一种超突变变容二极管制造技术

本发明专利技术公开了射频半导体器件技术领域内的一种超突变变容二极管，包括：N型重掺杂衬底；N型轻掺杂外延层，设置于所述N型重掺杂衬底上方；P型重掺杂层，设置于所述N型轻掺杂外延层内上部，所述P型重掺杂层向下延伸出若干个凸起一，若干个所述凸起一均呈柱状且相互间隔分布；N型掺杂缓冲层，设置于所述N型轻掺杂外延层和所述P型重掺杂层之间。该超突变变容二极管P型重掺杂层和N型掺杂缓冲层的剖面呈插值状延伸入N型轻掺杂外延层内，使得在不增加反偏结电容的前提下，增大了器件的零偏结电容，从而显著增大器件的变容比。从而显著增大器件的变容比。从而显著增大器件的变容比。

【技术实现步骤摘要】
一种超突变变容二极管


[0001]本专利技术涉及射频半导体器件
，特别涉及一种超突变变容二极管。

技术介绍

[0002]当前，无线电应用已经融入到生活的方方面面，如射频电台、对讲机、手机通讯等。尤其是在手机通讯领域，从2G到5G，随着手机频谱的逐渐增多，手持无线通讯设备需要把多个频谱综合到一起，从而达到降低设备耗电量、降低设备整体重量以及减小设备体积的目的。采用YIG、变容二极管、MEMS器件等实现可重构滤波器是将多个频谱综合起来的一种重要方式。变容二极管由于其体积小、频率调节范围大、便于集成的优点，受到越来越多从业者的青睐。
[0003]变容二极管零偏结电容与反偏结电容的比值称作变容比。通常，变容比越大，可实现调节的频谱范围越宽。传统变容二极管的变容比通常在10:1左右，很难再有提升，使得可重构滤波器的频谱调节范围受到极大的限制。而变容比为10:1的变容二极管，越来越无法满足当前5G手机通讯多频谱综合的需求。

技术实现思路

[0004]本申请通过提供一种超突变变容二极管，解决了现有技术中变容二极管的变容比难以提升的问题，实现了变容二极管的变容比的巨大提升。
[0005]本申请实施例提供了一种超突变变容二极管，包括：
[0006]N型重掺杂衬底；
[0007]N型轻掺杂外延层，设置于所述N型重掺杂衬底上方；
[0008]P型重掺杂层，设置于所述N型轻掺杂外延层内上部，所述P型重掺杂层向下延伸出若干个凸起一，若干个所述凸起一均呈柱状且相互间隔分布；
[0009]N型掺杂缓冲层，设置于所述N型轻掺杂外延层和所述P型重掺杂层之间。
[0010]上述实施例的有益效果在于：P型重掺杂层和N型掺杂缓冲层的剖面呈插值状延伸入N型轻掺杂外延层内，首先，反向偏压时，N型轻掺杂外延层内的耗尽层因二维叠加效应随电压的增加迅速扩展，因此电容迅速降低，变容比显著增加；其次，P型重掺杂层下方设置有N型掺杂缓冲层，可有效增大PN结两侧的掺杂浓度，从而进一步提高器件的变容比；最后，插值状掺杂层极大的增加了PN结面积，从而增大了器件的零偏结电容，能够显著增大器件的变容比。
[0011]在上述实施例基础上，本申请可进一步改进，具体如下：
[0012]在本申请其中一个实施例中，所述N型重掺杂衬底向上延伸出若干个凸起二，若干个所述凸起二均呈柱状且相互间隔分布，所述凸起二与所述凸起一间隔交错设置。N型重掺杂衬底的剖面也呈插值状延伸入N型轻掺杂外延层内，有效减少了N型轻掺杂外延层的等效厚度，根据半导体原理可知，Rs
∝
1/T
Epi
(Rs表示串联电阻，T
Epi
表示N型轻掺杂外延层厚度)，从而降低串联电阻。
[0013]在本申请其中一个实施例中，在N型轻掺杂外延层上方设置有正面多层金属，所述正面多层金属与所述P型重掺杂层连通，在N型重掺杂衬底下方设置有背面多层金属。正面多层金属与背面多层金属形成该超突变变容二极管的金属电极。
[0014]在本申请其中一个实施例中，所述P型重掺杂层掺杂浓度为1
×
10
17
/cm3～3
×
10
19
/cm3，所述凸起一高度为1μm～50μm，所述凸起一剖面宽度为0.1μm～20μm。器件拥有更优的变容比与插入损耗折中，既提高了器件的变容比，也降低了器件的插入损耗。
[0015]在本申请其中一个实施例中，所述N型重掺杂层掺杂浓度为1
×
10
17
/cm3～3
×
10
19
/cm3，所述凸起二高度为1μm～50μm，所述凸起二剖面宽度为0.1μm～20μm。N型重掺杂层降低了等效的N型外延层厚度，因此器件拥有更优的插入损耗。
[0016]在本申请其中一个实施例中，所述N型掺杂缓冲层的厚度为0.1μm～10μm，掺杂浓度为5
×
10
15
/cm3～5
×
10
17
/cm3。提高了PN轻掺杂一侧的浓度，根据半导体原理可知，Cj
∝
N
d
(Cj表示结电容，N
d
表示施主浓度，即N型掺杂浓度)，在PN结附近引入该浓度缓冲层可显著增大0偏时的结电容，从而增大变容比。
[0017]在本申请其中一个实施例中，所述N型掺杂缓冲层的浓度从上至下呈均匀分布、线性分布、高斯分布或余误差分布。上述掺杂浓度分布方式容易实现，且加工成本较低。
[0018]在本申请其中一个实施例中，所述N型掺杂缓冲层的掺杂浓度峰值靠近P型重掺杂一侧。在PN结附近引入缓冲层且缓冲层的掺杂浓度靠近P型重掺杂一侧时可显著增大0偏时的结电容，从而进一步增大变容比。
[0019]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0020]1.P型重掺杂层和N型掺杂缓冲层的剖面呈插值状延伸入N型轻掺杂外延层内，增大了器件的零偏结电容，从而增大器件的变容比；
[0021]2.P型重掺杂层下方设置有N型掺杂缓冲层，可有效增大PN结两侧的掺杂浓度，从而进一步提高器件的零偏结电容，从而增大器件的变容比；
[0022]3.N型重掺杂衬底的剖面也呈插值状延伸入N型轻掺杂外延层内，从而降低串联电阻。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0024]图1为本专利技术的结构剖视示意图；
[0025]其中，1.N型重掺杂衬底、11.凸起二、2.N型轻掺杂外延层、3.N型掺杂缓冲层、4.P型重掺杂层、41.凸起一、5.氧化层、6.正面多层金属、7.背面多层金属。
具体实施方式
[0026]下面结合具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0027]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一
个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0028]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“外周面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0029]在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超突变变容二极管，其特征在于，包括：N型重掺杂衬底；N型轻掺杂外延层，设置于所述N型重掺杂衬底上方；P型重掺杂层，设置于所述N型轻掺杂外延层内上部，所述P型重掺杂层向下延伸出若干个凸起一，若干个所述凸起一均呈柱状且相互间隔分布；N型掺杂缓冲层，设置于所述N型轻掺杂外延层和所述P型重掺杂层之间。2.根据权利要求1所述的超突变变容二极管，其特征在于：所述N型重掺杂衬底向上延伸出若干个凸起二，若干个所述凸起二均呈柱状且相互间隔分布，所述凸起二与所述凸起一间隔交错设置。3.根据权利要求2所述的超突变变容二极管，其特征在于：在N型轻掺杂外延层上方设置有正面多层金属，所述正面多层金属与所述P型重掺杂层连通，在N型重掺杂衬底下方设置有背面多层金属。4.根据权利要求1所述的超突变变容二极管，其特征在于：所述P型重掺杂层掺杂浓度为1
×
10
17
/cm3～3
×
10
19
/cm3，所述凸起一...

【专利技术属性】
技术研发人员：马文力，董文俊，张雪飞，李浩，徐婷，
申请(专利权)人：扬州国宇电子有限公司，
类型：发明
国别省市：