Конструкция варикапа с расширенным контактом

Полезная модель относится к полупроводниковым приборам, а именно конструкции варикапов на основе технологии локального окисления кремния.
Как известно, одной из наиболее существенных проблем при изготовлении приборов с мезаструктурой является проблема создания надежной защиты р-n перехода. Различные виды низкотемпературной защиты с помощью пленок двуокиси кремния и нитрида кремния, как правило, оказываются менее эффективными, чем термически выращенная пленка. По этой причине трудно сохранить преимущества мезаструктуры с точки зрения пробивного напряжения.
Для решения данной проблемы применяется технология локального окисления кремния. Известна конструкция варикапа, основанная на защите мезаструктуры термическим слоем двуокиси кремния [1]. Такая конструкция широко используется благодаря достижению высоких пробивных напряжений. Недостатком конструкции является наличие токов утечки при обратных смещениях ниже напряжения пробоя.
Для устранения токов утечки применяется дополнительная защита р-n перехода диэлектрическим лаком [2]. Недостатком является значительное уменьшение пробивных напряжений, а также нестабильность электрических параметров.
Известна конструкция варикапа в планарном исполнении с добавлением полевой обкладки, которая заключается в использовании расширенной металлизации верхнего омического контакта [3]. Данная технология увеличивает пробивные напряжения структуры, но имеет определенные требования к концентрации n-области и к толщине термического окисла, а также обеспечивает меньшие пробивные напряжения в сравнении с мезаструктурой.
Для исключения этих недостатков предложена новая конструкция варикапа на основе технологии локального окисления кремния, которая обеспечивает высокие пробивные напряжения и стабильность электрических параметров. Такой результат достигается при использовании мезаструктуры с термическим слоем двуокиси кремния, с добавлением расширенной металлизации верхнего омического контакта, которая имеет площадь большую, чем площадь мезы, и лежит на поверхности защитного слоя двуокиси кремния. Технология изготовления варикапа с расширенным контактом позволяет сохранить преимущества мезаструктуры по величине пробивных напряжений и преимущества планарного исполнения по надежности защиты и стабильности электрических параметров.
На фиг. 1 изображено поперечное сечение предлагаемой конструкции.
1 - подложка n+-тип,
2 - эпитаксиальная пленка n-тип,
3 - диффузионная область р+-тип,
4 - расширенная металлизация верхнего омического контакта,
5 - нижний омический контакт,
6 - слой термической двуокиси кремния.
Пример выполнения:
3
4
3
4
Варикап изготавливался на кремниевой эпитаксиальной структуре, на которой выполнено жидкостное травление эпитаксиальной пленки через фоторезистивную маску, затем проведено локальное окисление кремния термическим методом, при этом поверхность мезы была закрыта пленкой SiN. После снятия пленки SiN проведена диффузия бора для создания области р-n перехода. Далее на пластину напылялись послойно Ti и Аu для формирования верхнего омического контакта, после чего выполнена гравировка Ti-Au через маску фоторезиста таким образом, чтобы металлизация перекрывала область мезы и лежала на поверхности слоя двуокиси кремния. Далее формировался нижний омический контакт на всю площадь пластины.
На данной структуре были получены значения пробивных напряжений ≈140 В. Для сравнения были изготовлены варикапы на аналогичном материале по технологии локального окисления кремния с дополнительной защитой диэлектрическим лаком АД-9103, на которых получены значения пробивных напряжений ≈80 В.
Отличительной особенностью предлагаемой конструкции варикапа является то, что улучшение параметров варикапа за счет использования расширенного контакта не требует внедрения дополнительных технологических операций, а осуществляется за счет изменения размеров фотошаблона.
1. Пильдон В.И. Полупроводниковые умножительные диоды / В.И. Пильдон. - М.: Радио и связь, 1981. - 136 с.
2. Курносое А.И. Материалы для полупроводниковых приборов и интегральных микросхем: учеб. пособие / А.И. Курносое. - М.: Высш. школа, 1980. - 327 с.
3. Блихер А. Физика силовых биполярных и полевых транзисторов / А. Блихер; пер. с англ. В.М. Волле и Л.С.Костиной; под ред. И.В. Грехова. - Л.: Энергоатомиздат, 1986. - 247 с.