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Feldeffekt-Transistor und Verfahren zur Herstellung eines solchen Transistors
Die Erfindung bezieht sich auf einen Feldeffekt-Transistor, der aus einem halbleitenden Körper besteht, der eine an die Oberfläche angrenzende Zone einer bestimmten Leitungsart enthält, die in einem Abstand unter dieser Oberfläche in eine Zone entgegengesetzter Leitungsart übergeht, wobei auf der einen Zone eine ohmsche Zuführungselektrode und eine ohmsche Abführungselektrode nebeneinander angeordnet sind, mit zwischen diesen Elektroden angeordneter Nut, welche den Stromweg von der Zuführungselektrode zur Abführungselektrode in der einen Zone oberhalb des Übergangs zur andern Zone verengt, wobei die andere Zone mit der darauf angebrachten Elektrode die Torelektrode des Systems darstellt.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Verfahren zur Herstellung solcher Halbleitervorrichtungen.
Bekanntlich beruht die Wirkung eines Feldeffekt-Transistors auf der Tatsache, dass beim Anlegen einer Sperrspannung an die Torelektrode am Übergang zwischen der Torelektrode und dem Stromweg eine Erschöpfungsschicht (das ist eine Schicht, in der nahezu keine Ladungsträger vorhanden sind) gebildet wird, die in Abhängigkeit vom Wert der angelegten Sperrspannung mehr oder weniger tief in den Stromweg von der Zuführungselektrode zur Abführungselektrode eindringt und auf diese Weise die Stromleitung längs dieses Stromweges wesentlich beeinflussen kann. Eine Ausdehnung der Erschöpfungsschicht an der Stromwegseite des p-n-Übergangs wird dadurch erreicht, dass der spezifische Widerstand der Stromwegzone des Halbleiterkörpers gross gewählt wird gegenüber dem spezifischen Widerstand an der andern
Seite des p-n-Übergangs in der Torzone des halbleitenden Körpers.
Es ist bekannt, dass auf diese Weise mittels eines Feldeffekt-Transis- tors eine Energieverstärkung erreicht werden kann.
Bevor zur Besprechung der Erfindung über- gegangen wird, wird zunächst an Hand der
Fig. 1-3, welche im Längsschnitt drei ver- schiedene bekannte Ausführungsformen darstellen, der Stand der Technik bezüglich des Feldeffekt-Transistors näher erläutert.
In der australischen Patentanmeldung Nr. 9642/ 52, welche sm 3. Juli 1952 veröffentlicht wurde, ist bereits das Prinzip eines Feldeffekt-Transistors beschrieben und erläutert, u. a. an Hand der Ausführungsform nach Fig. l. Die Vorrichtung nach Fig. l besteht aus einem heraufgezogenen monokristallinischen Körper 1, in dem durch Änderung der Dotierung der Schmelze während des Heraufziehens eine halbleitende Zone 2 der n-Art und eine halbleitende Zone 3 der p-Art, durch den p-n-Übergang 4 voneinander getrennt, vorgesehen sind. Auf der Zone 2 der n-Art sind die ohmsche Zuführungselektrode 5 und die ohmsche Abführungselektrode 6 angeordnet ; die Zone 3 der p-Art bildet samt der darauf angebrachten Elektrode 7 die Torelektrode des Systems.
Zwischen der Zuführungselektrode 5 und der Abführungselektrode 6 ist eine Nut 8 in den Halbleiterkörper gefräst, welche den Stromweg zwischen diesen beiden Elektroden in der Zone 2 der n-Art oberhalb des p-n-Übergangs 4 verengt. Wenn auch dieser Aufbau eines Feldeffekt-Transistors, bei dem die Zuführungselektrode und die Abführungselektrode nebeneinander angebracht sind, mit zwischen diesen Elektroden angeordneter Nut, welche von der Oberfläche aus in den Halbleiterkörper in Richtung der Torelektrode eindringt, an sich brauchbar ist, entbehrt die nähere Ausarbeitung dieses Aufbaues und das Herstellungsverfahren, wie sie in der erwähnten Patentschrift beschrieben wurden, diejenigen Massnahmen, welche es ermöglichen, bei einer solchen Anordnung die hohen Anforderungen erfüllen zu können,
welche in der Praxis an einen Feldeffekt-Transistor hinsichtlich seiner Reproduzierbarkeit, Stabilität, seines Rauschverhältnisses, seiner Grenzfrequenz und auch seiner Gestehungskosten gestellt werden.
Man hat daher andere Ausführungsformen entworfen, welche in den Fig. 2 und 3 im Längsschnitt dargestellt sind.
Der Feldeffekt-Transistor nach Fig. 2 hat senkrecht zur Zeichenebene einen rechteckigen Querschnitt. Auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Körpers sind die Zuführungs- elektrode 5 und die Abführungselektrode 6
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angeordnet, die auf der Zone 2 der n-Art des Körpers ohmsche Verbindungen darstellen. Auf den beiden andern einander gegenüberliegenden Seiten sind die Torelektroden angeordnet, welche aus den Zonen 3 der p-Art und den darauf angebrachten Elektroden 7 bestehen. Um nega- tive Widerstandseffekte an den Torelektroden infolge einer Löcherinjizierung von der Abführungselektrode 6 aus in die Torelektroden zu vermeiden, ist ein zwischen der Abführelektrode 6 und der gestrichelten Linie 10 be-
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und folglich einen niedrigen Löchergehalt.
Ein bei einer bestimmten Sperrspannung an den
Torelektroden auftretendes Eindringen der Er- schöpfungsschicht in die n-Zone 2 ist mit den gestrichelten Linien 10 angedeutet ; die beiden den Erschöpfungsbereich bildenden Teile sind je keilförmig, da infolge des Spannungsabfalls längs des Stromwegs von der Zuführungselektrode 5 zur Abführungselektrode 6 die Sperr- spannung am Übergang der Torelektrode in
Richtung der Abführungselektrode zunimmt.
In Fig. 3 ist noch eine weitere bekannte Ausführungsform eines Feldeffekt-Transistors dargestellt, dessen Halbleiterkörper senkrecht zur Zeichenebene einen kreisförmigen Querschnitt hat. Die Zuführungselektrode 5 und die Abführungselektrode 6 sind auch hier auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet, nämlich auf den beiden Endflächen des Zylinderkörpers. Die p-Zone 3 und die darauf angebrachte Elektrode 7, welche zusammen die Torelektrode darstellen, umgeben jedoch ringförmig die n-Zone 2. Die für eine bestimmte
Sperrspannung an der Torelektrode mit 10 bezeichnete Ausdehnung der Erschöpfungsschicht ist daher in diesem Fall gleichfalls rotationssymmetrisch.
Ein wichtiger Nachteil der beiden zuletzt genannten Ausführungsformen ist, dass es nach diesen Ausführungsformen praktisch sehr schwer ist, Feldeffekt-Transistoren mit einer Grenzfrequenz höher als 10 MHz herzustellen, da die Grenzfrequenz in umgekehrt proportionalem Verhältnis zum Produkt der Kapazität der Torelektrode und des Widerstandes zwischen der Zuführungselektrode und der Abführungselektrode steht, wenigstens soweit dieser sich zwischen den Torelektroden befindet. Sowohl diese Kapazität als auch dieser Widerstand sind der Länge des Stromweges von der Zuführungselektrode zur Abführungselektrode proportional, soweit dieser zwischen den Torelektroden liegt ; folglich ist die Grenzfrequenz dem Quadrat dieser Länge umgekehrt proportional.
Bei diesen Ausführungsformen, bei denen immer die Torelektroden zwischen der Zuführungselektrode und der Abführungselektrode liegen, ist eine beliebige Verkleinerung dieser Länge, welche nämlich etwa gleich der Länge der Torelektroden in Richtung des Stromweges ist, aus praktischen
Gründen naturgemäss nicht möglich und der
Grenzfrequenz ist somit eine praktische Ober- grenze gesetzt.
Die Erfindung bezweckt u. a. einfach durchführbare Massnahmen zu schaffen, durch welche ein Feldeffekt-Transistor erzielt werden kann, der die Nachteile der oben erwähnten bekannten Vorrichtungen nicht oder wenigstens in viel geringerem Masse besitzt und in mancher Hinsicht, u. a. hinsichtlich der Reproduzierbarkeit des Rauschverhältnisses, der Grenzfrequenz und
Stabilität besonders gute Eigenschaften besitzt. Die Erfindung greift dabei auf eine Ausführungsform zurück, die grundsätzlich der bekannten
Ausführungsform nach Fig. 1 ähnlich ist, gibt jedoch dabei einfach durchführbare Massnahmen an, die die für die Praxis brauchbare und besonders geeignete Verwirklichung einer solchen Ausführungsform ergeben.
Bei einem Feldeffekt-Tiansistor, der aus einem Halbleiterkörper besteht, der eine an die Oberfläche grenzende Zone der einen Leitungsart enthält, die in einem Abstand unter dieser Oberfläche in eine Zone entgegengesetzter Leitungsart übergeht, wobei auf der einen Zone eine ohm'sche Zuführungselektrode und eine ohmsche Abführungselektrode nebeneinander angebracht sind, mit zwischen diesen Elektroden angeordneter Nut, welche den Stromweg von der Zuführungselektrode zur Abführungselektrode in der einen Zone oberhalb des Übergangs zur andern Zone verengt, während die andere Zone mit der darauf angebrachten Elektrode die Torelektrode des Systems bildet, besteht nach der Erfindung die eine Zone, wenigstens zu einem an der Oberfläche liegenden Teil, auf dem die Zu-und Abführungselektroden angebracht sind,
aus einer in diese Oberfläche diffundierten Schicht derselben Leitungsart wie die eine Zone, wobei die Nut wenigstens stellenweise zwischen diesen Elektroden die Oberfläche der diffundierten Schicht über der Torelektrode durchbricht.
Vorzugsweise besteht die eine Zone völlig aus einer in die Oberfläche diffundierten Schicht.
Mit einer in die Oberfläche diffundierten Schicht ist hier eine Schicht gemeint, welche durch Diffusion einer oder mehrerer Verunreinigungen einer bestimmten Art aus einem an diese Oberfläche grenzenden Medium, insbesondere einem Gas, oder auch einer Flüssigkeit oder einem festen Stoff, durch diese Oberfläche im Körper : angebracht ist. Sie muss jedoch von einer Schicht unterschieden werden, die durch Legieren angebracht ist (ein Verfahren, welches früher zu Unrecht manchmal als Diffusion bezeichnet wurde), wobei die Schicht des halbleitenden Körpers zunächst in einer darauf angebrachten Schmelze gelöst wird und sich während der darauffolgenden Abkühlung wieder an ihre ursprüngliche Stelle absetzt unter Segregierung von in der Schmelze vorhandenen Verunreini-] gungen.
Ein Kennzeichen einer diffundierten Schicht liegt unter anderem darin, dass eine solche Schicht in einer Ebene unter der Oberfläche,
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längs der die Verunreinigung in den Körper diffundiert ist, einen verhältnismässig hohen Gehalt an diesen Verunreinigungen, d. h. eine niederohmige Oberfläche aufweist, wobei dieser Gehalt an Verunreinigung tiefer in der Schicht sehr beträchtlich abnimmt und damit auch die örtliche Leitfähigkeit. Bei einer durch Legieren angebrachten Schicht ist dagegen im allgemeinen der Gehalt in der Schicht, auch bis zur vollen Eindringtiefe, besonders hoch. Die vorliegende Erfindung macht nun u. a. einen besonderen
Gebrauch vom Auftreten einer niederohmigen
Oberfläche in einer diffundierten Schicht, wie es im nachstehenden noch näher erläutert wird.
Besteht der halbleitende Körper aus Germanium, so wird der spezifische Widerstand des Halb- leiterkörpers in der niederohmigen Oberfläche der diffundierten Schicht vorzugsweise kleiner als 0, 5 Q cm gewählt. Besteht der Halbleiter- körper aus Silizium, so wird der spezifische
Widerstand des Halbleiterkörpers in der nieder- ohmigen Oberfläche der diffundierten Schicht vorzugsweise kleiner als 1 Q cm gewählt.
Neben dem Vorteil gegenüber den bekannten
Vorrichtungen nach den Fig. 2 und 3, bei denen der Torelektrodenübergang immer zwischen der
Zu- und Abführungselektrode liegt und somit der zu erzielende kürzeste Abstand zwischen der
Zu- und Abführungselektrode durch die er- forderliche Breite dieses Torelektrodenübergangs beschränkt ist, während bei der Vorrichtung nach der Erfindung diese Beschränkung in viel geringerem Masse gilt, kann infolge des Um- standes, dass sowohl die Zu- als auch die Ab- führungselektrode auf der niederohmigen Ober- flächenzone der diffundierten Schicht ange- bracht sind, der Vorteil eines geringen Rauschens erzielt werden, da das Rauschen von der Diffusion von Minoritätsladungsträgern abhängig ist.
Da die Zu- und Abführungselektroden auf einer
Oberflächenzone mit einem niedrigen spezifischen
Widerstand angebracht sind, ist die verfügbare
Zahl der Minoritätsladungsträger und somit auch die Diffusion von Minoritätsladungsträgern klein und das Rauschen somit niedrig. Zwischen der Zuführungselektrode und der Abführungs- elektrode ist in der einen Zone eine Nut vor- gesehen, die wenigstens stellenweise die Ober- fläche der diffundierten Schicht über der Tor- 'elektrode durchbricht. Nur an der Stelle der
Nut ist diese niederohmige Oberfläche unter- brochen. Infolge des Vorhandenseins dieser niederohmigen Oberfläche werden die Zuführungs- und Abführungselektroden gleichsam bis nahe zur Nut verlegt.
Der Feldeffekt-Transistor nach der Erfindung bietet somit auch den weiteren
Vorteil eines niedrigen Reihenwiderstandes und infolge des Vorhandenseins einer niederohmigen
Zone vor der Abführungselektrode eine hohe Stabilität. Unterhalb der niederohmigen Ober- fläche einer diffundierten Zone nimmt der spezifische Widerstand beträchtlich zu und die
Nut muss daher wenigstens bis in diese Zone eindringen, um innerhalb des Bereiches der Erschöpfungsschicht der Torelektrode zu sein.
6 Vorzugsweise wird der kürzeste Abstand zwischen der Zuführungs- und Abführungselektrode, längs der Oberfläche des Halbleiterkörpers gemessen, kleiner gewählt als das zweifache des kürzesten Abstandes zwischen der Zuführungselektrode 7 und dem Übergang der Torelektrode und/oder des kürzesten Abstandes zwischen der Abführungselektrode und dem Übergang der Tor-
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Zuführungselektrode"und Abfüh-rungselektrode" entweder der eigentliche Kontaktkörper auf dem Halbleiterkörper, oder, wenn eine niederohmige Zone direkt vor dem betreffenden Kontaktkörper liegt, die virtuelle Zuführungselektrode bzw. die virtuelle Abführungselektrode gemeint ist, welche sich dort befindet, wo die niederohmige Zone in Richtung der andern Elektrode endet.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist zwischen der Zuführungs- und der Abfüh- E rungselektrode eine verhältnismässig lange Nut vorgesehen. Vorzugsweise ist die Länge der
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und Abführungselektrode. So kann von der Zuführungs- und der Abführungselektrode die eine nahezu in der Mitte auf der erwähnten Zone angebracht und völlig von der erwähnten Nut umgeben sein, während die andre Elektrode ausserhalb dieser Nut angebracht ist. In Draufsicht ist dann die eine Elektrode, 2.. B. die Zuführungselektrode, vorzugsweise kreisförmig, während die andre Elektrode ringförmig die erstgenannte Elektrode konzentrisch umgibt. Auch kann die eine Elektrode linsenförmig und von der andern Elektrode umgeben oder wenigstens grösstenteils umgeben sein.
Wieder eine andre Ausführungsform ist diejenige, bei der die Zuführungs- und die Abführungselektrode je kammförmig ausgebildet sind, wobei die zahnförmigen Teile der Elektroden ineinandergreifen, jedoch durch die bereits erwähnte Nut voneinander getrennt sind. Durch das Anbringen einer verhältnismässig langen Nut, mit der eine Nut gemeint ist, die länger als eine geradlinige : Nut ist, kann der weitere Vorteil erzielt werden, dass die Transkonduktanz, gewöhnlich in der
Literatur mit gm bezeichnet, zunimmt, ohne dass die der Kontaktoberfläche proportionale Kapa- zität zunimmt. Auch dieser Aspekt der Erfindung kann in sehr einfacher Weise bei dieser Aus- führungsform verwirklicht werden.
Die eine
Zone, in der sich der Stromweg von der Zu- führungs-zur Abführungselektrode erstreckt, ist vorzugsweise n-leitend, da die Beweglichkeit von Elektronen im allgemeinen grösser ist als die von Löchern.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann dieser Feldeffekt-Transistor in einfacher und reproduzierbarer Weise hergestellt werden.
So kann man z. B. in einem n-leitenden Körper durch Diffusion eines Donators eine diffundierte
Oberflächenschicht anbringen. Auf der einen
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Seite des Körpers kann dann ein Akzeptor legiert werden, der die Torelektrode bildet. Auf der gegenüberliegenden diffundierten Oberflächen- schicht werden nebeneinander die ohmsche Zuführungselektrode und die ohmsche Abführungselektrode angebracht. Zwischen der Zu- führungs-und der Abführungselektrode wird, z. B. durch Ätzen, eine Nut vorgesehen, die stellenweise zwischen diesen Elektroden wenigstens die niederohmige Oberfläche der diffundierten Schicht durchbricht.
Auch durch Verwendung des Effektes, dass die Zuführungsund Abführungselektrode durch das Anbringen der niederohmigen Oberfläche der diffundierten Schicht aufeinander zu verlegt werden, kann in einfacher Weise ein sehr kurzer Abstand zwischen der Zuführungs- und der Abführungselektrode erreicht werden, der kleiner ist als 250 ; JL.
Vorzugweise wird dieser Abstand kleiner als
125 Mikron oder sogar kleiner als 50 Mikron gewählt.
Ein besonders geeignetes Verfahren nach der Erfindung besteht darin, dass in einen halbleitenden Körper einer bestimmten Leitungsart eine Oberflächenschicht entgegengesetzter Leitungsart diffundiert wird und auf einem Teil dieser Schicht eine ohm'sche Zuführungselektrode und eine ohm'sche Abführungselektrode angebracht werden und zwischen diesen Elektroden, z. B. durch Ätzen, eine Nut vorgesehen wird, die wenigstens stellenweise zwischen diesen Elektroden die Oberfläche der diffundierten Schicht durchbricht. Auch kann man auf der in die Oberfläche diffundierten Schicht eine ohm'sche Elektrode anbringen und darauf durch Entfernen eines Teiles dieser Elektrode diese ohm'sche Elektrode in die Zuführungselektrode und die Abführungselektrode aufteilen. Gleichzeitig damit oder anschliessend kann die Nut, z. B. durch Ätzen, vorgesehen werden.
Vorzugweise wird die Nut auf elektrolytischem Wege rings um eine ohm'sche Elektrode vorgesehen, insbesondere, wenn eine der ohm'schen Elektroden zentral liegt, rings um die in der Mitte liegende Elektrode. Dies kann dadurch erfolgen, dass in einem geeigneten Ätzbad an die betreffende Elektrode eine positive Spannung gegenüber dem Ätzbad angelegt wird. Während des elektrolytischen Ätzens kann man sehr vorteilhaft den Effekt benutzen, dass beim Anlegen einer Spannung in der Spzrrichtung zwischen der einen Elektrode und der Torelektrode das Ätzen andauert und fortgesetzt wird, bis die Nut die der betreffenden Sperrspannung entsprechende Erschöpfungsschicht erreicht.
Der Stromweg durch den halbleitenden Körper befindet sich in der einen Zone zwischen der Zuführungselektrode und der Abführungselektrode einerseits und dem p-n-Übergang der Torelektrode anderseits. Vorzugsweise wird der p-n-Übergang der Torelektrode gegenüber der Zuführungselektrode und der Abführungselektrode derart vorgesehen, dass der p-n-Übergang, gerechnet in Richtung senkrecht zum Stromweg von der Zuführungs-zur Abführungselektrode, wenigstens teilweise die Zuführungs- oder die Abführungselektrode oder die beiden Elektroden bedeckt.
Die verschiedenen Aspekte der Erfindung werden an Hand einiger Figuren und Ausführungbeispiele noch näher erläutert.
Die Fig. 4 und 5 zeigen im Schnitt zwei verschiedene Ausführungsformen eines FeldeffektTransistors nach der Erfindung.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Draufsicht zweier weiterer Ausführungsformen eines FeldeffektTransistors nach der Erfindung.
Fig. 8 zeigt im Schnitt eine weitere besondere Ausführungsform eines Feldeffekt-Transistors nach der Erfindung.
In Fig. 4 ist ein Feldeffekt-Transistor nach der Erfindung dargestellt, bei dem eine Zuführungselektrode 5 und eine Abführungselek- trode 6 vorgesehen sind, welche ohmsche Verbindungen mit der diffundierten Schicht 2 der n-Art bilden. Die Zuführungselektrode 5 und die Abführungselektrode 6 liegen nebeneinander und sind durch die Nut 8 getrennt, die über einen solchen Abstand in die Schicht 2 eindringt, dass sie im Bereich der Erschöpfungsschicht 10 des p-n-Übergangs 4 der Torelektrode liegt. Ein Beispiel der Ausdehnung der Erschöpfungsschicht ist durch die gestrichelte Begrenzungslinie wiedergegeben.
Der kürzeste Abstand zwischen der Zuführungselektrode und der Abführungselektrode beträgt ungefähr 125 Mikron ; dieser Abstand ist wesentlich kleiner als die Breite des p-n-Übergangs , gemessen in Richtung des Stromweges von der Zuführungszur Abführungselektrode (in der Figur von links nach rechts).
Im folgenden wird ein Beispiel der Herstellung des in Fig. 4 dargestellten Transistors geschildert.
Es wird z. B. von einem Einkristallkörper mit einer p-Leitfähigkeit ausgegangen, dessen Abmessungen durch die gestrichelte Linie 11 angedeutet sind. Der ursprüngliche Körper hat praktisch einen rechteckigen Querschnitt senkrecht zur Zeichenebene. Eine Donatorverunreinigung wird in diesen p-leitenden Körper : diffundiert, wodurch der Körper allseitig von einer n-leitenden Zone umgeben wird. Die untere Seite des Körpers wird dann entfernt, z. B. durch chemisches Ätzen, und die Torelektrode 7 wird auf der freigewordenen p-leiten den Zone 3 angebracht.
Die Zuführungselektrode 5 und die Abführungselektrode 6 werden dann auf der der Torelektrode gegenüberliegenden Seite des halbleitenden Körpers angebracht und der Körper wird derart geätzt, dass die n-leitende Oberflächenschicht überall entfernt wird mit Ausnahme derjenigen Teile, welche unter und zwischen der Zuführungs- und der Abführungselektrode liegen. Darauf wird eine Nut 8 in die Oberfläche des Körpers zwischen der Zuführungselektrode 5 und der Abführungselektrode 6 geätzt, u. zw. in der Weise, dass die untere Seite der Nut den p-n-Übergang 4 nicht
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durchbricht oder diesem Übergang zu nahe kommt.
Der Stromweg von der Zuführungselektrode 5 zur Abführungselektrode 6 wird unterhalb dieser Nut 8 in Richtung des Tor- übergangs 4 abgelenkt, so dass dieser Stromweg leicht völlig von der Erschöpfungsschicht durchbrochen werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Erschöpfungsschicht die Zuführungs- oder die Abführungselektrode erreicht, bevor diese Durchbrechung erfolgt. Beim Ätzen ist die niederohmige Oberfläche der diffundierten Schicht zwischen den Kontakten 5 und 6 völlig entfernt.
Im folgenden werden beispielsweise einige Schritte dieses Verfahrens näher beschrieben.
Es wird von einem p-leitenden Halbleiterkörper ausgegangen, der aus Germanium mit einem solchen Gehalt an Indium als Akzeptor besteht, dass der spezifische Widerstand etwa l Q cm beträgt.
Die Diffusion erfolgt dadurch, dass ein Gemisch von Antimontrichloriddampf und Wasserstoffgas über den Körper der p-Art geleitet wird, wobei der Körper in einem Ofen ungefähr eineinhalb Stunden auf etwa 7700 C erhitzt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wasserstoffgases beträgt etwa 42 Liter pro Stunde. Der Antimontrichloriddampf wird dadurch erzeugt, dass in einem mit dem Ofen in Verbindung stehenden verschlossenen Raum eine Antimontrichloridmenge auf eine Temperatur von etwa 500 C erhitzt wird.
Die Torelektrode 7 auf der p-leitenden Zone 3 wird dadurch angebracht, dass eine Indiummenge bei einer Temperatur von etwa 4500 C auf dieser Zone auflegiert wird. Nachdem dieser Kontakt zustande gekommen ist, werden die Zuführungselektrode F und die Abführungselektrode 6 durch stellenweisen elektrolytischen Niederschlag von Nickel angebracht. Die Verhältnisse, unter denen dieses Niederschlagen erfolgt, sind nicht kritisch.
Das Ätzen eines bestimmten Teiles des halbleitenden Körpers 1 kann dadurch erfolgen, dass die übrigen Teile mit einer Schutzschicht bedeckt werden, und somit nur der betreffende bestimmte Teil der Ätzung ausgesetzt wird, oder dadurch, dass nur der betreffende Teil des halbleitenden Körpers in das Ätzmittel eingetaucht wird. Das Ätzmittel ist z. B. 20% iges Wasserstoffperoxyd und das Ätzen wird bei etwa 70 C durchgeführt.
Statt des Wegätzens der unteren Seite des ursprünglichen Körpers, bevor die Torelektrode 7 angebracht wird, kann auch das Ätzen unterlassen und die Torelektrode 7 dadurch angebracht werden, dass durch den an der unteren Seite liegenden hindurch bis in die p-Zone legiert wird. Es ist wohl deutlich, dass der p-n-Übergang durchbrochen werden muss, z. B. durch Ätzen, um die Elektroden 5 und 6 von der Elektrode 7 zu isolieren.
Das Anbringen des p-n-Übergangs durch Diffusion bringt den Vorteil mit sich, dass ein flacher p-n-Übergang erzielt wird, so dass der Transistor besser reproduzierbar ist und hinsichtlich der Regelung des Stromweges besser den gestellten Anforderungen entspricht.
Bemerkt wird, dass im Rahmen der Erfindung noch unzählige Varianten hinsichtlich des Herstellungsverfahrens und der richtigen Bemessung des Feldeffekt-Transistors selbst möglich sind.
So kann z. B. die ganze Oberfläche oder ein Teil derselben mit einer Elektrodenschicht bedeckt werden, und diese Elektrodenschicht kann darauf mittels einer Nut in zwei getrennte Elektroden 5 und 6 aufgeteilt werden, indem das Elektrodenmaterial über eine verhältnismässig schmale Strecke entfernt wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 bedecken die Elektroden 5 und 6 praktisch die ganze Oberfläche des halbleitenden Körpers. Das Ätzen wird dabei derart durchgeführt, dass nur ein kleiner Teil des p-n-Übergangs 4 und der p-leitenden Zone 3 verbleiben. Im übrigen vollzieht sich das Verfahren in gleicher Weise, wie es an Hand von Fig. 4 beschrieben wurde.
In den Fig. 6 und 7 sind andere als rechteckige Elektroden dargestellt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist an Stelle einer geradlinigen Nut eine verhältnismässig lange Nut vorgesehen, indem die Zuführungselektrode 5 in Draufsicht linsenförmig gewählt ist. Die Zuführungselektrode 5 ist grösstenteils von der Abführungselektrode 6 umgeben. Es ist verhältnismässig einfach, die Zuleitungen an den Stellen 12 und 14 zu befestigen, zumal die Zuleitung der Zuführungselektrode auf dem breitesten Teil der linsenförmigen Elektrode angebracht wird.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 sind : die Zuführungselektrode 5 und die Abführungselektrode 6 gleichfalls mittels einer längeren Nut 8 getrennt. Die Elektroden sind kammförmig ausgebildet, wobei die zahnförmigen Teile der Elektroden auf die in der Figur dargestellte Weise ineinandergreifen. Bei diesen Ausführungsformen kann die Nut 8, z. B. durch chemisches oder elektrolytisches Ätzen, vorgesehen werden.
In Fig. 8 ist eine besondere Ausführungsform. eines Feldeffekt-Transistors nach der Erfindung dargestellt. In den halbleitenden Körper 1 ist eine n-leitende Oberflächenschicht 2 diffundiert. Die Torelektrode besteht aus der p-leitenden Zone 3 und der darauf angebrachten Elek- trode 7. Ohmsche Elektroden 5 und 6 sind auf der n-leitenden Zone angebracht. In Draufsicht ist die Elektrode 5 kreisförmig und die Elektrode 6 ringförmig und konzentrisch mit der Elektrode 5. Die Elektrode 6 besteht z. B. aus elektrolytisch niedergeschlagenem Nickel und die Elektrode 5 ist z. B. dadurch angebracht, dass eine Zinn-Antimon-Lotmenge (99 Gew.-% Zinn, 1 Gew.-% Antimon) auf das Ende eines verzinnten Kupferdrahtes 12 aufgebracht wird und dieser Draht bei etwa 290 C an der n-Zone 2 festgelötet wird.
Die Nut 8 ist durch elektrolytisches Ätzen vorgesehen, wobei von der
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Erschöpfungsschicht des Torübergangs 10 Gebrauch gemacht wird. Zu diesem Zweck wurde der halbleitende Körper mit Ausnahme der Oberfläche zwischen den beiden Elektroden 5 und 6 völlig mit einer Schutzschicht bedeckt und in diesem Zustand in ein Ätzbad eingetaucht, welches aus einer 10" oigen wässerigen Lösung von Kaliumhydroxyd besteht. Die Elektrode 5 wurde mit Masse verbunden und an der Torelektrode 7 wurde eine Spannung von-10 V aufrechterhalten. Eine Gegenelektrode im Ätzbad
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selektiv in der Umgebung der Elektrode 5, und dauerte an, bis die Nut die Erschöpfungsschicht 10 erreichte.
Es kann so in einfacher Weise ein Feldeffekt-Transistor nach der Erfindung mit der gewünschten Speirspannung hergestellt werden.
Da die n-Schicht 2 durch Diffusion angebracht ist, hat ihre Oberfläche einen niedrigen spezifischen Widerstand. Diese niederohmige Oberfläche erstreckt sich auch nach dem Ätzen noch von der Elektrode 6 bis zum Kreis 13 hin, so dass die Abführungselektrode gleichsam nach dem Kreis 13 verlegt ist und daher nahe bei der Zuführungselektrode J liegt, trotz des Umstandes, dass der Abstand zwischen den eigentlichen Elektroden 5 und 6 verhältnismässig gross ist. Dieser besondere Vorteil, der auf den Umstand zurückzuführen ist, dass die n-Schicht eine diffundierte Schicht ist, erleichtert die Herstellung eines Feldeffekt-Transistors nach der Erfindung in beträchtlichem Masse.
Die kreissymmetrische Konfiguration nach Fig. 8 bietet noch den weiteren Vorteil, dass sie für gleiche Abmessungen das maximale Verhältnis zwischen der Nutlänge und der Elektrodenoberfläche liefert und ausserdem das elektrolytische Ätzen der Nut wesentlich erleichtert.
Es ist ohne weiteres einleuchtend, dass an Stelle von Germanium auch andere Halbleiter oder halbleitende Verbindungen, z. B. das bereits erwähnte Silizium, verwendbar sind.
Zahlreiche weitere Varianten sind möglich. Der Stromweg von der Zuführungs- zur Abführungselektrode kann sich auch in einer p-leitenden Zone befinden. Im allgemeinen wird dieser
Stromweg vorzugsweise in einer n-Zone vorgesehen, da die Elektronenbeweglichkeit im allgemeinen grösser ist als die Löcherbeweglichkeit.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Feldeffekt-Transistor, der aus einem halb- leitenden Körper (1) besteht, der eine an die
Oberfläche angrenzende Zone (2) der einen
Leitungsart enthält, die in einem Abstand unter dieser Oberfläche in eine Zone (3) entgegen- gesetzter Leitungsart übergeht, wobei auf der einen Zone (2) eine ohmsche Zuführungs-
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