[发明专利]一种超突变变容二极管

说明书

本发明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叉指状延伸入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。

技术领域

本发明涉及射频半导体器件技术领域，特别涉及一种超突变变容二极管。

背景技术

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。

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。

发明内容

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。

本申请实施例提供了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。

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叉指状延伸入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，叉指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。

在上述实施例基础上，本申请可进一步改进，具体如下：

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叉指状延伸入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，RR∝1/R_Epi(RR表示串联电阻，R_Epi表示N型轻掺杂外延层厚度)，从而降低串联电阻。

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。

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1×10¹⁷/cm³～3×10¹⁹/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。