專(zhuān)利名稱(chēng):半導(dǎo)體電壓控制變?nèi)萜鞯闹谱鞣椒?br>本發(fā)明屬電壓控制的用于振蕩或轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件作電容器等使用，但改變其兩端電壓可改變其電容值。
半導(dǎo)體分立器件大致有兩類(lèi)MOS型和結(jié)型，而且都作成了非線性電容器，但把這兩種電容器結(jié)合在一起，也即把MOS型和結(jié)型結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成MINP(金屬-絕緣體-N型半導(dǎo)體-P型半導(dǎo)體)四層結(jié)構(gòu)的使具有新的特性和功能的由電壓控制的非線性電容器末見(jiàn)有報(bào)道。這種MINP結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體電壓控制變?nèi)萜鞯碾娙葜惦S兩端所加電壓的變化作特殊的變化，能完全替代現(xiàn)有的變?nèi)荻O管，但現(xiàn)有的變?nèi)荻O管卻不能起到本器件在其它方面所能起的作用。
本發(fā)明的目的即在把MOS型和結(jié)型結(jié)合起來(lái)構(gòu)成一種MINP四層結(jié)構(gòu)的非線性電容器，其兩端電容值能隨兩端所加電壓的線性變化作非線性變化，能用于以下許多場(chǎng)合用于短波和超短波通訊機(jī)中的電調(diào)諧;自動(dòng)頻率微調(diào)、頻率跟蹤和穩(wěn)頻器等電路中;也可用于非線性振蕩器、電壓-頻率變換器、有源濾波器和頻域中的三值電路等等。
本發(fā)明的半導(dǎo)體電壓控制變?nèi)萜骶哂蠱INP四層結(jié)構(gòu)，它的電容值C隨所加電壓Vec的變化作特殊的變化，電壓Vec可由負(fù)加到零，又可從零加到正，是一個(gè)電容值C隨電壓Vec變化的非線性器件，C＝f(Vec)。Vec的定義域例如可從負(fù)10伏到正10伏，具體的正負(fù)兩端的值可大可小，由設(shè)計(jì)而定。
半導(dǎo)體電壓控制變?nèi)萜鞯姆蔡匦匀绺綀D1所示，附圖1左上部為該器件的基本結(jié)構(gòu)示意圖。從圖1中伏安特性看出，在工作電壓的范圍內(nèi)正反向電流都很小。該器件的電容C-電壓Vec特性如附圖2所示。圖2中曲線ab段就是普通的變?nèi)荻O管的特性。正偏時(shí)電容C隨電壓Vec的變化分三段bc段電容隨Vec增大而上升到C點(diǎn)，達(dá)最大值;cd段下降很快;而de段很平穩(wěn)，下降很少。各特征點(diǎn)(a、b、c、d、e)的電容值均可由設(shè)計(jì)來(lái)改變(器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和物理參數(shù))，能在很大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。圖2中曲線中最大的C點(diǎn)和電容值為Cp，相應(yīng)電壓Vec為Vecp。
本發(fā)明的半導(dǎo)體電壓控制變?nèi)萜髋c現(xiàn)有的變?nèi)荻O管相比較，具有如下的優(yōu)點(diǎn)(1)變?nèi)荻O管的特性僅相當(dāng)于本器件特性的ab段(附圖2)，所以本器件能完全替代變?nèi)荻O管，但變?nèi)荻O管卻不能起到本器件在其他方面所能起的作用。例如作頻域中的三值電路在較大負(fù)偏壓(如-3V)、零伏到Vecp、較大正偏壓(如+3V)的三個(gè)電容值差別較大;另外附圖2曲線中ac段、cd段、de段的斜率值的差更大，也是三值器件。(2)由于本器件特性較復(fù)雜，所以功能多，用途廣。(3)本器件制作工藝一般，即一般半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)線即可完成。(4)制作工藝與集成電路工藝相容，易于制得集成的電路塊，例如可控有源濾波電路等。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例可用附圖3進(jìn)一步說(shuō)明。附圖3上部為半導(dǎo)體電壓控制變?nèi)萜鞯捻斠晥D;下部為其剖面圖。圖中集電極〔1〕厚度為4000
，SiO2絕緣層〔2〕的厚度為100
，N型外延層〔3〕的厚度為10μm，P型襯底〔4〕厚度為0.38mm，背電極即發(fā)射極〔5〕的厚度大于3000
。
本發(fā)明的具體工藝是(1)P型襯底〔4〕選用電阻率為0.08Ωcm以下的P型單晶硅，＜100＞晶向，單面拋光，無(wú)位錯(cuò)，厚度0.38至0.42mm。(2)N型外延層(3)用硅烷或四氯化硅外延生長(zhǎng)，厚度為8至11μm，電阻率為10Ωcm左右，層錯(cuò)密度要小于100個(gè)/cm2。(3)背面蒸鋁制作發(fā)射極〔5〕，用真空蒸發(fā)法，襯底溫度200℃，厚度大于3000
，用電子束蒸發(fā)更好。(4)SiO2絕緣層〔2〕是在600℃、干氧流量為400ml/min時(shí)二小時(shí)生成，厚度為80至100
，同時(shí)背面硅、鋁合金化。(5)蒸正面鋁，條件同蒸背面鋁，只是襯底溫度為150℃。(6)用常規(guī)光刻工藝反刻鋁，制得集電極〔1〕，板圖見(jiàn)附圖3上部。(7)封裝采用2CK22開(kāi)關(guān)二極管的陶瓷環(huán)氧封裝工藝。
權(quán)利要求
1.一種MINP四層結(jié)構(gòu)的電壓控制變?nèi)萜鳎瑢匐妷嚎刂频挠糜谡袷幓蜣D(zhuǎn)換的半導(dǎo)體器件，其特征是該器件由集電極[1]、SiO2絕緣層[2]、N型外延層[3]、P型襯底[4]和發(fā)射極[5]組成，該器件的電容值C為其兩端電壓Vec的函數(shù)。
2.按權(quán)利要求
1所述的電壓控制變?nèi)萜?，其特征?1)P型襯底〔4〕選用電阻率為0.08Ωcm以下的P型單晶硅，＜100＞晶向，單面拋光，無(wú)位錯(cuò)，厚度為0.38至0.42mm;(2)N型外延層〔3〕用硅烷或四氯化硅外延生長(zhǎng)，厚度為8至11μm，電阻率為100Ωcm左右，層錯(cuò)密度小于100個(gè)/cm2;(3)背面蒸鋁電極制作發(fā)射極〔5〕，用真空蒸發(fā)法，襯底溫度200℃，厚度大于3000
;(4)SiO2絕緣層〔2〕是在600℃、干氧流量為400ml/min時(shí)二小時(shí)內(nèi)生成，厚度為80至100
，同時(shí)背面硅、鋁合金化;(5)蒸正面鋁，條件同蒸背面鋁，只是襯底溫度為150℃;(6)用常規(guī)光刻工藝反刻鋁，制得集電極〔1〕;(7)封裝采用2CK22開(kāi)關(guān)二極管的陶瓷環(huán)氧封裝工藝。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種半導(dǎo)體電壓控制變?nèi)萜?，屬電壓控制的用于振蕩或轉(zhuǎn)換的半導(dǎo)體器件，具有MINP(金屬-絕緣體-N型半導(dǎo)體-P型半導(dǎo)體)四層結(jié)構(gòu)，該器件的電容值隨兩端所加電壓的變化作特殊的變化，因而用途廣泛，如可完全替代現(xiàn)有的變?nèi)荻O管；用于非線性振蕩器，電壓-頻率變換器，有源濾波器、自動(dòng)調(diào)諧、穩(wěn)頻器等電路中，也可作頻域中的三值電路。本器件制作工藝一般，且與集成電路工藝相容，易于制得復(fù)合功能的集成塊。
文檔編號(hào)H01L29/93GK87103188SQ87103188
公開(kāi)日1988年11月9日 申請(qǐng)日期1987年4月29日
發(fā)明者朱長(zhǎng)純, 劉君華 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan