napiecie pracy 0 f 12Vf zakres pojemnosci 1600 pF f 160 pF. Pojemnosc mierzono przy czestotliwosci 0,5 MHz.Zalaczona tabela przedstawia parametry diod pojemnosciowych uzyskanych opisanym w przykladzie sposobem, po domieszkowaniu implantacyjnyra krzemu typu - p atomami B, Al, Ga. In, Tl w zaleznosci od warunków technologicznych otrzymywania.Wynalazek jest dodatkowo objasniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat diody w przekroju, fig. 2-charakterystyke pradowo-napieciowa, fig. 3 - charakterystyke napieciowo-pojemnosciowa. Jak uwidoczniono, diode stanowi plytka pólprzewodnika p 3 z wytworzona implantacyjnie struktura p+ - p. Na plytce 3 od strony ni ezaimplantcwanej znajduje sie napylony kontakt omowy ze zlota 2, natomiast od strony implantacyjnej znaj¬ duje sie kontakt prostujacy z indu lub cyny 1.Fig. 2 przedstawia charakterystyke pradowo-napieciowa diody przy nastepujacych parametrach: energia jonów 90 keV Tl^przy orientacji plytki krzemowej Si<111^ typ prze- wodnictwa - p, doza jonów 1x10 J j/cm , temperatura wygrzewania TA 600 C, czas wygrze¬ wania 2 godziny, kontakt omowy-zloto Au, kontakt prostujacy-ind In, srednica zlacza elektrody indowej 1,6 mm.132 898 Fig» 3 pokazuje charakterystyke napieciowo-pojemnosciowa diody uzyskanej przy identycznych parametrach po/lanych dla fig. 2, przy czym krzywa 4 obrazuje srednice zlacza indowego 0,9 mm, a krzywa 5 - srednice zlacza - 1,6 mnu Tabela I Domiesz¬ ka B+ Al* Ga+ ^ Tl+ Tl+ Tl+ Snergla implan- tacji 30 keV 30 keV 60 keV 60 keV 90 keV 90 keV 90 keV Dawka jonów 2,5x1O12 j/cm2 2,5x1012 j/cm2 2x1012 j/cm2 3x1012 j/cm2 1x1013 j/cm2 1x1013 j/cm2 1x1013 j/cm2 Temp.wy- grz ewania 500°C 400°C 600°C 500°C 600°C 600°C 600°C Czas wy¬ grzewania 0,5 h 0,5 h 1 h 2 h 2 h 2 h 2 h Zakres na¬ piecia pracy 0 V-7,2 V 0 V-4 V 0 V-3 V 0 V-2,1 V 0 V-4 V 0 V-12 V 0 V-12 V Zakre9 pojemnosci ^OOpP-IOOpf x1100pP-100pP x600pF- GOpP *700pP-100p? x500pF-50pF ^ISOOpF-loOpF x*x3500p?-600p? x - srednica diody d = 0,9 mm, xx d = 1,6 mm, xxx d = 2,3 mm Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania pólprzewodnikowej diody pojemnosciowej, znamienny tym, ze stanowiacy pólprzewodnik typu p - monokrysztal krzemu, korzystnie jednostron¬ nie polerowany, imnlantuje sie jonami akceptorowymi, zwlaszcza B+, Al+, Ga+, In , Tl+ 12 13 2 z energia implantacji 30-160 keV, przy dawce jonów 10 -10 j/cm , nastepnie próbe wygrzewa sie w prózni w temperaturze 500 - 1000°C przez okres 0,5 - 2 godzin, po czym na podloze nanosi sie przez naparowanie prózniowe, przy cisnieniu 5x10 mm Hg, kont9kt omowy Au i bariere prostujaca z indu lub cyny w postaci warstw o grubosci 0,3-0,5 Ain, oraz w przypadku bariery prostujacej w ksztalcie krazków o srednicy 0,9-2 mm.J- X h3 Fig. 1132 898 9,6 -8,0 -6,4 -4,8 -3,2 -1,6 U[V] Fig. 2 i C[pFj 1500 1000 500 I rCi J Y5 I ^—| L_ V c2 i i U[Vj teto" -1,6 -3,2 -4,8 -6,4 -8,0 -9,6 Fig. 3 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl '¦U( PL