RU167582U1 - Microwave TIR-VARIKAP WITH CHARGE TRANSFER - Google Patents
Microwave TIR-VARIKAP WITH CHARGE TRANSFER Download PDFInfo
- Publication number
- RU167582U1 RU167582U1 RU2016122603U RU2016122603U RU167582U1 RU 167582 U1 RU167582 U1 RU 167582U1 RU 2016122603 U RU2016122603 U RU 2016122603U RU 2016122603 U RU2016122603 U RU 2016122603U RU 167582 U1 RU167582 U1 RU 167582U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- region
- doped
- control electrode
- semiconductor
- charge transfer
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000004807 localization Effects 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Использование: для разработки МДП-варикапов. Сущность полезной модели заключается в том, что в СВЧ МДП-варикапе с переносом заряда узел стока неосновных носителей выполнен в слое поликристаллического кремния и содержит две легированные области, разделенные резистивной областью нелегированного поликристаллического кремния, причем первая область, легированная акцепторной примесью, имеет общую границу раздела с поверхностью полупроводника, а вторая легированная область соединена с управляющим электродом. Технический результат: обеспечение возможности повышения значения предельной частоты. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.Usage: for the development of MDP varicaps. The essence of the utility model lies in the fact that in the microwave MIS varicap with charge transfer, the minority carrier drain node is made in a layer of polycrystalline silicon and contains two doped regions separated by the resistive region of undoped polycrystalline silicon, and the first region doped with an acceptor impurity has a common interface with the surface of the semiconductor, and the second doped region is connected to the control electrode. Effect: providing the possibility of increasing the value of the limiting frequency. 1 s.p. f-ly, 3 ill.
Description
Полезная модель относится к области полупроводниковой электроники и может быть использована при разработке МДП-варикапов, предназначенных для применения в устройствах ВЧ и СВЧ диапазона.The utility model relates to the field of semiconductor electronics and can be used in the development of MIS-varicaps intended for use in RF and microwave devices.
Известен МДП-варикап, содержащий полупроводник электронной проводимости, диэлектрик, управляющий электрод, узел стока неосновных носителей с p-n-переходом [Lloyd W Hackley, Seminole, Fla, "Varactor tuning diode with inversion layer, Put. 4.903.086, Feb. 20, 1990, US]. Недостаток данной конструкции прибора состоит в наличии тока проводимости p-n-перехода, включенного в прямом направлении, при состоянии емкости прибора, соответствующей номинальному значению, что ограничивает возможность его использования в качестве емкостного ключа.Known MIS-varicap containing electronic conductivity semiconductor, dielectric, control electrode, drain node of minority carriers with a pn junction [Lloyd W Hackley, Seminole, Fla, "Varactor tuning diode with inversion layer, Put. 4.903.086, Feb. 20, 1990, US]. The disadvantage of this device design is the presence of the conductivity current of the pn junction, switched on in the forward direction, with the device capacitance state corresponding to the nominal value, which limits the possibility of its use as a capacitive switch.
Наиболее близким к предлагаемой конструкции является МДП-варикап с переносом заряда [Патент на полезную модель РФ №100333, МПК H01L 29/00, опубл. 10.12.2010 г.]. Данный прибор содержит полупроводник электронной проводимости, диэлектрик, управляющий электрод и узел стока неосновных носителей, содержащий p-n-переход. Диффузионная p+-область сформирована в полупроводнике электронной проводимости, расположена вне области локализации управляющего электрода и соединена с управляющим электродом через резистор, расположенный на диэлектрике.Closest to the proposed design is a MIS-varicap with charge transfer [Patent for utility model of the Russian Federation No. 100333, IPC H01L 29/00, publ. December 10, 2010]. This device contains a semiconductor of electronic conductivity, a dielectric, a control electrode, and a minority carrier drain assembly containing a pn junction. The diffusion p + region is formed in a semiconductor of electronic conductivity, located outside the localization region of the control electrode and connected to the control electrode through a resistor located on the dielectric.
Недостаток данной конструкции прибора состоит в ограничении максимального значения предельной частоты, обусловленном минимальной толщиной полупроводника, которая не может быть меньше, чем глубина p-n-перехода с учетом ширины области пространственного заряда (ОПЗ).The disadvantage of this device design is the limitation of the maximum value of the limiting frequency due to the minimum thickness of the semiconductor, which cannot be less than the depth of the pn junction taking into account the width of the space charge region (SCR).
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка конструкции, обеспечивающей возможность повышения значения предельной частоты.The objective of the proposed utility model is to develop a design that provides the ability to increase the value of the limiting frequency.
В предлагаемом техническом решении эта задача достигается тем, что в СВЧ МДП-варикапе с переносом заряда, содержащем полупроводник электронной проводимости, диэлектрик, управляющий электрод и расположенный вне области локализации управляющего электрода узел стока неосновных носителей на основе резистора и p-n-перехода, узел стока неосновных носителей выполнен в слое поликристаллического кремния, расположенном на диэлектрике, и содержит две легированные области, разделенные резистивной областью нелегированного поликристаллического кремния, причем первая область, легированная акцепторной примесью, имеет общую границу раздела с поверхностью полупроводника, а вторая легированная область соединена с управляющим электродом.In the proposed technical solution, this task is achieved by the fact that in a microwave MIS varicap with a charge transfer containing an electronic conductivity semiconductor, a dielectric, a control electrode, and a minority carrier drain node based on a resistor and pn junction located outside the control electrode localization region, a minority drain node of carriers is made in a layer of polycrystalline silicon located on a dielectric and contains two doped regions separated by a resistive region of undoped polycrystalline straps, wherein a first region doped with an acceptor impurity, has a common interface with the semiconductor surface, and the second doped region is connected to the control electrode.
С целью повышения верхнего температурного диапазона работы прибора в конструкцию может быть введен дополнительный электрод, соединенный с областью дырочной проводимости.In order to increase the upper temperature range of the device, an additional electrode connected to the hole conduction region can be introduced into the structure.
На фиг. 1 и 2 приведены варианты конструкции предлагаемого прибора, на фиг. 3 эквивалентные схемы.In FIG. 1 and 2 show the design options of the proposed device, in FIG. 3 equivalent circuits.
Прибор содержит полупроводник n-типа 1, диэлектрик 2, управляющий электрод 3, проводящий контакт 4 к полупроводнику, узел стока из поликристаллического кремния, в конструкцию которого входит p+-область 5, имеющая общую границу раздела с поверхностью полупроводника, резистивная область 6 и часть легированной области 7 вне управляющего электрода. Другая часть легированной области 7, контактирующая с управляющим электродом, является элементом конструкции этого электрода. Управляющий электрод контактирует с поверхностью поликристаллического кремния через вскрытое в защитном диэлектрике 8 контактное окно. Область 7 может быть легирована как акцепторной, так и донорной примесью. Кроме того, в конструкцию прибора может быть введен дополнительный электрод 9, соединенный с областью дырочной проводимости (фиг. 2).The device contains an n-type semiconductor 1, a dielectric 2, a
Принцип действия предлагаемого прибора состоит в следующем. При подаче на управляющий электрод 3 положительного напряжения смещения реализуется состояние емкости прибора, соответствующее его номинальному значению Cн=C0⋅S,The principle of operation of the proposed device is as follows. When a positive bias voltage is applied to the
где С0 - удельная емкость диэлектрика 2;where C 0 is the specific capacitance of dielectric 2;
S - площадь управляющего электрода 3.S is the area of the
При этом должны выполняться условия:In this case, the conditions must be met:
где RC - сопротивление резистивной области узла стока, задаваемое конструктивно проводимостью материала резистивной области, ее поперечным сечением, длиной и удельной проводимостью σ;where R C is the resistance of the resistive region of the drain node, specified structurally by the conductivity of the material of the resistive region, its cross section, length and conductivity σ;
- рабочая частота; - operating frequency;
ε - абсолютная диэлектрическая постоянная материала резистивной области.ε is the absolute dielectric constant of the material of the resistive region.
При выполнении условий (1) и (2) вклад элементов узла стока неосновных носителей в эквивалентную схему прибора можно не учитывать, и схема принимает вид, представленный на фиг. 3а. Символом RS на схеме обозначено последовательное эквивалентное сопротивление потерь.Under conditions (1) and (2), the contribution of the elements of the minority carrier drain node to the equivalent circuit of the device can be ignored, and the circuit takes the form shown in FIG. 3a. The symbol R S in the diagram indicates the series equivalent loss resistance.
При подаче на управляющий электрод прибора отрицательного смещения реализуется режим обеднения ОПЗ основными носителями и емкость прибора изменяется от Сн до Смин, где Смин - минимальное значение емкости.When negative bias is applied to the control electrode of the device, the SCR depletion mode is realized by the main carriers and the device capacity varies from C n to C min , where C min is the minimum value of the capacitance.
Эквивалентная схема прибора в этом режиме представлена в общем виде на фиг. 3б, где CSC - емкость ОПЗ, RP - параллельное сопротивление и CP - параллельная эквивалентная емкость перехода p+-область поликристаллического кремния - n-полупроводник при отрицательном напряжении смещения.An equivalent circuit of the device in this mode is presented in general form in FIG. 3b, where C SC is the capacitance of the SCR, R P is the parallel resistance, and C P is the parallel equivalent capacitance of the transition p + region of polycrystalline silicon is an n-semiconductor at a negative bias voltage.
В данном режиме работы необходимо обеспечить условие для формирования канала стока неосновных носителей под резистивной областью узла стока. Это условие выполняется, если обратное сопротивление RP перехода p+-область поликристаллического кремния - n-область полупроводника на несколько порядков выше сопротивления резистивной области RC. При выполнении соотношений (1) и (2) для минимального значения емкости узел стока неосновных носителей не вносит вклада в эквивалентную схему прибора и при отрицательном смещении и схема сводится к виду, представленному на фиг. 3в.In this mode of operation, it is necessary to provide a condition for the formation of a drain channel of minority carriers under the resistive region of the drain node. This condition is satisfied if the inverse resistance R P of the junction p + region of polycrystalline silicon is the n-region of the semiconductor several orders of magnitude higher than the resistance of the resistive region R C. When relations (1) and (2) are fulfilled for the minimum value of the capacitance, the minority carrier drain node does not contribute to the equivalent circuit of the device, and with a negative bias, the circuit is reduced to the form shown in FIG. 3c.
P+-область поликристаллического кремния 5 сформирована вне области полупроводника электронной проводимости 1, благодаря чему минимальное значение толщины полупроводника ограничено только шириной ОПЗ. В связи с этим прибор имеет меньшее значение последовательного сопротивления потерь RS, которое связано со значением предельной частоты соотношением:The P + region of
Следовательно, значение предельной частоты принимает более высокое значение по сравнению с известными решениями.Therefore, the value of the limiting frequency takes a higher value compared to known solutions.
Наличие слоя из легированного поликристаллического кремния 7 под управляющим электродом 3 обеспечивает низкую плотность поверхностных состояний на границе раздела полупроводник-диэлектрик и высокую стабильность электрофизических характеристик по отношению к термополевым воздействиям.The presence of a layer of doped
Принцип действия прибора при наличии дополнительного электрода, соединенного с областью дырочной проводимости состоит в следующем. К контакту 9 узла стока прикладывается постоянное отрицательное напряжение, создающее потенциальную яму в ОПЗ полупроводника под областью дырочной проводимости 5 узла стока. При этом формируется постоянный канал переноса неосновных носителей из ОПЗ полупроводника под управляющим электродом в область дырочной проводимости 5 узла стока, не зависящий от величины обратного тока перехода p+-область поликристаллического кремния - n-область полупроводника, в широком диапазоне температур. Эквивалентные схемы соответствует эквивалентным схемам, представленным на фиг. 3а, 3б, 3в.The principle of operation of the device in the presence of an additional electrode connected to the region of hole conductivity is as follows. A constant negative voltage is applied to the
В качестве материала для области 5 использован поликристаллический кремний, локально легированный бором. Для области 7 использован поликристаллический кремний, легированный бором или фосфором. В качестве разделяющего их резистивной области использована нелегированная область поликристаллического кремния.Polycrystalline silicon locally doped with boron was used as material for
Так как узел стока в предлагаемой конструкции сформирован вне области полупроводника, то отсутствует ограничение на толщину полупроводника, связанное с глубиной p-n-перехода. Таким образом, обеспечивается уменьшение величины последовательного сопротивления потерь и увеличение предельной частоты.Since the drain node in the proposed design is formed outside the semiconductor region, there is no restriction on the thickness of the semiconductor associated with the depth of the pn junction. Thus, a decrease in the value of the series loss resistance and an increase in the limiting frequency are provided.
Эффективность предложения обеспечивается тем, что СВЧ МДП-варикапы с переносом заряда предлагаемых конструкций могут быть использованы при разработке МДП-варикапов, предназначенных для применения в устройствах ВЧ и СВЧ диапазона благодаря повышению значения предельной частоты прибора, а также увеличению верхнего предела рабочей температуры.The effectiveness of the proposal is ensured by the fact that the microwave MIS-varicaps with charge transfer of the proposed designs can be used in the development of MIS-varicaps intended for use in high-frequency and microwave-frequency devices due to an increase in the limit frequency of the device, as well as an increase in the upper limit of the operating temperature.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016122603U RU167582U1 (en) | 2016-06-08 | 2016-06-08 | Microwave TIR-VARIKAP WITH CHARGE TRANSFER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016122603U RU167582U1 (en) | 2016-06-08 | 2016-06-08 | Microwave TIR-VARIKAP WITH CHARGE TRANSFER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU167582U1 true RU167582U1 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58451679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016122603U RU167582U1 (en) | 2016-06-08 | 2016-06-08 | Microwave TIR-VARIKAP WITH CHARGE TRANSFER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU167582U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU192894U1 (en) * | 2019-07-09 | 2019-10-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Microwave mdp varicap |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5854117A (en) * | 1995-09-18 | 1998-12-29 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing a varicap diode, a varicap diode, a receiver device, and a TV receiver set |
US20050148149A1 (en) * | 2003-12-15 | 2005-07-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing variable capacitance diode and variable capacitance diode |
RU2006116732A (en) * | 2006-05-15 | 2007-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП") (RU) | VARICAP |
RU100333U1 (en) * | 2010-06-10 | 2010-12-10 | ФГУП "Научно-исследовательский институт микроприборов-К" (ФГУП "НИИМП-К") | TIR-VARIKAP WITH CHARGE TRANSFER |
RU2447541C1 (en) * | 2010-12-03 | 2012-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт микроприборов-К" | Mds-varicap |
-
2016
- 2016-06-08 RU RU2016122603U patent/RU167582U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5854117A (en) * | 1995-09-18 | 1998-12-29 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing a varicap diode, a varicap diode, a receiver device, and a TV receiver set |
US20050148149A1 (en) * | 2003-12-15 | 2005-07-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of manufacturing variable capacitance diode and variable capacitance diode |
RU2006116732A (en) * | 2006-05-15 | 2007-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов" (ОАО "НИИПП") (RU) | VARICAP |
RU100333U1 (en) * | 2010-06-10 | 2010-12-10 | ФГУП "Научно-исследовательский институт микроприборов-К" (ФГУП "НИИМП-К") | TIR-VARIKAP WITH CHARGE TRANSFER |
RU2447541C1 (en) * | 2010-12-03 | 2012-04-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт микроприборов-К" | Mds-varicap |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU192894U1 (en) * | 2019-07-09 | 2019-10-04 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Microwave mdp varicap |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110459599B (en) | Longitudinal floating field plate device with deep buried layer and manufacturing method | |
JP6312884B2 (en) | Wide bandgap semiconductor device including transistor cell and compensation structure | |
JP5199544B2 (en) | Termination structure of silicon carbide trench device | |
CN101794816B (en) | Semiconductor device | |
CN107026165B (en) | Circuit including semiconductor device including first and second transistors and control circuit | |
US11444155B2 (en) | Silicon carbide semiconductor device | |
US9825129B2 (en) | Transistor device | |
CN106688103A (en) | Semiconductor device | |
KR20030011089A (en) | Lateral semiconductor device with low on-resistance and method of making the same | |
JP2014131008A (en) | Wide band gap semiconductor device | |
WO2015141212A1 (en) | Semiconductor device | |
JP2018156996A (en) | Semiconductor device | |
CN107437566B (en) | Semiconductor longitudinal double-diffusion metal oxide semiconductor field effect transistor with composite dielectric layer wide band gap and manufacturing method thereof | |
CN109166923B (en) | Shielding gate MOSFET | |
US8288827B2 (en) | Field effect transistor with metal-semiconductor junction | |
RU167582U1 (en) | Microwave TIR-VARIKAP WITH CHARGE TRANSFER | |
CN103441151B (en) | Low forward voltage drop diode | |
RU100333U1 (en) | TIR-VARIKAP WITH CHARGE TRANSFER | |
RU2447541C1 (en) | Mds-varicap | |
CN109309087A (en) | Transistor device with the rectifier element between field plate and source electrode | |
JP2018148000A (en) | Semiconductor device | |
RU192894U1 (en) | Microwave mdp varicap | |
WO2012121650A1 (en) | Semiconductor element | |
CN216213470U (en) | Semiconductor device with a plurality of transistors | |
JP6718612B2 (en) | SiC junction field effect transistor and SiC complementary junction field effect transistor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170130 |