ВАРИКАП С ПОВЫШЕННЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ПЕРЕКРЫТИЯ

Полезная модель относится к полупроводниковым приборам, в частности к варикапам на кремнии и арсениде галлия.
+
Известны варикапы на кремнии и арсениде галлия [1], включающие p-n переход, высоколегированный р-слой и относительно низколегированный n-слой. Изменение емкости варикапа при подаче напряжения связано с изменением области пространственного заряда (ОПЗ) именно в рабочем n-слое. Величина и изменение емкости варикапа зависит напрямую от размеров ОПЗ и изменении ее размеров при подаче напряжения, поэтому n-слой выбирают низколегированным, поскольку как известно, величина ОПЗ и, самое главное, ее изменение будет выше, чем меньше концентрация носителей заряда в рабочем слое. В качестве рабочего низколегированного слоя используют слои кремния и арсенида галлия n-типа, т.к. в подвижность носителей заряда в n-слоях этих полупроводников существенно выше подвижности носителей заряда в p-слоях. При однородном легировании n-слоя зависимость емкости от напряжения имеет вид:
Для усиления зависимости емкости от напряжения на варикапе используют полупроводниковые структуры с неравномерным легированием рабочего n-слоя - структуры с обратным градиентом. Так называемый обратный градиент подразумевает относительно высокую концентрацию носителей заряда вблизи границы р-n перехода с уменьшением этой величины (концентрации носителей заряда) по мере удаления от границы р-n перехода. Такие структуры широко используются в настоящее время, особенно, при производстве кремниевых варикапов [2]. Профиль легирования структуры с обратным градиентом приведен на фиг. 1.
2
Основным недостатком производства варикапов с обратным градиентом является слабая воспроизводимость профиля легирования рабочих слоев по сравнению с аналогичными структурами с равномерным профилем легирования. Это обусловлено сложностью создания высоколегированного участка n-слоя с точным значение концентрации n на границе р-n перехода. Невозможность определить это значение из вольт-фарадной характеристики только дополнительно осложняет задачу изготовления структур и приборов в целом. На диодных структурах концентрация носителей заряда определяется из вольт-фарадной характеристики. Достаточно точное определение концентрации носителей заряда в структурах с постоянным по толщине рабочего n-слоя распределением примеси и, следовательно, концентрации носителей заряда не представляет большого труда. Однако задача усложняется в случае, когда структура имеет неоднородный профиль легирования, например, в случае структур с обратным градиентом. В ОПЗ таких структур находится участок, концентрация носителей в котором существенно зависит от координаты, и поэтому в этом случае можно определить лишь некоторое усредненное по толщине ОПЗ значение концентрации носителей заряда на участке рабочего n-слоя, поглощенном этой областью (ОПЗ).
Эти особенности структур с обратным градиентом приводят к низкому проценту выхода годных изделий, высокой трудоемкости связанной с необходимостью точного подбора профиля легирования, сложностью контроля концентрации носителей заряда и профиля ее распределения в рабочем слое.
Целью предлагаемого технического решения является создание варикапа на структурах кремния и арсенида галлия с обратным градиентом, профиль концентрации в которых позволяет повысить воспроизводимость электрофизических параметров варикапа в процессе производства и увеличить процент выхода годных изделий.
n2
обр
2
Поставленная цель достигается с помощью предлагаемого специального профиля легирования (фиг. 2), отличительной особенностью которого является наличие начального (вблизи р-n перехода) «плоского» участка с относительной высокой концентрацией носителей заряда и постоянным («плоским») уровнем легирования на нем (на этом участке). За этим участком находится область, концентрация носителей заряда в которой уменьшается до величины соответствующей основному участку рабочего n-слоя с постоянным уровнем легирования и, следовательно, с постоянной концентрацией носителей заряда. Толщина такого начального «плоского» участка (d) должна быть больше величины области пространственного заряда (W) варикапа при нулевом смещении (U=0). Наличие такого «плоского» участка дает возможность при подаче обратного смещения (до значений U, см. фиг. 2) точно определить уровень концентрации носителей заряда. Это существенно повышает контролируемость и воспроизводимость как эпитаксиальных структур полупроводника, так и варикапов на основе таких структур.
Литература
1. Варикапы 2В102, 2В104 (АЕЯР. 432120.447ТУ); 2В110 (АЕЯР. 432120.449ТУ), Настроечные диоды КА 611 (АаАо. 336.179 ТУ)
2. Варикапы 2В124 (аАо. 339.170 ТУ); 2В133 (аАо. 339.392ТУ); 2В125 (аАо. 339.288 ТУ)