Полупроводниковый варикап

367488 ОП ИГРАНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Сова Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕХЗЬСТВУ Зависимое от авт, свидетельстваЗаявлено 21,Ч,1971 ( 1661319/26-25) М. Кл, Н 011 5/00 с присоединением заявк иаобретений и открыти прн Совете Министров СССРОпубликовано 23,1.1973, Бюллетень М 1.382 (088,8) та опубликования описания 21.111.197 Авторыизобретени. П. Горбань, В. Г. Литовченко и П, Х. Пейков нститут полупроводников АН Украинской ССР вител 1 Й ВАРИ КА ПОЛУПРОВОДНИ митет по делам Приорит Изобретение относится к полупроводниковому варикапу и может быть использовано в полупроводниковой электронике и микроэлектронике, особенно в устройствах, где требуются большие коэффициенты перекрытия по емкости (отношение начальной емкости варикапа к емкости при приложенном управляющем напряжении).Известен полупроводниковый варикап, в котором использован эффект изменения емкости 10 приповерхностного пространственного заряда под действием приложенного напряжения. Конструктивно он выполнен в виде структуры металл - диэлектрик в ,полупроводник; на одну поверхность полупроводниковой пластины 1 нанесен омический металлический контакт, на вторую в диэлектрическ слой, причем второй металлический электрод нанесен на внешнюю ттоверхность диэлектрического слоя.Однако в известном варикапе коэффициент 20 К перекрытия по емкости является однозначной функцией толщины диэлектрического слоя и параметров полупроводникового материала. Абсолютное значение коэффициента перекрытия обычно невелико 10) и его нельзя из менить конструктивными параметрами прибора (площадью электродов, их конфигурацией др.). Для увеличения К при соблюдении высокочастотности требуется уменьшение толщины диэлектрического слоя, что резко ухудшает 30 добротность варикапа,2В известной конструкции варикапов цепи управляемого сигнала (УС, обычно высокочастотный переменный сигнал) и управляющего напряжения (УН, обычно постоянное или относительно медленно изменяющееся напряжение) гальванически связаны, что нежелательно, особенно в случае использования в цепях УН варикапа высокоомных источников напряжения, например ионизационных камер.Кроме того, даже при умеренных амплитудах УС емкость известного полупроводникового варикапа сильно зависит от величины УС.Цель изобретения - увеличение абсолютного значения коэффициента перекрытия по емкости, обеспечение возможности изменения К;, в широких пределах путем изменения конфигурации электродов, обеспечение электрической развязки между цепями УС и УН, расширение рабочего диапазона амплитуд УС при отсутствии нелинейных эффектов.Цель достигается тем, что предлагаемый полупроводниковый варикап содержит ряддополнительных конструктивных элементов: диффузионную область, тип проводимости которой противоположен типу проводимости объемного материала; металлический электрод, обеспечивающий омический контакт с диффузионной областью; второй дополнительный электрод, нанесенный на внешнюю поверхность диэлектрического слоя, содержащий большой (= 2 10-т к/слР) заряд тогоже знака, что и основные носители тока в полупроводниковом материале, При этом диэлектрический слой покрывает также часть поверхности диффузионной области. Таким образом, предлагаемый полупроводниковый варикап, в отличие от известного, содержит 4 металлических электрода: два в цепи УС и два в цепи УН.В предлагаемом полупроводниковом вари- капе достигается увеличение коэффициента перекрытия по емкости на 2 - 4 порядка при сохранении высоких пробивных напряжений диэлектрического слоя, обеспечивается электрическая развязка цепей УС и УН, а также увеличивается в несколько раз линейность по отношению к амплитуде УС.На чертеже схематически показан предлагаемый варикап в разрезе.Он содержит полупроводниковую пластину 1, нижний металлический (управляющий) электрод 2, диэлектрический слой 3, инверсионный канал 4, слой б истощения (Шоттки), диффузионную область б с типом проводимости, противоположным по отношению к проводимости объемного материала, первый уп-. равляемый металлический электрод 7, верхний управляющий металлический электрод 8, второй управляемый металлический электрод 9.На нижнюю поверхность полупроводниковой пластины 1, например, из кремния р-типа, нанесен нижний металлический электрод 2, например, из алюминия, обеспечивающий омический контакт с полупроводниковой пластиной. На часть верхней поверхности пластины нанесен диэлектрический слой 3, например ЯОь содержащий большой ( 2 10 -1 цсм) положительный заряд. При этом на границе Я - ЯО существует хорошо проводящий инверсионный канал и-типа 4, отделенный от объема полупроводника плохо проводящим слоем истощения (Шоттки), Поскольку диэлектрический слой ЯО нанесен также на часть поверхности диффузионной области л-типа б, полученной, например, диффузией фосфора в кремний р-типа. Инверсионный канал 4 имеет хороший электрический контакт с диффузионной областью б, Первый управляемый металлический электрод 7, например, из сплава золота с сурьмой нанесен на часть поверхности диффузионной области б и обеспечивает с ней хороший электрический контакт. Верхний управляющий металлический электрод 8, например из алюминия, нанесен поверх диэлектрического слоя и делит этот слой на две части, одна из которых примыкает к первому управляемому металлическому367488 Предмет изобретенияПолупроводниковый варикап, выполненный на основе пластины со структурой металл - диэлектрик в полупроводн с электродом к полупроводнику по всей поверхности пластины, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента перекрытия и линеаризации характеристики, полупроводник содержит диффузионную область с омическим контактом, тип проводимости которой противоположен типу проводимости полупроводника, а металлический электрод, расположенный на слое диэлектрика, делит последний на две части, различные по площади, при этом меньшая часть диэлектрика, содержащая заряд того же знака, что и основные носители тока в объеме полупроводника, частично перекрывает поверхность диффузионной области. 4045 50 55 5 10 15 го г 5 ЗО35 4электроду 7, а вторая, например, большей плошади, преимущественно локализована под вторым управляемым металлическим электродом 9.Предлагаемый полупроводниковый варикап работает следующим образом.При отсутствии управляющего напряжения между электродами 2 и 8 емкость управляемой цепи (между электродами 7 и 9) определяется емкостью диэлектрического слоя под электродом 9, поскольку инверсионный канал 4 играет роль второй обкладки конденсатора. Если между электродами 2 и 8 приложено УН (знаком минус на электрод 8) достаточной величины, то инверсионный канал под электродом 8 исчезает, вследствие чего инверсионный канал, локализованный под электродом 9, уже не контактирует с частью инверсионного канала, примыкающей к диффузионной области б. При этом емкость между электродами 7 и 9 определяется в значительной мере емкостью слоя истощения Шоттки, локализованной под электродом с меньшей площадью, например 7. Поскольку соотношения площадей электродов 9 и 7 можно сделать большим, предлагаемая конструкция варикапа позво. ляет реализовать весьма высокие значения коэффициента перекрытия по емкости, К 10 - 104,Изменение удельного сопротивления полупроводниковой пластины в значительных пределах, особенно при больших значениях р, не оказывает заметного влияния на параметры полупроводникового варикапа. Кроме того, в предлагаемой конструкции легко получить требуемые значения Кмакс изменяя, напри мер, площадь электрода 9.367488 Редактор И. Орлова Заказ 540/8 Изд,1155 Тираж 780 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр, Сапунова, 2 Составитель А. КотТехред Л. Богданова Корректоры: Л. Чуркина и 3 Тарасова