RU2654352C1 - Three-electrode semiconductor device - Google Patents
Three-electrode semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654352C1 RU2654352C1 RU2017101931A RU2017101931A RU2654352C1 RU 2654352 C1 RU2654352 C1 RU 2654352C1 RU 2017101931 A RU2017101931 A RU 2017101931A RU 2017101931 A RU2017101931 A RU 2017101931A RU 2654352 C1 RU2654352 C1 RU 2654352C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- semiconductor structure
- frequency
- control electrode
- semiconductor device
- contacts
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 229910000927 Ge alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BYDQGSVXQDOSJJ-UHFFFAOYSA-N [Ge].[Au] Chemical compound [Ge].[Au] BYDQGSVXQDOSJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области микроэлектроники и радиотехники и может быть использовано при создании СВЧ и КВЧ монолитных интегральных схем.The invention relates to the field of microelectronics and radio engineering and can be used to create microwave and EHF monolithic integrated circuits.
Варакторные диоды с барьером Шоттки на арсениде галлия, в том числе интегральные диодные пары с последовательным и параллельным соединением диодов Шоттки, имеющие поверхностно-ориентированные выводы, применяются в гибридных и монолитных интегральных схемах преобразователей частоты, генераторов и электрически перестраиваемых фильтров радиоприемных устройств (РПУ) СВЧ и КВЧ диапазонов. Однако применение варакторных диодов в схемах СВЧ и КВЧ диапазонов ограничено низкими значениями добротности и обусловленными этим высокими вносимыми потерями. Предпосылкой для разработки элементов с высокой добротностью служит широко распространенное на сверхвысоких частотах включение диодов в схему, когда оба полюса полупроводникового прибора находятся под одним потенциалом по постоянному току и необходимо принимать специальные меры для подачи управляющего потенциала.Varactor diodes with a Schottky barrier on gallium arsenide, including integrated diode pairs with series and parallel connection of Schottky diodes with surface-oriented terminals, are used in hybrid and monolithic integrated circuits of frequency converters, generators and electrically tunable filters of microwave receivers (RPUs) and EHF bands. However, the use of varactor diodes in the microwave and EHF band circuits is limited by low Q factors and the resulting high insertion loss. A prerequisite for the development of elements with high quality factor is the inclusion of diodes, which is widespread at microwave frequencies, when both poles of a semiconductor device are at the same DC potential and special measures must be taken to supply a control potential.
В патенте [1. US 3699408, Low barrier height gallium arsenide microwave Schottky diodes using gold-germanium alloy] описывается диод с барьером Шоттки, состоящий из высоколегированной подложки арсенида галлия, размещенного на ней эпитаксиального слоя, и сформированного к указанному эпитаксиальному слою электрода, обеспечивающего контакт Шоттки. Недостатком данной конструкции является высокое последовательное сопротивление базы диода Шоттки. В патенте [2. RU 2354010, Трехэлектродный высокочастотный полупроводниковый прибор] описывается полупроводниковый прибор, принятый за прототип, содержащий полупроводниковый эпитаксиальный слой на подложке, размещенные на нем два контакта Шоттки высокочастотного тракта и один управляющий контакт, выполненный омическим, и расположенный вне пространства между контактами в высокочастотном тракте.In the patent [1. US 3699408, Low barrier height gallium arsenide microwave Schottky diodes using gold-germanium alloy] describes a Schottky barrier diode consisting of a highly doped gallium arsenide substrate placed on it with an epitaxial layer and formed to the specified epitaxial layer of the electrode providing Schottky contact. The disadvantage of this design is the high series resistance of the Schottky diode base. In the patent [2. RU 2354010, Three-electrode high-frequency semiconductor device] describes a semiconductor device adopted for the prototype, containing a semiconductor epitaxial layer on a substrate, placed on it two Schottky contacts of the high-frequency path and one control contact made ohmic, and located outside the space between the contacts in the high-frequency path.
Недостатком прототипа является высокое последовательное сопротивление базы диода Шоттки, низкое значение добротности.The disadvantage of the prototype is the high serial resistance of the base of the Schottky diode, low value of the quality factor.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение последовательного сопротивления базы диода Шоттки, повышение добротности полупроводникового прибора.The problem to which the invention is directed is to reduce the series resistance of the Schottky diode base, increase the quality factor of a semiconductor device.
Для решения указанной задачи предлагается трехэлектродный полупроводниковый прибор, содержащий размещенные на нем два контакта Шоттки высокочастотного тракта и один управляющий электрод, образующий омический контакт и расположенный вне пространства между контактами в высокочастотном тракте.To solve this problem, we propose a three-electrode semiconductor device containing two Schottky contacts of the high-frequency path and one control electrode that forms an ohmic contact and located outside the space between the contacts in the high-frequency path.
Согласно изобретению контакты Шоттки высокочастотного тракта выполнены в виде встречно-штыревой системы металлизации и сформированы к верхнему, активному, слою полупроводниковой структуры, а управляющий электрод формируется к высоколегированному слою полупроводниковой структуры, который располагается за активным слоем полупроводниковой структуры.According to the invention, the Schottky contacts of the high-frequency path are made in the form of an interdigital metallization system and are formed to the upper, active, layer of the semiconductor structure, and the control electrode is formed to the high-alloyed layer of the semiconductor structure, which is located behind the active layer of the semiconductor structure.
Техническим результатом является повышение коэффициента передачи преобразователей частоты, снижение фазовых шумов генераторов и повышение избирательности электрически перестраиваемых фильтров СВЧ и КВЧ диапазонов, построенных на основе предлагаемого прибора.The technical result is to increase the transmission coefficient of frequency converters, reduce phase noise of generators and increase the selectivity of electrically tunable microwave and high-frequency filters, based on the proposed device.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого прибора из литературы не известны, поэтому изобретение соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.The combination of distinctive features and properties of the proposed device from the literature are not known, therefore, the invention meets the criteria of novelty and inventive step.
На фигуре 1 приведено схематичное изображение трехэлектродного полупроводникового прибора. На фигуре 2 приведено схематичное изображение поперечного сечения трехэлектродного полупроводникового прибора.The figure 1 shows a schematic representation of a three-electrode semiconductor device. The figure 2 shows a schematic cross-sectional view of a three-electrode semiconductor device.
Для примера рассмотрим трехэлектродный полупроводниковый прибор (фигура 1, фигура 2) на многослойной полупроводниковой структуре арсенида галлия, состоящей из полуизолирущей подложки (1), буферного слоя (на фигурах не указан), высоколегированного слоя (2), активного слоя (4). На полу изолирующей подложки (1) методом молекулярной лучевой или газофазной эпитаксии последовательно выращиваются буферный слой (на фигурах не указан), высоколегированный слой (2) и активный слой (4) [3. Основы материаловедения и технологии полупроводников, Случинская И.А., М: Мир, 2002 - 376 с.]. Буферный слой (на фигурах не указан) необходим для уменьшения влияния дефектов полуизолирующей подложки (1). Далее расположен высоколегированный слой (2), на котором формируется управляющий электрод (3), образующий омический контакт. Далее расположен активный слой (4), на котором формируется встречно-штыревая система металлизации электродов (5) и (6), образующих контакт Шоттки, причем управляющий электрод (3) расположен вне пространства между встречно-штыревой системой металлизации электродов (5) и (6). Электроды (5) и (6) предназначены для включения в высокочастотный тракт (на фигурах не указан), а управляющий электрод (3) используется для подачи управляющего напряжения.For example, consider a three-electrode semiconductor device (Figure 1, Figure 2) on a multilayer semiconductor structure of gallium arsenide, consisting of a semi-insulating substrate (1), a buffer layer (not shown in the figures), a high-alloy layer (2), an active layer (4). On the floor of the insulating substrate (1), a buffer layer (not shown in the figures), a highly doped layer (2) and an active layer (4) are successively grown by molecular beam or gas-phase epitaxy (3). Fundamentals of materials science and technology of semiconductors, Sluchinskaya IA, M: Mir, 2002 - 376 p.]. A buffer layer (not shown in the figures) is necessary to reduce the effect of defects in the semi-insulating substrate (1). Next is a highly alloyed layer (2), on which a control electrode (3) is formed, forming an ohmic contact. Next is the active layer (4), on which an interdigital electrode metallization system of electrodes (5) and (6) is formed, forming a Schottky contact, and the control electrode (3) is located outside the space between the interdigital electrode metallization system (5) and ( 6). The electrodes (5) and (6) are intended for inclusion in the high-frequency path (not shown in the figures), and the control electrode (3) is used to supply the control voltage.
При отсутствии напряжения на управляющем электроде (3) и подаче высокочастотного сигнала на электроды (5) и (6), указанный сигнал проходит между электродами (5) и (6) через проводящие области (на фигурах не указаны) слоев (2) и (4). При подаче напряжения на управляющий электрод (3) увеличивается область объемного заряда под электродами (5) и (6) и, соответственно, создаваемая ими емкость. Эта емкость изменяется в соответствии с изменением управляющего напряжения на управляющем электроде (3).In the absence of voltage at the control electrode (3) and the supply of a high-frequency signal to the electrodes (5) and (6), this signal passes between the electrodes (5) and (6) through the conductive regions (not shown in the figures) of the layers (2) and ( four). When voltage is applied to the control electrode (3), the space charge region under the electrodes (5) and (6) increases and, accordingly, the capacitance created by them. This capacitance changes in accordance with a change in the control voltage at the control electrode (3).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017101931A RU2654352C1 (en) | 2017-01-20 | 2017-01-20 | Three-electrode semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017101931A RU2654352C1 (en) | 2017-01-20 | 2017-01-20 | Three-electrode semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2654352C1 true RU2654352C1 (en) | 2018-05-17 |
Family
ID=62153094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017101931A RU2654352C1 (en) | 2017-01-20 | 2017-01-20 | Three-electrode semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2654352C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4286276A (en) * | 1978-03-21 | 1981-08-25 | Thomson-Csf | Dual Schottky contact avalanche semiconductor structure with electrode spacing equal to EPI layer thickness |
US5525828A (en) * | 1991-10-31 | 1996-06-11 | International Business Machines Corporation | High speed silicon-based lateral junction photodetectors having recessed electrodes and thick oxide to reduce fringing fields |
US7262470B2 (en) * | 2003-02-06 | 2007-08-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
RU2354010C1 (en) * | 2007-12-28 | 2009-04-27 | Закрытое Акционерное Общество "Светлана-Рост" | Three-electrode high-frequency semi-conducting instrument |
RU2513644C1 (en) * | 2012-12-10 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Semiconductor device with negative resistance (versions) |
CN104638026A (en) * | 2015-02-05 | 2015-05-20 | 西南科技大学 | Diamond schottky barrier diode and preparing method thereof |
-
2017
- 2017-01-20 RU RU2017101931A patent/RU2654352C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4286276A (en) * | 1978-03-21 | 1981-08-25 | Thomson-Csf | Dual Schottky contact avalanche semiconductor structure with electrode spacing equal to EPI layer thickness |
US5525828A (en) * | 1991-10-31 | 1996-06-11 | International Business Machines Corporation | High speed silicon-based lateral junction photodetectors having recessed electrodes and thick oxide to reduce fringing fields |
US7262470B2 (en) * | 2003-02-06 | 2007-08-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
RU2354010C1 (en) * | 2007-12-28 | 2009-04-27 | Закрытое Акционерное Общество "Светлана-Рост" | Three-electrode high-frequency semi-conducting instrument |
RU2513644C1 (en) * | 2012-12-10 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Semiconductor device with negative resistance (versions) |
CN104638026A (en) * | 2015-02-05 | 2015-05-20 | 西南科技大学 | Diamond schottky barrier diode and preparing method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9214512B2 (en) | Three-terminal variable capacitor | |
US8941117B2 (en) | Monolithically integrated vertical JFET and Schottky diode | |
US9401436B2 (en) | Multiple control transcap variable capacitor | |
US6642578B1 (en) | Linearity radio frequency switch with low control voltage | |
US8803288B1 (en) | Analog transcap device | |
TWI475690B (en) | Multi-gate semiconductor devices | |
US8461631B2 (en) | Composite contact for semiconductor device | |
KR100710434B1 (en) | Schottky barrier diode | |
EP2793255A1 (en) | Semiconductor device comprising a Schottky diode and a high electron mobility transistor, and manufacturing method thereof | |
US8368084B2 (en) | Semiconductor device with capacitor disposed on gate electrode | |
US20140117411A1 (en) | Monolithic integrated circuit | |
CN105247681A (en) | Enhancement-mode III-nitride devices | |
WO2009039028A2 (en) | Gallium nitride diodes and integrated components | |
US10854760B2 (en) | Stacked III-V semiconductor diode | |
JP2018056506A (en) | Semiconductor device | |
JP2014078570A (en) | Rectifier circuit and semiconductor device | |
US4721985A (en) | Variable capacitance element controllable by a D.C. voltage | |
RU2654352C1 (en) | Three-electrode semiconductor device | |
US3374404A (en) | Surface-oriented semiconductor diode | |
WO2019208034A1 (en) | Switching transistor and semiconductor module | |
US11569393B2 (en) | Apparatus and method for a low loss coupling capacitor | |
WO2014194336A9 (en) | Analog transcap device | |
US3445793A (en) | High frequency strip transmission line | |
US11611003B2 (en) | Semiconductor component, use of a semiconductor component | |
JPH08264762A (en) | Compound semiconductor device and its manufacture |