Свч-диод шоттки с балочными выходами

Полезная модель относится к полупроводниковой электронике и может быть использована в приемных и передающих устройствах СВЧ и КВЧ диапазонов, а также при создании монолитных интегральных схем сантиметрового, миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн. СВЧ-диод Шоттки с балочными выводами в форме полупроводникового чипа на основе i-n⁺-n-структуры, содержащем невыпрямляющий катодный контакт к n⁺-слою и катодный балочный вывод, выпрямляющий анодный контакт к n-слою, электрический балочный вывод к анодному контакту, состоящий из узкой части, отделенной от i-подложки воздушным каналом и расширенной части, отличающийся тем, что с поверхности чипа полностью или частично удален диэлектрик вокруг барьера Шоттки а катодный вывод и расширенная часть анодного вывода заглублены в n ⁺-слой на расстояние 0,5-1,1 мкм от границы раздела n-n ⁺ слоев.

Полезная модель относится к полупроводниковой электронике и может быть использована в приемных и передающих устройствах СВЧ и КВЧ диапазонов, а также при создании монолитных интегральных схем сантиметрового, миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн.

Известно, что для повышения рабочих частот детекторных, смесительных, варакторных и других СВЧ-приборов, следует уменьшать до возможных пределов их паразитные параметры: емкость, индуктивность и последовательное сопротивление. Использование поверхностно-барьерных диодов (диоды Шоттки) с балочными выводами в указанных приборах позволяет создавать устройства, работающие вплоть до КВЧ-диапазона длин волн [1].

Известен СВЧ-диод Шоттки с балочными выводами [2] (прототип). Диод представляет собой полупроводниковый чип, состоящий из полуизолирующей i-подложки с последовательно нанесенными на нее высоколегированным n⁺-слоем, рабочим n-слоем и выпрямляющим контактом (барьер Шоттки) с балочным анодным выводом. Узкая часть анодного вывода отделена от i-подложки воздушным каналом, а широкая расположена на диэлектрическом слое, нанесенным поверх рабочего n-слоя. Глубина воздушного канала несколько больше суммарной толщины n и n⁺ слоев. Балочный катодный вывод через окно в диэлектрике электрически соединен с n⁺-слоем и также размещен поверх диэлектрического слоя. Недостатки известного устройства обусловлены конструктивно необходимым для прототипа наличием диэлектрического слоя, который является причиной паразитной МДП-емкости и повышенного значения последовательного сопротивления из-за малой площади контакта катодного вывода с n-слоем через окно в диэлектрической пленке. Расположение балочных выводов поверх диэлектрического слоя определяет также величину паразитной индуктивности и конструктивную длину узкой части анодного вывода, что сказывается на механической прочности СВЧ-диода.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое решение, заключается в повышении рабочих частот СВЧ-диодов Шоттки с балочными выводами и упрочнении конструкции чипа.

Положительный результат достигается тем, что в СВЧ-диоде Шоттки с балочными выводами в форме полупроводникового чипа на основе i-n⁺-n-структуры, содержащем невыпрямляющий катодный контакт к n⁺-слою и катодный балочный вывод, выпрямляющий

анодный контакт к n-слою, электрический балочный вывод к анодному контакту, состоящий из узкой части, отделенной от i-подложки воздушным каналом и расширенной части, по данному предложению частично или полностью удален диэлектрик вокруг барьера Шоттки, а катодный вывод и расширенная часть анодного вывода заглублены в n⁺-слой на расстояние 0,5-1,1 мкм от границы раздела n-n ⁺ слоев.

На чертеже представлен один из возможных вариантов заявляемого технического решения.

Чип СВЧ-диода Шоттки с балочными выводами состоит из полуизолирующей i-подложки 1 с последовательно нанесенными на нее высоколегированным n ⁺-слоем 2 и рабочим n-слоем 3. Воздушный канал 4, выполненный известным способом, разделяет чип на 2 электрически изолированные области, например, пересекая весь кристалл в любом направлении в плоскости перпендикулярной плоскости чертежа. Это дает возможность разместить на заданной глубине высоколегированного n ⁺-слоя 2 в разных частях чипа катодный балочный вывод 8, являющийся невыпрямляющим контактом к n⁺ -слою, и расширенную часть 7 анодного балочного вывода. Узкая часть 6 анодного вывода, расположенная над воздушным каналом 4, является электрическим межсоединением с выпрямляющим контактом 5. Поскольку на границе раздела n-n⁺ слоев имеет место большое количество кристаллических дефектов, то целесообразно разместить катодный 8 и расширенную часть анодного 7 выводов ниже упомянутой границы раздела. Экспериментально установлено, что оптимальное расстояние, на которое следует заглубить балочные электрические выводы 7 и 8 в n⁺-слой составляет 0,5-1,1 мкм от границы раздела n-n⁺ слоев. Это позволило приблизить омический контакт к барьеру Шоттки, что привело, в сравнении с прототипом, к упрочнению конструкции, снижению последовательного сопротивления и паразитной индуктивности. Снижение паразитной индуктивности, по сравнению с прототипом, связано с увеличением геометрического объема электрических выводов.

Удаление диэлектрического слоя, через отверстия в котором формировались выпрямляющий 5 (барьер Шоттки) и невыпрямляющий 8 контакты, позволило исключить в законченном устройстве СВЧ-диода паразитную МДП-емкость. При этом, чтобы не нарушать прочность барьера Шоттки, при малых его размерах, удаление диэлектрического слоя может быть частичным.

Практическое изготовления СВЧ-диода Шоттки по данному предложению проводилось с применением арсенидогаллиевых эпитаксиальных структур i-n⁺-n типа известными технологическими приемами получения выпрямляющего барьера Шоттки. Для формирования балочных выводов выполнялось локальное растворение n-слоя и частичное растворение n⁺-слоя. В созданные таким образом углубления осаждали металл балочных

электрических выводов. Разделение пластины на отдельные диоды осуществляли травлением пластины со стороны подложки.

Полученные образцы СВЧ-диодов показали свою пригодность для использования в смесителях и детекторах коротковолновой части мм диапазона длин волн.

Источники информации:

1. Усовершенствованные диоды Шоттки для СВЧ-диапазона. Электроника, 1978, №20, стр.19-20

2. Божков В.Г., Вилисова В.Г., Табакаева Т.М. СВЧ-диод с балочными выводами. А.с. СССР №1829801.

СВЧ-диод Шоттки с балочными выводами в форме полупроводникового чипа на основе i-n⁺-n-структуры, содержащем невыпрямляющий катодный контакт к n⁺-слою и катодный балочный вывод, выпрямляющий анодный контакт к n-слою, электрический балочный вывод к анодному контакту, состоящий из узкой части, отделенной от i-подложки воздушным каналом и расширенной части, отличающийся тем, что с поверхности чипа полностью или частично удален диэлектрик вокруг барьера Шоттки а катодный вывод и расширенная часть анодного вывода заглублены в n ⁺-слой на расстояние 0,5-1,1 мкм от границы раздела n-n ⁺ слоев.