Нвч параметричний діод на бар’єрі шотткі

НВЧ параметричний діод на бар'єрі Шотткі, який містить в собі осесиметричну напівпровідникову структуру з областями n і n+, бар'єр Шотткі, сформований зі сторони n-шару, омічний контакт, який виконаний до сторони n+, контактуючі з'єднувальні шари, які нанесені на омічний контакт та на шар, який утворює з поверхнею n бар'єр Шотткі, 3 Основним електричним параметром параметричних діодів є постійна величина часу = Сзм·rП, де: Сзм - середнє значення ємності діода, яка змінюється; rП - сумарний послідовний опір напівпровідникового матеріалу і контактних систем, який залежить від напруги зворотного зміщення. Кращі сучасні параметричні діоди (діоди Шотткі з арсеніду галію) мають ≈0,2 нc. Коефіцієнт перекриття по ємності Кс - відношення ємності діода Сд при найменшої та найбільшої зворотній напрузі: C Дмах KC С Д min Чим більше КС, тім краща якість параметричного діода. Не дивлячись на вказані переваги параметричних діодів з кремнію і арсеніду галію в розглянутих застосуваннях, вони не можуть функціонувати в виробах військового призначення в екстремальних умовах, наприклад високі температури та рівні радіації. Метою пропонованого технічного рішення є значне підвищення робочих температур параметричних діодів з бар'єром Шотткі. В основу корисної моделі поставлена задача розробка параметричних діодів з прийнятними електричними параметрами, які здатні працювати за високих температур з потрібної надійністю. Вказаний технічний результат досягають за рахунок того, що в НВЧ параметричному діоді па бар'єрі Шотткі, який містить в собі осесиметричну напівпровідникову структуру з областями n і n+, бар'єр Шотткі, сформований зі сторони n-шару, омічний контакт, який виконаний до сторони n+, контактуючі з'єднувальні шари, які нанесені на омічний контакт та на шар, який утворює з поверхнею n бар'єр Шотткі, який відрізняється тим, що напівпровідникова структура виконана з карбіду кремнію, а між шаром омічного контакту зі сторони n+ і контактуючим з'єднувальним шаром сформований антидифузійний шар диборида титану, при цьому бар'єр Шотткі, сформований зі сторони n в проміжному шарі карбід кремнію n-типу-диборид титана, який виконує функції антидифузійного бар'єру, поверхня карбіду кремнію зі сторони n, яка вільна від дибориду титана вкрита плівкою диоксиду кремнію визначеної товщини d=0,3÷0,6 мкм, в центрі якої виконано вікно у вигляді круглого отвору, крізь який закріплений один з електричних виводів приладу, причому відношення діаметрів напівпровідникової структури D1 і вікна D2 з виводом має визначене співвідношення D1/D2=14...50. Новими ознаками, які має технічне рішення, яке заявляється, у порівнянні із прототипом, є виконання напівпровідникової структури з карбіду кремнія, наявність антідифузійного шару з дибориду титана між омічними контактами та з'єднувальним шарами, сформований бар’єр Шотткі на основі дибориду титана, який виконує функцію антидифузійного бар'єру, покриття сторони n структури і контактуючого шару шаром диоксиду кремнію визначеної товщини, а також відношення діа 51493 4 метрів напівпровідникової структури і вікна в диоксиді кремнію визначеної величини, яке забезпечує відповідність технічного рішення, що заявляється критерію «новизна». Виконання параметричного діода на бар'єрі Шотткі з означеними особливостями дає змогу отримати технічний результат, що заявляється можливість безвідмовної роботи приладу при високих температурах. Можливість виконання корисної моделі підтверджується рисунками: Фіг. 1 - Схематичне зображення параметричного НВЧ діода на бар'єрі Шотткі; Фіг. 2 - Еквівалентна електрична схема параметричного діоду; Фіг. 3 - Залежність ємності діоду з бар'єром Шотткі від зворотної напруги, яку прикладають до електричних виводів діоду. Основними чинниками, які впливають на можливість роботи параметричного НВЧ діода на бар'єрі Шотткі за високих температур є матеріал напівпровідникової структури, омічна контактна система, антидифузійні шари і система пасивації структури зі сторони n з бар'єром Шоттки. Попередні дослідження виконані в роботі [High frequency performance of SiC heterojunction bipolartransistors G-B. Gao, J. Sterner and H. Morkos. IEEE Trans. Electron Dev., Volume 41, Issue 7, Jul 1994, p. 10921097] показали, що зменшення контактного опору до 10-6 Ом·см2 в приладах на карбіді кремнію, які використовують в радарах Х-діапазона, дозволило отримати високу розподільну здатність при точному визначенні траєкторії боєголовок, що розділяються та їх ідентифікації від інших об'єктів в системах протиракетної оборони. При розробці НВЧ параметричного діода на бар'єрі Шотткі використано технічне рішення [Омічна контактна система для напівпровідникових приладів з карбіду кремнію. Заява на патент України № 200904954 від 19.05.2009]. Параметричний діод, що заявляється має наступну будову, як показано на фіг. 1. Нанесена плівка нікелю 1 на карбід кремнію 2 зі сторони n+ після високотемпературного відпалу формувала на поверхні напівпровідникової системи сполуки високої провідності Ni3Si2-Ni2Si. Це дало змогу досягнути мінімального значення послідовного опору діода rn=1·10-4 Ом·см2. Бар'єр Шотткі 3 сформований шаром дибориду титана 4 і поверхнею карбіду кремнію n-типу. Диборид титана, який успішно виконує функцію антидифузійного бар'єру також забезпечує надійну роботу параметричного діоду при високих температурах. Для надійного виконання електричних виводів діода з'єднувальний контактний шар золота нанесений в дві стадії шари 5, 6. На поверхні карбіду кремнію з сторони n, вільної від дибориду титана, сформовано пасивний шар диоксиду кремнію 7, який захищає поверхню напівпровідника від факторів зовнішньої дії і збільшує пробивну напругу діода. Пасивуючий шар 7 також зменшує концентрацію пасток на поверхні карбіду кремнію, що покращує електричні параметри параметричного діоду. Оптимальна товщина шару диоксиду кремнію лежить в межах приблизно 0,3÷0,6 мкм, що зумовлено наступним. 5 При товщинах пасивуючого шару d0,6 мкм плівка диоксиду кремнію насичена окремими механічними напруженнями, які руйнують її однорідність. Товстий пасивуючий шар також збільшує ємність розсіювання Cs (фіг. 2), що погіршує електричні характеристики параметричного діоду. Співвідношення діаметру параметричного діоду D1 до діаметру бар'єра Шотткі D2 (D2/D1=14÷50) вибрано виходячи з вимог стабільності роботи приладу в екстремальних умовах. Робота НВЧ параметричного діоду на бар'єрі Шотткі, який заявляється, базується на нелінійної зміні ємності від зворотної напруги. 51493 6 При зміні зворотної напруги змінюється геометрія об'ємного заряду в області n карбіду кремнію і як результат змінюється ємність параметричного діоду. На фіг. 3 показана залежності ємності приладу від зворотної напруги при різних температурах. Слідує відмітити, що при зворотній напрузі 5В при зміні температури від 25°С до 300°С ємність змінюється всього на 12 %. Заявлений НВЧ параметричний діод на бар'єрі Шотткі був реалізований і використаний в умножувачах частоти в міліметровій частині НВЧ, де показав невідмовну роботу при температурі 300°С протягом 1000 год. 7 Комп’ютерна верстка М. Мацело 51493 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601