RU2654352C1 - Three-electrode semiconductor device - Google Patents

Three-electrode semiconductor device Download PDF

Info

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
Application number
RU2017101931A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Владимирович Кантюк
Сергей Иванович Толстолуцкий
Анна Владимировна Толстолуцкая
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
Priority to RU2017101931A priority Critical patent/RU2654352C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2654352C1 publication Critical patent/RU2654352C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N70/00Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: use: to create ultra-high and extremely high frequency monolithic integrated circuits. Essence of the invention consists in that the three-electrode semiconductor device contains two Schottky contacts of the high-frequency section placed on it and one control electrode forming an ohmic contact and located outside the space between contacts in the high-frequency section, Schottky contacts of the high-frequency section are made in the form of a counter-pin system of metallization and are formed to the upper, active layer of the semiconductor structure, and the control electrode is formed to the high-alloy layer of the semiconductor structure, which is located behind the active layer of the semiconductor structure.
EFFECT: technical result: providing the possibility of an increase in the transmission coefficient of frequency converters, reducing the phase noise of generators and increasing the selectivity of electrically tunable filters of ultra-high and extremely high frequency ranges.
1 cl, 2 dwg

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)

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, отличающийся тем, что 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.A three-electrode semiconductor device containing two high-frequency channel Schottky contacts and one control electrode forming an ohmic contact and located outside the space between the contacts in the high-frequency channel, characterized in that the high-frequency channel Schottky contacts 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 a highly doped layer of the semiconductor structure, which ory located behind the active layer of the semiconductor structure.
RU2017101931A 2017-01-20 2017-01-20 Three-electrode semiconductor device RU2654352C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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