AT251037B - Feldeffekttransistor und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Feldeffekttransistor und Verfahren zu seiner Herstellung

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AT251037B
AT251037B AT699263A AT699263A AT251037B AT 251037 B AT251037 B AT 251037B AT 699263 A AT699263 A AT 699263A AT 699263 A AT699263 A AT 699263A AT 251037 B AT251037 B AT 251037B
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Description


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  Feldeffekttransistor und Verfahren zu seiner Herstellung 
Die Erfindung betrifft einen Feldeffekttransistor und ein Verfahren zu seiner Herstellung. 



   Ein der Erfindung entsprechender Feldeffekttransistor mit einem Körper aus Halbleitermaterial der einen Leitfähigkeitstype ist, gekennzeichnet dadurch, dass er in diesem Körper einen Kanal niedrigen
Widerstandes aus Halbleitermaterial der andern Leitfähigkeitstype besitzt sowie einen in diesem Körper vorgesehenen und mit diesem Kanal verbundenen Quellenbereich aus Halbleitermaterial der andern Leitfähigkeitstype, ferner einen in diesem Körper vorgesehenen und mit diesem Kanal verbundenen Saugbereich aus Halbleitermaterial der andern Leitfähigkeitstype und eine Steuerelektrode, die diesem Kanal gegenüberliegt und räumlich von ihm durch eine Isolationsschicht aus   hochohmigem   Material getrennt ist. 



   Wenn über den Quellen- und Saugbereich eine Saugspannung angelegt wird, so fliesst durch den Kanal ein Saugstrom. Die Grösse des Saugstromes ist eine Funktion der Saugspannung und der Zahl der in dem Kanal vorhandenen freien Ladungsträger. Die Zahl der in dem Kanal vorhandenen freien Ladungsträger kann durch eine Steuerspannung, die an die Steuerelektrode angelegt wird, moduliert werden. Diese Modulation ist gewöhnlich eine veränderliche Verminderung der Zahl der freien Ladungsträger in dem Kanal und führt zu einer veränderlichen Verminderung des Zugstromes. 



   Eine solche Modulationsweise wird als Modulation mit Stromverminderung bezeichnet. In gewissen Gebilden kann die Modulation eine veränderliche Vermehrung der Zahl der freien Ladungsträger in dem Kanal sein, was zu einer veränderlichen Verstärkung des Zugstromes führt. Diese Betriebsweise wird als Modulation mit Stromvermehrung bezeichnet. 



   Ein der Erfindung entsprechender Feldeffekttransistor kennzeichnet sich ferner dadurch, dass jeweils mit dem Saug- und dem Quellenbereich eine erste bzw. zweite Elektrode verbunden ist und dass die isolierende Schicht aus umgewandeltem Körpermaterial besteht. Das umgewandelte Körpermaterial ist vorzugsweise eine Oxydschicht hohen Widerstandes. Die Steuerelektrode verläuft über einen Teil der Quellen-und Saugbereiche und im Abstand von ihnen, wobei der Abstand zwischen der Steuerelektrode und dem Kanal erheblich geringer ist als jeder der Abstände, die zwischen der Steuerelektrode und dem Quellenbereich und der Steuerelektrode und dem Saugbereich bestehen. 



   Die Übertragungscharakteristik der Vorrichtung ist über einen vergleichsweise grossen Bereich der Steuerspannung kontinuierlich und der Saugstrom für die Steuerspannung Null kann über einen Strombereich beträchtlicher Grösse durch vergleichsweise einfache Veränderungen, die man während des Herstellungsvorganges vornimmt, gewählt werden. 



   Im Sinne der Erfindung besteht ein Verfahren zur Herstellung des Feldeffekttransistors darin, dass zuerst mindestens zwei im Abstand angeordnete isolierende Schichtteile auf einer Oberfläche eines Halbleiterkörpers erzeugt werden, wobei die Schichtteile Verunreinigungen enthalten, die der einen Leitfähigkeitstype hinsichtlich des Körpers angehören, worauf durch Reaktion in dem Körper zwischen den   Isolie-   renden Schichtteilen ein Bereich gebildet wird, der eine Schicht von umgewandeltem Körpermaterial 

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 reich 33 steht mit dem Innenumfang des Kanals 27 in Verbindung. Die Länge des Kanals 27, als welche man den Abstand zwischen dem Innen- und dem Aussendurchmesser des Kanals 27 aufzufassen hat,   beträgt etwa 0, 013 mm.

   Wie dargestellt, sind derQuellenbereich   31 und der Saugbereich 33 als Be- reiche des Körpers 23 aufzufassen, in welche der n-Type angehörige Verunreinigungen eindiffundiert sind, um sie leitend zu machen. Natürlich kann jeder andere Aufbau, der eine geeignete Verbindung mit dem Kanal 27 gewährleistet, als Quellen und Saugbereich Anwendung finden. 



   Eine Quellenelektrode 35 von im allgemeinen ringförmiger Gestalt, die von benachbarten isolie- renden Teilen 39 und 41 begrenzt ist, liegt über einem Teil des Quellenbereiches 31 und steht mit ihr in   Kontakt. Eine scheibenförmige Saugelektrode   37, die von einem sie umgebenden Isolierteil 43 begrenzt ist, liegt über einem Teil des Saugbereiches 33 und steht mit ihr in Kontakt. Die Quellen- und die Saugelektrode 35 und 37 bestehen vorzugsweise aus Metall, etwa Aluminium, und können in demselben Verfahrensschritt und aus dem gleichen Material hergestellt werden wie die Steuerelektro- de 29. Die niedergeschlagenen isolierenden Teile 39,41 und 43 bestehen aus niedergeschlagenem
Siliziumdioxyd und haben eine Dicke von 0, 1 bis   10je,   vorzugsweise von   lt.   



   Fig. 1 zeigt auch eine Vorspannungsschaltung wie sie zum Betriebe des Transistors 21 nötig ist. 



   Die Quellenelektrode 35 ist mit dem Massepotential 51 durch eine Quellenleitung 53 verbun- den. Die Steuerelektrode 29 ist mit einer Klemme einer regelbaren, die Steuerspannung Vg lie- fernden Spannungsquelle 55 über eine Steuerleitung 57 verbunden, wogegen die andere Klemme der
Quelle 55 an Masse gelegt ist. 



   Die Saugelektrode 37 steht mit einer Klemme einer einstellbaren, die Saugspannung Vd lie- fernden Spannungsquelle 59 in Verbindung, u. zw. über einen Saugleiter 61 und über eine Last 63, wogegen die andere Klemme der Saugspannungsquelle 59 an Masse gelegt ist. Mit dem Ausgang der
Last 63 sind Ausgangsklemmen 65 verbunden. Es sei bemerkt, dass die einstellbaren Spannungsquel- len 55 und 59 gewünschtenfalls auch auf Null gestellt oder auch umgepolt werden können. 



   Gemäss einer möglichen Betriebsart wird die Saugspannung Vd auf den gewünschten Wert einge- stellt, indem man die Spannungsquelle 59 einregelt. Eine Steuerspannung Vg, die hinsichtlich des
Transistors die Eingangs- oder Signalspannung ist und die eine Gleichspannung oder Wechselspannung mit Frequenzen bis 100 MHz sein kann oder auch Impulsform haben könnte, wird von der Steuerspannungs- quelle 55 geliefert oder kann zusätzlich zu einer Vorspannung angelegt werden. 



   Obgleich nicht dargestellt, könnten, falls gewünscht, ein kleiner Oszillator oder Signaleingangsklemmen in Serie mit der einstellbaren Spannungsquelle 55. angewendet werden. Der Saugstrom Id, der den Ausgangsstrom des Transistors vorstellt, fliesst aus der Spannungsquelle 59 durch den Saugleiter 61 zur Saugelektrode 37, dann von der Saugelektrode 37 durch den Saugbereich 33, den Kanal 27, den Quellenbereich 31 und die Quellenelektrode 35 und dann von dieser durch den Quellenleiter 53 zu Masse 51, die auch mit der andern Klemme der Spannungsquelle 59 verbunden ist. 



   Der Saugstrom Id ist eine Funktion der Steuerspannung Vg. Die Ausgangsleistung kann ein Vielfaches der Eingangsleistung sein und die Eingangsimpedanz kann ein Vielfaches der Ausgangsimpedanz sein. Demnach kann der Transistor dazu verwendet werden, um Signalenergie aus einem höhere Impedanz besitzenden Eingang auf einen Ausgang geringerer Impedanz zu übertragen bzw. zu verstärken. 



   Fig. 2 zeigt eine Schar von Saugstrom-Saugspannungskurven (Saugstrom Id aufgetragen über der Saugspannung Vd) eines Transistors mit Vorspannungsschaltung nach Fig. 1. Jede Kurve wurde mit der Steuerspannung Vg erhalten, die in dem in Volt angegebenen Bereich konstant gehalten worden war, und mit geerdeter Quellenelektrode 35. Zunehmende Werte der Saugspannung Vd (in Volt angegeben) wurden dem Saugbereich angelegt und die entsprechenden Saugströme Id (in mA angegeben), gemessen. Die Eingangsimpedanz des Saugbereiches ist bei niedrigen Frequenzen kapazitiv. 



   Die Messung der Zeitkonstanten deutet auf einen Verlustwiderstand in   der Grösse von 1014 bis 1016 Ohm   hin. Fig. 2 zeigt die Saugstrom-Saugspannungscharakteristiken einer besonderen Einheit. Andere Einheiten dieses Aufbaues können erzeugt werden, die mit höheren negativen Steuerspannungen und bzw. oder positiven Steuerspannungen verwendet werden können. Die maximal verwendbare Steuerspannung dürfte bei' 100 V für die aus Fig. 1 ersichtlichen Einheiten liegen und ist durch   die Stärke gegen einen   dielektrischen Zusammenbruch der umgewandelten Schicht 25 bestimmt, der bei etwa 5. 106 V/cm gelegen ist. 



   Fig. 3 zeigt eine Gruppe von nach der Erfindung beschaffenen Sekundärfeldeffekttransistoren, die eine leiterähnliche Anordnung besitzen. Die Anordnung der Leiter erleichtert den Zusammenbau vieler Vorrichtungen auf einem einzigen Halbleiterkörper. 

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 aQuellen- und dem Saugbereich. Die Breite ist definiert als die Abmessung senkrecht zur Länge und par- allel zur Oberfläche des Körpers 23a. Die Schicht 25a hohen Widerstandes besteht aus Siliziumi oxyd einer Dicke von etwa 2700       und wurde aus einem Einkristallkörper 23a, bestehend aus einem hohen Widerstand zeigenden Silizium, durch chemische Umwandlung erhalten. 



   Die niedergeschlagenen Isolierschichtteile 47 bestehen aus niedergeschlagenem Siliziumdioxyd einer Dicke von etwa   lu.   Die runden Lappen 45, die an den Enden der Steuerelektroden 29a ge- bildet sind, erlauben eine einfache Verbindung mittels eines thermisch angeschlossenen Leiters. Benach- ) barte Steuerelektroden 29a sind in einem Abstand von etwa 0,25 mm angeordnet. Die Quellenelektro- de 35a des einen Transistors kann auch als Saugelektrode für den anschliessenden Transistor wirken. 



   Es kann auch die Saugelektrode 37a eines Transistors als die Quellenelektrode für einen benachbar- ten Transistor dienen. 



   Die in Fig. 3 dargestellten Feldeffekttransistoren können durch die aus den Fig. 4A, 4B und 4C er-   ! sichtlichen Verfahrenschritte erhalten werden.   Es wird ein Einkristallkörper 23a aus hohen Widerstand besitzendem Silizium   verwendet, beispielsweise einPlättchen ausp-leitendem Silizium   von   500 Ohm. cm.   



   Eine Oberfläche des Plättchens wird gereinigt, damit das Körpermaterial freigelegt wird. Dies kann z. B. durch Ätzen der Oberfläche mit einem chemischen Ätzmittel erreicht werden, um das gesamte gestörte
Material der Oberfläche zu entfernen. 



  Anschliessend wird stark dotiertes Siliziumdioxyd als Schichtteil 47 auf ausgewählten Bereichen der gereinigten Oberfläche des Körpers 23a niedergeschlagen. Beispielsweise kann man dies erreichen, indem eine gleichmässige Schicht von stark dotiertem Siliziumdioxyd im Wege der thermischen Nieder- schlagung aus einem dotierten Oxysilan erzeugt wird, worauf der Niederschlag in ausgewählten Berei- chen entfernt wird, was durch einen selektiven Ätzvorgang unter Anwendung einer Photoresetechnik ge- schehen kann. 



   Die Dicke der niedergeschlagenen Oxydschicht beträgt vorzugsweise zwischen   lundl1u.   Die nieder- geschlagenen Oxydschichtbereiche 47 enthalten eine vergleichsweise starke Konzentration der Dotie- rung, die, wenn in Silizium, der n-Type angehören. Solche Dotierungen können beispielsweise Antimon,
Arsen oder Phosphor sein. Das Plättchen wird nun bei etwa 950 C in trockenem Sauerstoff über etwa 1 h erhitzt und dann gekühlt. 



   Während der Erhitzung werden jene Teile des Siliziumplättchens 23a, die nicht mit der nieder- geschlagenen Siliziumdioxydschicht 47 bedeckt sind, in Siliziumdioxyd 25a umgewandelt. Ein sol- ches durch Umwandlung erhaltenes Material wird zuweilen auch als thermisch gewachsenes Siliziumdi- oxyd bezeichnet. Das umgewandelte Material ist im wesentlichen reines Siliziumdioxyd und hat einen hohen Widerstand in der Grösse von 1018 Ohm. cm. 



   Zwischen dem Körper 23a und der Schicht 25a aus Siliziumdioxyd ist der Kanal 27a aus n-leitendem Material gebildet. Der Teil des Plättchens, welcher nun das umgewandelte Material 25a und den Kanal 27a einschliesst, wird für die Zwecke dieser Beschreibung   als"Reaktionsbereich"be-   zeichnet. 



   Während desselben Erhitzungsschrittes diffundieren Verunreinigungen aus den durch Niederschlag er- haltenen Oxydschichtteilen 47 in das Silizium unter den niedergeschlagenen Oxydschichten 47, um diffuse Bereiche 31a und 33a zu bilden, in welchen die Konzentration der Verunreinigungen mit der
Entfernung von den niedergeschlagenen Schichtteilen 47 abnimmt. Im Bereich der Verbindung mit dem Kanal 27a und oberhalb besitzen die diffusen Bereiche 31a und 33a relativ geringen Wider- stand. 



   Nun werden durch die niedergeschlagenen Oxydschichtbereiche 47   Öffnungen geätzt, die den Zu-   gang zu einem zentralen Teil der diffundierten Bereiche 31a und 33a freigeben. Es kann dies durch
Anwendung einer Photoreseeinrichtung an ausgewählten Bereichen der niedergeschlagenen und der ther- misch gewachsenen Siliziumoxydschichten 47 bzw. 25a erreicht werden, wobei dann Bereiche an Stel- len, in denen die Löcher angestrebt werden, durch Ätzen entfernt werden. Dann wird Metall, etwa Alu- minium, selektiv auf zentrale Teile der diffundierten Bereiche 31a und 33a niedergeschlagen, wo die Öffnungen zuvor geätzt worden sind. sowie auf der Schicht 25a des umgewandelten Körpermaterials gegenüber dem Kanal 27a, um die Quellen- Saug- und Steuerelektroden 35a, 37a bzw. 29a zu erzeugen. 



   Dies kann geschehen, indem etwa durch Bedampfen eine gleichmässige Schicht von Metall, etwa Aluminium, niedergeschlagen wird, worauf man an den gewünschten Stellen das niedergeschlagene Me- 

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 tall entfernt, wozu man sich der Photoresetechnik bedienen kann, auf welche Weise eine Quellenelektro- de 35, eine Steuerelektrode 29a und eine Saugelektrode 37a zurückbleiben. 



   In der Regel erstreckt sich die Steuerelektrode 29a parallel zu der Schicht 25a aus umgewan- delten Körpermaterial. Diese Konstruktion führt jedoch zu einigen Herstellungsschwierigkeiten, speziell was die Übereinstimmung der Lage der Steuerelektrode 29a mit der Schicht aus umgewandeltem Kör- permaterial 25a betrifft. In einer dritten   Ausführungsform, die   in Fig. 4C dargestellt ist, ist die Steuer- elektrode 29a länger ausgeführt als der Kanal 27a, damit sie sich über Bereiche der niedergeschla- genen Schichtteile 47 erstreckt. 



   Die Steuerelektrode 29a bedeckt die gesamte Schicht 25a aus umgewandeltem Material und Bereiche der   niedergeschlagenen Oxydschichtteile   47.   Die Verlängemngsteile der Steuerelektrode   25a sind durch das Bezugszeichen 49 ersichtlich gemacht. Da die Dicke der niedergeschlagenen Oxyd- schicht 47 mindestens viermal jener der Schicht 25a aus umgewandeltem Material ist, wird nur ein geringer Betrag an zusätzlicher Kapazität der Vorrichtung hinzugefügt. 



   Fig.   5 zeigt Zugstrom-Zugspannungscharakteristiken (Id aufgetragen über   Vd   für verschiedene Steuer-   spannungen Vg) des Transistors nach Fig. 4C. Die Steilheit beträgt ungefähr 3 mA/V und die Eingangs- kapazität (gemessen bei einer Steuervorspannung Null) beträgt 15 pF bei etwa   1 MHz.   Wenn der Kanal 27a durch eine angelegte Steuerspannung vollständig von freien Elektronen befreit ist, beträgt der Kanalwider- stand etwa 20 000   n.   Es wird angenommen, dass dieser Widerstand durch einen Parallelstromweg bedingt ist, der zwischen dem Quellebereich und dem Saugbereich 31a und 33a um die Steuerelektrode 25a herum besteht. 



   Diese Einheit kann sowohl mit positiven als auch negativen Steuerspannungen Vg, aber auch ohne
Anlegen einer Steuerspannung betrieben werden. Bei positiver oder negativer oder überhaupt keiner Steuer- spannung Vg besteht praktisch kein Steuergleichstromfluss. Die Aufwärtskrümmung der Kurven bei ne- gativer Steuerspannung und bei höherer Saugspannung ist die Auswirkung eines lawinenartigen Zusammen- bruches in dem von Ladungsträgern   entblössten   Kanal 27a. Beispielsweisebiegt sich die Kurve Vg=-3V für Werte von Vd grösser als +10V auswärts. Dieses Phänomen ist nicht von einem Torstrom beglei- tet. 



   Im Herstellungsvorgang des im vorhergehenden beschriebenen Transistors sind zahlreiche Änderungen möglich, welche die Saugstrom-Saugspannungscharakteristik des fertigen Transistors beeinflussen. Nach einer dieser Änderungen wird im Körperbereich, der chemisch umzuwandeln ist, zuerst eine die Leitfähig- keit bestimmende Dotierung eindiffundiert. Diese Dotierung erfolgt nicht zu dem Zwecke, um einen Ka- nal zu erzeugen, sondern um die Zahl der freien Elektronen, die in dem zwischen der umgewandelten
Schicht und der Körpermasse gebildeten Kanal 27 oder 27a zur Verfügung stehen, zu verändern. 



   Zu diesem Zwecke ist die Dichte der Dotierung, welche eindiffundiert, erheblich kleiner als jenes
Ausmass, das man für die Zwecke der Kanalerzeugung anwenden würde. Die Verunreinigungen können entweder der p-Type oder der n-Type angehören und werden bis zu einer Tiefe eindiffundiert und in einer
Konzentration angewendet, die gerade ausreicht, um die Saugstrom-Saugspannungscharakteristik des Ka- nals, die ohne Dotierung vorhanden wäre, zu verändern. 



   Die Wahl des Basismaterials 23 ist wesentlich. Als Basis kann jeder Einkristall- oder Vielkristall- körper eines Halbleitermaterials benutzt werden, welches man zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen zu verwenden pflegt. Das Basismaterial sollte vorzugsweise hohen Widerstand zeigen und dazu geeignet sein, eine Schicht hohen Widerstandes durch chemische Umwandlung eines Körperbereiches zu bilden. 



   Ein bevorzugtes Körpermaterial ist ein Silizium-Einkristall. 



   Wenn man ein p-leitendes Silizium niedrigen Widerstandes verwendet, so kann es geschehen, dass es im Kanalbereich nur zu einer teilweisen Umwandlung kommt und dass es nicht gelingt, eine n-leitende
Schicht zu bilden, wenn man die umgewandelte Schicht herstellt. So ist etwa p-leitendes Silizium mit einem spezifischen Widerstand zwischen 2 und 1000 Ohm. cm ein bevorzugtes und typisches Basisma- terial. 



   Im allgemeinen kann man sagen, dass in einem der p-Type angehörigen Silizium mit höherem Wider- stand der Basis auch die Zahl der freien, der n-Type angehörigen Ladungsträger in dem Kanal grösser wird. 



   Wünscht man zwischen dem Körper der Basis und der aus umgewandeltem Körpermaterial bestehenden
Schicht einen p-leitenden Kanal zu schaffen, so sollte man als Basismaterial Silizium der n-Type von hohem Widerstandswert verwenden. 



   Die Saugstrom-Saugspannungscharakteristik des Transistors der Fig. 4C kann auch dadurch verändert werden, indem man die Zeitdauer der Erhitzung zwischen 0, 5 und 40 h und bzw. oder die Temperaturen in dem Bereich zwischen 850 und 11000C verändert, um die durch Umwandlung zu bildende 

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Schicht zu erzeugen. Je länger man erhitzt und je höher die Erhitzungstemperatur ist, umso tiefer wird die Schicht bis zu der der Siliziumkörper umgewandelt wird und umso tiefer wird der Kanal. 



   Fig. 6 zeigt eine Kurvenschar für einen Transistor der seinem Aufbau nach ähnlich jenem gemäss
Fig. 4C ist, mit der Ausnahme, dass die Erhitzung   über   einen Zeitraum von zirka 2 h ausgedehnt wurde i und bei einer Temperatur von zirka 950 C in trockenem Sauerstoff vor sich ging. Dies erzeugte eine dik- kere Umwandlungsschicht und einen tieferen Kanal. 



   Es kann ferner, in Abhängigkeit von der Atmosphäre und der Oberflächenbehandlung, die man vor der
Oxydation anwendet, entweder ein p-oder ein n-leitender Kanal erzeugt werden. Jede Art eines Kanals ist brauchbar. Es sollten jedoch die Verbindungen mit dem Kanal derselben Leitfähigkeitstype angehören wie der Kanal selber. 



   Während man für Silizium eine der p-Type   angehörende Quellen-und Saugverbindung anstrebt, soll-   te die niedergeschlagene Oxydschicht Verunreinigungen enthalten, die hinsichtlich des Siliziums der p-Type angehören, etwa Indium oder Bor. Wünscht man hingegen für einen Siliziumkörper der n-Type angehörige Quellen- und Saugverbindungen, so sollte die niedergelegte Oxydschicht Verunreinigungen enthalten, die hinsichtlich des Siliziums der n-Type angehören, also etwa Arsen, Antimon oderPhos- phor. 
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 über einen Zeitraum von einer oder mehreren Stunden, nach Bildung der durch Umwandlung erhaltenen
Schicht, die Zahl der freien Ladungsträger, die in dem Kanal anwesend sind, vermindert.

   Beispielsweise kann die Konzentration der in dem Kanal 27a der in Fig. 4C dargestellten Vorrichtung während der Er- hitzung erzeugten freien Ladungsträger dadurch vermindert werden, dass man das Siliziumplättchen bei etwa   10000C   über einen Zeitraum von etwa einer Stunde in trockenem Stickstoff erhitzt. 



   Insgesamt ist die Herstellungsmethode dieselbe0 wie in Verbindung mit der Herstellung der Vorrich- tung nach Fig. 4C beschrieben, mit der Änderung, dass das Gebilde vor Anbringung der Elektroden in einer inerten Atmosphäre erhitzt und dann gekühlt wird. 



   Fig. 7 zeigt die Zugstrom-Zugspannungscharakteristik eines Transistors, der durch diesen modifizier- ten Prozess erhalten wurde. Der Transistor ist als ein Feldeffekttransistor mit Modulation mit Stromver- mehrung zu bezeichnen, weil die wichtigste Betriebsart darauf beruht, die freien Ladungsträger   des n-lei-   tenden Kanals in Abhängigkeit von einer positiven Steuerspannung zu begünstigen. 



   Fig. 8 zeigt die Draufsicht auf eine andere Ausführungsform eines Feldeffekttransistors, der von den erfindungsgemässen Ideen Gebrauch macht. Der Aufbau ist ähnlich jenem der Vorrichtung nach Fig. 3 mit der Änderung, dass benachbarte Steuerelektroden 29b an beiden Enden verbunden sind, so dass die Saugelektrode 37b jeder Einheit vollständig von einer modifizierten Steuerelektrode umgeben ist. Wie aus   Fig. 8 ersichtlich, umfasst jede Einheit zwei Quellenelektroden   35b und eine Saugelektrode 37b, die von der Steuerelektrode 29a eingeschlossen ist. Bei dieser Ausführung ist die Saugelektrode einer Einheit nicht dazu da, um als Quellenelektrode für die benachbarte Einheit zu wirken. 



   Fig. 9 zeigt eine   Saugstrom-Saugspannungscharakteristik   für   einenunipolaren Feldeffekttransistor nach   Fig. 8. Die Vorrichtung kann entweder mit negativer Steuerspannung oder mit positiver Steuerspannung betrieben werden. Der Transistor mit der geänderten Steuerelektrodenanordnung nach Fig. 8 hat einen geringeren Verluststrom als der Transistor nach Fig. 3, der den Leiteraufbau zeigt. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass die Saugelektrode vollständig von der Steuerelektrode eingeschlossen ist. 



   Es versteht sich, dass die dargestellten Halbleitervorrichtungen und die Verfahren zu ihrer Herstellung, besonders in Schaltungen gedrängter Bauweise, den sogenannten integrierten Schaltungen vorteilhaftsind, zumal die Vorrichtungen in grosser Zahl gleichzeitig aus einer einzigen Platte hergestellt werden können. Es ist auch zu beachten, dass die Vorrichtungen hergestellt werden können, indem man nur eine einzige Oberfläche der Plättchen verwendet. 

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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Feldeffekttransistor, mit einem Körper aus Halbleitermaterial der einen Leitfähigkeitstype, dadurch gekennzeichnet, dass er in diesem Körper (23) einen Kanal (27) niedrigen Widerstandes aus Halbleitermaterial der andern Leitfähigkeitstype besitzt sowie einen in diesem Körper vorgesehenen und mit diesem Kanal (27) verbundenen Quellenbereich (31) aus Halbleitermaterial der andern Leitfähigkeits- type, ferner einen in diesem Körper vorgesehenen und mit diesem Kanal verbundenen Saugbereich (33) aus Halbleitermaterial der andern Leitfähigkeitstype und eine Steuerelektrode (29), die diesem Kanal gegenüberliegt und räumlich von ihm durch eine Isolationsschicht (25) aus hochohmigem Material getrennt ist. <Desc/Clms Page number 7>
    2. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mit dem Saug- und dem Quellenbereich (31,33) eine erste bzw. zweite Elektrode (35,37) verbunden ist und dass die isolierende Schicht (25) aus umgewandeltem Körpermaterial besteht. EMI7.1 de (29a) über einen Teil der Quellen- und Saugbereiche (31a, 33a) und im Abstand von ihnen verläuft, wobei der Abstand zwischen der Steuerelektrode (29a) und dem Kanal (27a) erheblich geringer ist als je- der der Abstände, die zwischen der Steuerelektrode und dem Quellenbereich und der Steuerelektrode und dem Saugbereich besteht.
    4. Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass er ein unipolarer Feldeffekttransistor und das Halbleitermaterial (23,23a) ein Einkristallkörper aus p-lei- tendem Silizium ist, wobei das umgewandelte Körpermaterial (25,25a) eine vollständige umgewandelte Siliziumoxydschicht darstellt und der Kanal (27, 27a), welcher n-leitend ist, nur teilweise umgewandelt ist und den Übergang zwischen dem Transistorkörper und der Schicht aus umgewandeltem Körpermaterial bildet, wobei der Quellenbereich (31,31a) einen ersten, geringen Widerstand aufweisenden Abschnitt aus n-leitendem Silizium miteindiffundierten Verunreinigungen umfasst, der ein Ende des Kanals (27,27a) begrenzt und mit diesem in Verbindung steht, und wobei der Saugbereich (33,33a)
    einen zweiten Ab- schnitt geringen Widerstandes aus n-leitendem Silizium mit eindiffundierten Verunreinigungen umfasst, der mit dem andern Ende des Kanals verbunden ist und ihn begrenzt.
    5. Feldeffekttransistor nachAnspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Lage (47) aus Siliziumoxyd auf einem Teil des Quellenbereiches niedergeschlagen ist und an die Schicht aus um- gewandeltem Körpermaterial stösst und eine zweite Schicht (47) aus Siliziumoxyd vorgesehen ist, die auf einem Teil des Saugbereiches niedergeschlagen ist, und an die Schicht aus umgewandeltem Körpermate- rial anstösst, wobei die erste und die zweite niedergeschlagene Schicht (47) dicker sind als die Schicht aus umgewandeltem Material (25a) und wobei die Steuerelektrode (29a) sich mindestens über einen Teil der erstgenannten niedergeschlagenen Schicht und mindestens einen Teil der zweitgenannten niedergeschla- genen Schicht erstreckt.
    6. Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper eine Mehrzahl von Lagen (25a, Fig. 3) aus umgewandeltem Körpermaterial trägt, von denen jede von der Masse des Körpers durch einen andern niedrigen Widerstand aufweisenden Kanal (27a, Fig. 3) getrennt ist und eine Mehrzahl von Saug- und Quellenbereichen (31a, 33a) aufweist, von denen jede mit zwei verschiedenen Kanälen verbunden ist und alsQuellenbereich für einen Kanal und als Saugbereich für den andern der beiden Kanäle wirkt, und eine Mehrzahl von Steuerelektroden (29a, Fig. 3) besitzt, von denen jede auf einer der verschiedenen Schichten angeordnet ist und von dem zugehörigen Kanal geringen Widerstandes im Abstand angeordnet verläuft.
    7. Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass zuerst mindestens zwei im Abstand angeordnete isolierende Schichtteile (47, Fig. 4A) auf einer Oberfläche eines Halbleiterkörpers (23a, Fig. 4A) erzeugt werden, wobei die Schichtteile Verunreinigungen enthalten, die der einen Leitfähigkeitstype hinsichtlich des Körpers angehören, worauf durch Reaktion in dem Körper zwischen den isolierenden Schichtteilen ein Bereich gebildet wird, der eine Schicht von umgewandeltem Körpermaterial (25a, Fig. B) und einen Kanal (27a, Fig.
    B) geringen Widerstandes zwischen dem Körper und der aus umgewandeltem Material bestehenden Schicht enthält, dass man die genannten Verunreinigungen veranlasst. aus den Schichtteilen in den Körper zu diffundieren, um diffuse Bereiche (31a, 33a) geringen Widerstandes zu bilden, die an den Enden des Kanals liegen und diesen begrenzen, worauf man auf der Schicht aus umgewandeltem Material eine Elektrode (29a, Fig. C) im Abstand von dem Kanal und an seiner entgegengesetzten Seite hervorbringt.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Körper (23a) aus Silizium verwendet wird und die beiden im Abstand voneinander befindlichen isolierenden Schichtteile (47) dadurch herstellt, dass eine Schicht aus Siliziumdioxyd auf einer Oberfläche des aus Silizium bestehenden Körpers gebildet und wobei die der einen Leitfähigkeitstype zugehörige Verunreinigung in der Schicht hinsichtlich des Körpers n-leitend ist, und Material aus der niedergelegten Siliziumdioxydschicht in ausgewählten Bereichen entfernt wird, um die beiden im Abstand befindlichen Schichtteile auf dem Körper zu belassen. EMI7.2 einer oxydierenden Atmosphäre erhitzt wird, um gleichzeitig den durch Reaktion gebildeten Bereich (25a, 27 a) hervorzubringen und die Verunreinigungen zu veranlassen, aus den Schichtteilen in den Körper einzudiffundieren.
    <Desc/Clms Page number 8>
    10. Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (23a) einer oxydierenden Atmosphäre auf eine Temperatur von 850 bis 11000C erhitzt wird und wobei das umgewandelte Körpermaterial (25a) eine Siliziumoxydschicht hohen Widerstandes ist.
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (23a) über eine Zeitdauer von 0, 5 bis 40 h in einer oxydierenden Atmosphäre erhitzt wird und dass man aus ausgewählten Bereichen jeder der niedergelegten Schichten Material entfernt, um jeden der durch Diffusion entstandenen Bereiche freizulegen, worauf man Metallkontakte an jeden dieser Diffusionsbereiche anbringt.
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerelektrode (29a) auf der Schicht aus umgewandeltem Körpermaterial an einer Stelle niedergelegt wird, die dem Kanal im Abstand gegenüberliegt und die sich mindestens über einen Teil der restlichen Schichtbereiche des Körpers erstreckt.
AT699263A 1962-09-07 1963-08-30 Feldeffekttransistor und Verfahren zu seiner Herstellung AT251037B (de)

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US22201962A 1962-09-07 1962-09-07

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AT699263A AT251037B (de) 1962-09-07 1963-08-30 Feldeffekttransistor und Verfahren zu seiner Herstellung

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AT (1) AT251037B (de)
ES (1) ES291423A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1614861A1 (de) * 1967-09-01 1970-02-26 Telefunken Patent Feldeffekttransistor

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DE1614861A1 (de) * 1967-09-01 1970-02-26 Telefunken Patent Feldeffekttransistor

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Publication number Publication date
ES291423A1 (es) 1964-02-16

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