ВСЕСОЮЗНАЯ I Советский патент 1973 года по МПК H01G7/00 

1

Изобретение относится к полупроводниковой электропике и микроэлектронике.

Известен полупроводниковый варикап, в котором используется эффект изменения емКОСТ1И изолированной области приповерхностного пространственного заряда (ОПЗ) под воздействием приложенного напряжения. Варикап имеет следующую структуру: металлический электрод - расположенный под ним диэлектрический слой - полупроводник - второй металлический электрод, нанесенный на противоположную поверхность полупроводниковой пластины и образующий с ней омический контакт.

Недостаток известной конструкции состоит в том, что характеристики варикапа резко асимметричны по отнощению к полярности сигнала значительной амплитуды, проходящего через варикап (управляющая цепь), и сильно зависят от амплитуды этого сигнала.

Кроме того, в известной конструкции невозможно осуществить гальваническую развязку управляющей (в которой обычно используется постоянное или медленно изменяющееся по определенному закону напряжение) и управляемой (обычно используется высокочастотный сигнал) -радиотехнических цепей. Последний недостаток особенно существен в случае, когда управляющий сигнал сни2

мается с высокоомного источника напряжения (например, ионизационной камеры).

В предложенном варикапе осуществлена симметризация характеристик по отнощению

к величине и полярности управляемого переменного напряжения и обеспечена гальваьнческая развязка управляемого и управляющего электрических сигналов. Достигнуто это благодаря тому, что на

внешнюю поверхность диэлектрического слоя, содержащего большой ( к/см) заряд того же знака, что и основные носители тока в полупроводнике, панесены дополнительно два рабочих металлических электрода, например, одинаковой площади симметрично по отношению к поверхности полупроводниковой пластины и одному из управляющих электродов, который по периметру (например, кольцом) охватывает каждый рабочий электрод.

Второй «управляющий электрод нанесен на противоположную поверхность полупроводниковой пластины и обеспечивает с ней омический контакт. Геометрические размеры каждого электрода, особенно управляющего,

должны превышать длину экранирования электрического поля в полупроводнике.

На чертеже показан предложенный полупроводниковый варикап, содержащий полупроводниковую пластину /, диэлектрический

слой 2, нижний управляющий металлический

электрод 3, верхний управляющий металлический электрод 4, управляемые (рабочие) металлические электроды 5 и 5.

На верхнюю поверхность полупроводниковой пластины 1, например, из высокоомного кремния р-типа нанесен термически выращенный слой 2. Затем на обе поверхности нанесены металлические слои (например, алюминиевые), причем на внещней поверхности диэлектрика методами фотогравировки изготовлены три электрода: управляющий 4 и управляемые 5 и (5. Каждый управляемый электрод полностью охватывается соответствующей частью управляющего электрода, геометрические, размеры которого превыщают глубину экранирования электрического поля в полупроводнике. Нижний управляющий электрод 5 нанесен на всю поверхность полупроводниковой пластины и обеспечивает с ней омический контакт.

Как известно, в результате .термичес рого окисления пластинки кремния р-типа вблизи ее поверхности существует хорощо проводящий инверсионный канал, обусловленный положительным зазором в окисле, проводимость которого может значительно превышать проводимость однородного объема. Этот канал играет роль внутренней обкладк1И, так что при отсутствии внещнего напряжения между управляющими электродами 3 и 4 проходная емкость между электродами 5 п 6 максимальна и представляет собой последовательное соединение емкостей диэлектрических слоев, площади которых приблизительно равны площадям электродов 5 и 5. Если к электрода1м 3 тл 4 приложить управляющее напряжение («плюс на электрод 5), достаточное для устранения (перекрь1тия) инверсионного канала, то в формировании проходной емкости будут

принимать участ1йе два последовательно соединенных слоя истощения Шоттки, локализованных под инверсионными слоями. В результате емкость варикапа сильно уменьщится.

Регулируя величину управляющего напряжения, можно значительно изменять проходную емкость варикапа. Очевидно, что симметрия конструкции варикапа обеспечивает симметризацию его характеристик по отнощению к

полярности «управляемого электрического сигнала, а гальваническая развязка управляющей и управляемой цепей достигается нанесением четырех изолированных друг от друга электродов.

Предлагаемый варикап особенно перспективен в качестве емкостного «ключа, поскольку в области максимальной и минимальной емкости его параметры нрактически не зависят от величины управляющего напряжения.

Предмет изобретения

Полупроводниковый варикап, выполненный на основе структуры металл-диэлектрик-полупроводник с управляющим электродом к диэлектрику, площадью меньщей чем тыльный электрод к полупроводнику, отличающийся тем, что, с целью обеспечения гальванической развязки между управляющим и управляемым электрическими сигналами, а также симметризации характеристик прибора по отношению к полярности сигнала, на поверхность диэлектрика, содержащего заряд (2W K/cM) того же знака, что и основные носители полупроводника, дополнительно нанесены два металлических электрода, причем управляющий электрод охватывает каждый из дополнительных электродов.

г