DE2833318C2 - Kapazitätsdiode - Google Patents

Description

Ni

k ■

zwischen den Grenzen No und Νε verläuft und daß das Verhältnis von N₀ zu Ne dem gewünschten Kapazitätshub angepaßt ist, wobei bedeuten:

χ die Sperrschichtbreite in μπι am PN-Übergang bei der Spannung U,

Xo die Sperrschichtbreite in μπι am PN-Übergang bei der Spannung U= — Ua

N₀ die Dotierungskonzentration am PN-Übergang,

Nc die GrunddotierungskOi/zentration der Epitaxialschicht,

k ein konstanter Wert zwischen 5 · 10^u und 1 · 10",

η ein konstanter, ganzzahliger Wert zwischen 0 und 6 Uhd

β ein konstanter Wsrt zwir -hen I und 3.

Die Erfindung betrifft eine Kapazitätsdiode mit einem Halbleiterkörper mit einer Epitaxialschicht vom ersten Leitungstyp, in der durch gesteuerte Dotierung während des Aufwachsens ein Dotierungsprofil erzeugt ist und einer Oberflächenzone vom zweiten Leitungstyp in der Epilaxialschicht, die mit dieser den PN-Übergang bildet

Werden solche Kapazitätsdioden wie üblich als Abstimmdioden in Parallelschwingkreisen verwendet, so wird wegen der nicht linearen Kennlinie der Diode die Resonanzkurve des Schwingkreises verformt.

Dieser Effekt ist in VALVO Berichte Band XVII, Heft 2, Seiten 97 bis 107 (insbesondere Seiten 99 bis 101) beschrieben. Daraus ergibt sich, daß bei der Aussteuerung der Kapazitätsdiode im Schwingkreis mit der Spannung AU eine Abweichung von der Resonanzfrequenz /'von —— auftritt.

Diese störende Frequenzabweichung hat bei einer Kapazitätsdiode nach dem Stand der Technik z. B. den in F i g. I gezeigten Verlauf. Die Frequenzabweichung nimmt also verhältnismäßig große, und - was besonders störend ist - sowohl positive, als auch negative Werte an.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Kapazitätsdiode der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Frequenzabweichung im Aussteuerbereich der Diode so gering wie möglich wird und dabei möglichst nur ein Vorzeichen annimmt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, d;iß das Dotierungsprofil der Epitaxialschicht gemäß der Beziehung

zwischen den Grenzen No und Ne verläuft und daß das Verhältnis von N₀ zu Ne dem gewünschten Kapazitätshub angepaßt ist, wobei bedeuten: χ die Sperrschichtbreite in μπι am PN-Übergang bei der Spannung U,
X₀ die Sperrschichtbreite in μπι am PN-Übergang bei der Spannung U= — Ua

N₀ die Dotierungskonzentration am PN-Übergang, Ne die Grunddotierungskonzentration der Epitaxieschicht,

k ein konstanter Wert zwischen5 - 10^l4und1 · 10", η ein konstanter, ganzzahliger Wert zwischen 0 und 6

und
β ein konstanter Wert zwischen 1 und 3.

Dadurch wird auf einfache Weise erreicht daß im Aussteuerbereich der Diode die Frequenzabweichung

nur ein Vorzeichen annimmt und nur einen geringen

Betrag aufweist. Die Erfindung wird im folgenden an Hand der

Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 den Verlauf der Frequenzabweichung in Abhängigkeit von üer angelegten Spannung bei einer Kapazitätsdiode nach dem Stand der Technik,

Fig.2 einen Schnitt durch eine Kapazitätsdiode gemäß der Erfindung,

Fig.3 den Verlauf des Dotierungsprofils der Kapazitätsdiode nach F i g. 2 und
F i g. 4 den Verlauf der Frequenzabweichung bei einer

Kapazitätsdiode gemäß den F i g. 2 und 3.

In F i g. 2 ist eine Kapazitätsdiode der hier betrachteten Art im Schnitt dargestellt Der Halbleiterkörper 1 besteht aus einem N-leitenden Siliciumsubstrat mit einem spezifischen Widerstand von etwa 2 · 10-³Ω«η.

Auf dieses Substrat wird eine ^taktische Schicht aufgewachsen, 'Obei die Dotierung während des Aufwachsens so gesteuert wird, daß ausgehend von einer Grunddotierungskonzentration N_E= 22 ■ 10¹⁵At/ cm-³ das Dotierungsprofil entsprechend der oben gegebenen Beziehung

/V,„ = k

Γ'·-Τ

verläuft, wobei

*o = 0,1 μπτ bei - ίΛ>=860 mV,

β = 2 und
3

2,03 · 10'⁵

In die so dotiert aufgewachsene epitaktische Schicht mit einer Dicke von 4,8 μίτι wird dann nach Ätzung des Mexaberges 3 von 0,7 μπι Höhe von der Oberfläche her über eine Fläche von 8,2 · 10-⁴ cm² die P-Ieitende Zone 3 durch Eindiffusion von Bor mit einer Oberflächenkonzentration von 4 · 1O²⁰Cm-³ bis zu einer Tiefe von 0,6 μΐη eingebracht. Die Dotierungskonzentration Nt, am PN-Übergang 5 beträgt dann 1,97 ■ 10¹⁷Cm-'.

Die so hergestellte Kapazitätsdiode wird dann durch Aufbringen von Metallschichten 6 und 7 kontaktiert und in ein geeignetes Gehäuse eingebracht.

F ί g, 3 zeigt den gemessenen Verlauf des Störstellenprofils zwischen dem PN-Übergang 5 und dem Substrat der Kapazitätsdiode nach F i g. 2.

Bei diesem Verlauf des Dotierungsprofils ergibt sich der in F i g. 4 dargestellte Verlauf der Frequenzabweichung, aus dem hervorgeht, daß bei einer so bemessenen Diode die Frequenzabweichung nur ein Vorzeichen hat (sie bleibt negativ) und ihr Betrag innerhalb der praktischen Aussteuergrenzen der Diode einen Wert von 0,5% nicht übersteigt.

Der sich in der Kurve gemäß Fig.4 zeigende Wiederanstieg des Betrages der Frequenzabweichung bei höheren Spannungen wäre grundsätzlich vermeidbar, ist aber zurückzuführen auf den Wiederanstieg des Dotierungsprofils, wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, auf die Dotierung des Substrats, die so hoch gewählt werden muß, um der Kapazitätsdiode einen möglichst niedrigen Serienwiderstand zu geben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kapazitätsdiode mit einem Halbleiterkörper mit einer Epitaxialschicht vom ersten Leitungstyp, in der durch gesteuerte Dotierung während des Aufwachsens ein Dotierungsprofil erzeugt ist und einer Oberflächenzone vom zweiten Leitungstyp in der Epitaxialschicht, die mit dieser den PN-Übergang bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Dotierungsprofil gemäß der Beziehung