DE1209213B - Unipolar transistor with a disk-shaped semiconductor body and method of manufacturing - Google Patents
Unipolar transistor with a disk-shaped semiconductor body and method of manufacturingInfo
- Publication number
- DE1209213B DE1209213B DEW29896A DEW0029896A DE1209213B DE 1209213 B DE1209213 B DE 1209213B DE W29896 A DEW29896 A DE W29896A DE W0029896 A DEW0029896 A DE W0029896A DE 1209213 B DE1209213 B DE 1209213B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- groove
- unipolar transistor
- transistor according
- semiconductor body
- control electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 23
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 23
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 15
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 7
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- VTGARNNDLOTBET-UHFFFAOYSA-N gallium antimonide Chemical compound [Sb]#[Ga] VTGARNNDLOTBET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000000414 obstructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 235000020004 porter Nutrition 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 102000012498 secondary active transmembrane transporter activity proteins Human genes 0.000 description 1
- 108040003878 secondary active transmembrane transporter activity proteins Proteins 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/482—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Micromachines (AREA)
Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Deutsche Kl.: 21g-11/02German class: 21g-11/02
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:
W29896VIIIc/21j
28. April 1961
20. Januar 1966W29896VIIIc / 21j
April 28, 1961
20th January 1966
Die Erfindung betrifft einen Unipolartransistor. Derartige Transistoren unterscheiden sich von Bipolartransistoren dadurch, daß im Unipolartransistor der Arbeitsstrom nicht von den Minderheitsladungsträgern, sondern von den Mehrheitsladimgsträgern getragen wird. Die Träger gelangen von einer ohmschen Elektrode in einen stromführenden Kanal, dessen Querschnitt durch in Sperrichtung gepolte nichtohmsche Steuerelektrode!» moduliert werden kann. Über eine weitere ohmsche Elektrode verlassen die Träger den Halbleiterkörper wieder. An den Steuerelektroden bildet sich eine Sperrschicht aus, deren Lage durch die an den Steuerelektroden liegende Spannung verändert werden kann., wodurch sich der Querschnitt des Kanals steuern läßt.The invention relates to a unipolar transistor. Such transistors differ from bipolar transistors in that the working current in the unipolar transistor does not come from the minority charge carriers, but is borne by the majority charge carriers. The porters arrive from a Ohmic electrode in a current-carrying channel, the cross-section of which is polarized in the reverse direction non-resistive control electrode! " can be modulated. Leave via another ohmic electrode the carrier the semiconductor body again. A barrier layer forms on the control electrodes, whose position can be changed by the voltage applied to the control electrodes, whereby the cross-section of the channel can be controlled.
Es sind Unipolartransistoren verschiedener Art bekanntgeworden. Dazu gehören auch Unipolartransistoren mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper eines Leitfähigkeitstyps, zwei ohmschen Elektroden auf der einen Hauptoberilächenseite und einer dazwischenliegenden nichtohmschen Steuerelektrode, die sich in einer in der gleichen Oberflächenseite angebrachten Rille befindet. Die Rille hat einen etwa V-förmigen Querschnitt. Infolgedessen ist der stromführende Kanal verhältnismäßig lang und nur an einer Stelle stark eingeschnürt. Dadurch sind die Stromverstärkung und das Hochfrcquenzverhalten recht unbefriedigend.Unipolar transistors of various types have become known. This also includes unipolar transistors with a disk-shaped semiconductor body of one conductivity type, two ohmic electrodes on one main surface side and a non-resistive control electrode in between, which is located in a groove made in the same side of the surface. The groove has an approximately V-shaped cross-section. As a result, the live channel is proportionate long and strongly constricted in only one place. Thereby the current gain and the high frequency behavior quite unsatisfactory.
Ähnliches gilt für einen anderen bekannten Unipolartransistor, bei dem die ohmschen Elektroden an zwei gegenüberliegenden Stirnseiten des scheibenförmigen FTalbleiterkörpers angebracht sind, während die Steuerelektrode sich in einer dazwischenliegenden, in einer I-Iaiiptoberflächcnseite angebrachten Rille befindet, deren Seitenflächen senkrecht und deren Bodenfläche parallel zu den beiden Hauptoberflächenseiten des scheibenförmigen Halbleiterkörpers verlaufen. Die Steuerelektrode füllt hierbei nur einen Teil der Bodenfläche der Rille aus. und der Abstand zwischen den beiden ohmschen EIektroden ist erheblich größer als die Rillenbreite, weil diese Elektroden, wie gesagt, an den beiden Stirnseiten des scheibenförmigen Halbleiterkörpers angeordnet sind. Infolgedessen ist hier die Kanallänge ebenfalls recht groß und die Grenzfrequenz des Transistors entsprechend niedrig.The same applies to another known unipolar transistor, in which the ohmic electrodes on two opposite end faces of the disk-shaped F semiconductor body are attached while the control electrode is attached in an intermediate, in an I-Iaiiptoberflächecnseite Groove is located, the side surfaces of which are perpendicular and whose bottom surface is parallel to the two main surface sides of the disk-shaped semiconductor body run. The control electrode fills here only part of the bottom surface of the groove. and the distance between the two ohmic electrodes is considerably larger than the width of the groove because, as I said, these electrodes are on the two end faces of the disk-shaped semiconductor body are arranged. As a result, here is the channel length also quite large and the cutoff frequency of the transistor correspondingly low.
Dies gilt erst recht für die bekannten Unipolartransistoren,
bei denen die Steuerelektrode ebenso wie die beiden ohmschen Elektroden unmittelbar auf
der einen Hauptoberflächenseite des scheibenförmigen Halbleiterkörpers angeordnet ist. Bei dieser
Anordnung läßt sich nur ein schlecht definier-Unipolartransistor
mit einem scheibenförmigen
Halbleiterkörper und Verfahren zum HerstellenThis applies even more to the known unipolar transistors in which the control electrode, like the two ohmic electrodes, is arranged directly on one main surface side of the disk-shaped semiconductor body. With this arrangement, only a poorly defined unipolar transistor with a disc-shaped one can be used
Semiconductor body and method of manufacture
Anmelder:Applicant:
Westinghouse Electric Corporation,Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh.. Pa. (V. St. A.)East Pittsburgh .. Pa. (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt,Dipl.-Ing. G. Weinhausen, patent attorney,
München 22, Widenmayerstr. 46Munich 22, Widenmayerstr. 46
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
John Stelmak,John Stelmak,
Janice Lawford, Greensburg, Pa.;Janice Lawford, Greensburg, Pa .;
Frank C. Chien, Youngwood, Pa. (V. St. A.)Frank C. Chien, Youngwood, Pa. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
V. St. v. Amerika vom 2. Mai 1960 (26 006)V. St. v. America May 2, 1960 (26 006)
ter, verhältnismäßig breiter Kanalquerschnitt erzielen. Achieve ter, relatively wide channel cross-section.
Die Erfindung betrifft somit einen Unipolartransistor mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper eines Leitfähigkeitstyps, zwei ohmschen Elektroden auf der einen Hauptoberflächenseite und einer dazwischenliegenden nichtohmschen Steuerelektrode, die sich in einer in der gleichen Oberflächenseite angebrachten Rille befindet. Ein solcher Unipolartransistor ist erSndungsgemäß derart ausgebildet, daß die Seitenflächen der Rille senkrecht und ihre Bodenflache parallel zu den beiden Hauptoberflächenseiten des scheibenförmigen Halbleiterkörpers verlaufen, daß der Abstand zwischen den beiden ohmschen Elektroden überall gleich der Rillenbreite ist und daß die Steuerelektrode die sanze Bodenfläche der Rille bedeckt.The invention thus relates to a unipolar transistor with a disk-shaped semiconductor body of one conductivity type, two ohmic electrodes on one main surface side and a non-resistive control electrode in between, which is located in a groove made in the same side of the surface. Such a unipolar transistor According to the invention, it is designed in such a way that the side surfaces of the groove are perpendicular and their bottom surface run parallel to the two main surface sides of the disk-shaped semiconductor body, that the distance between the two ohmic electrodes is everywhere equal to the groove width and that the control electrode covers the whole bottom surface of the groove.
Es sei bemerkt, daß ein Transistor bekannt ist. bei dem zwei Elektroden auf der einen Hauptoberflädienseite und eine dazwischenliegende Steuerelektrode in einer in der gleichen Oberflächenseite angebrachten Rille vorhanden sind, wobei die Seitenflächen der Rille senkrecht und ihre Bodenfläche parallel zu den beiden Hauptoberflächenseiten des scheibenförmigen Halbleiterkörpers verlaufen, der Abstand zwischen den beiden auf der Oberfläche.It should be noted that a transistor is known. with two electrodes on one main surface and an intermediate control electrode in one in the same surface side attached groove are present, with the side surfaces of the groove perpendicular and its bottom surface run parallel to the two main surface sides of the disk-shaped semiconductor body, the Distance between the two on the surface.
509 779 330509 779 330
3 43 4
angebrachten Elektroden überall gleich der Rillen- der Legierungstiefe bei einer bestimmten Tempe-attached electrodes everywhere equal to the groove - the alloy depth at a certain temperature -
breite ist und die Elektrode in der Rille die ganze ratur,width and the electrode in the groove the whole temperature,
Bodenfläche der Rille bedeckt. Hierbei handelt es F i g. 7 eine stark vergrößerte Seitenansicht einesThe bottom surface of the groove is covered. This is F i g. 7 is a greatly enlarged side view of a
sich aber nicht um einen Unipolartransistor, sondern Teils des Körpers nach F i g. 2 im Schnitt,but not a unipolar transistor, but part of the body according to FIG. 2 in section,
um einen Flächentransistor, bei dem die drei erwähn- 5 F i g. 8 ein Querschnitt des Körpers nach F i g. 2a junction transistor in which the three mentioned 5 F i g. 8 is a cross-section of the body according to FIG. 2
ten Elektroden sämtlich nichtohmsche Elektroden nach Anbringung von Legierungsschichten,th electrodes all non-ohmic electrodes after application of alloy layers,
darstellen. Der Leitungsmechanismus beruht hierbei F i g. 9 ein Schrägbild eines Ausführungsbeispielsrepresent. The conduction mechanism is based on FIG. 9 is an oblique view of an embodiment
nicht auf den Mehrheitsladungsträgern, sondern auf des erfindungsgemäßen Unipolartransistors,not on the majority charge carriers, but on the unipolar transistor according to the invention,
den Minderheitsladungsträgern. Dieser Transistor F i g. 10 ein stark vergrößerter Schnitt der Anord-the minority carriers. This transistor F i g. 10 a greatly enlarged section of the arrangement
hat also hinsichtlich der Funktion keine Berührungs- io nung nach F i g. 9 in der Umgebung der Steuerelek-thus has no contact in terms of function according to FIG. 9 in the vicinity of the control elec-
punkte mit dem erfindungsgemäßen Unipolartran- troden,points with the unipolar trode according to the invention,
sistor. Fig. 11 ein Anschlußschema eines Unipolartran-sistor. 11 shows a connection diagram of a unipolar trans-
Bei dem erfindungsgemäßen Unipolartransistor ist sistors,In the unipolar transistor according to the invention is sistors,
der kurze stromführende Kanal zwischen den beiden F i g. 12 ein Schrägbild des Unipolartransistorsthe short current-carrying channel between the two F i g. 12 is an oblique view of the unipolar transistor
ohmschen Elektroden durch den parallel zur Steuer- 15 nach F i g. 9 nach Einbau in einen Sockel undOhmic electrodes by the parallel to the control 15 according to FIG. 9 after installation in a base and
elektrode verlaufenden pn-übergang und die Schei- F i g. 13 ein Querschnitt einer Abänderung des er-electrode running pn junction and the disk F i g. 13 is a cross-section of a modification of the
benrückseite begrenzt, und sein Querschnitt ist auf findungsgemäßen Unipolartransistors,benrückseite limited, and its cross-section is based on inventive unipolar transistor,
einer durch die Breite des pn-Übergangs, also der Der erfindungsgemäße Unipolartransistor kannone by the width of the pn junction, that is, the unipolar transistor according to the invention can
Rille gegebenen Länge durch die Vorspannung der zur Verstärkung eines Stromes oder zur Schwin-Groove given length by the bias of the amplification of a current or oscillation
Steuerelektrode veränderbar. Es ergibt sich auf diese 20 gungserzeugung herangezogen werden. NachstehendControl electrode changeable. It results on this 20 generation generation can be used. Below
Weise ein sehr kurzer stromführender Kanal genau wird angenommen, daß er im wesentlichen aus einerWay, a very short current-carrying channel is precisely believed to consist essentially of a
bestimmter Länge, dessen Querschnitt mit geringen Halbleiterscheibe aus n-Silicium besteht. Es könnteof a certain length, the cross-section of which consists of a small semiconductor wafer made of n-silicon. It could
Steuerspannungen beeinflußt werden kann. Je kürzer aber genausogut p-Silicium oder ein HalbleiterkÖr-Control voltages can be influenced. The shorter but just as well as p-silicon or a semiconductor body
aber die Kanallänge, desto höher die Grenzfrequenz per vom n- oder p-Typ aus anderem Werkstoff, z. B.but the channel length, the higher the cut-off frequency by the n- or p-type made of another material, e.g. B.
des Transistors. 25 aus Germanium, Siliciumkarbid oder aus einer Ver-of the transistor. 25 made of germanium, silicon carbide or a
Auf der Scheibenrückseite ist vorzugsweise in be- bindung von Elementen aus der dritten und fünften
kannter Weise eine zweite nichtohmsche Steuerelek- Spalte des Periodischen Systems, herangezogen wertrode
angebracht. Wenn beide Steuerelektroden be- den. Zu den halbleitenden Verbindungen gehören
triebsmäßig auf dem gleichen Potential liegen, kön- z. B. Galliumarsenid, Galliumantimonid, Indiumnen
sie an einer Stirnseite des Halbleiterkörpers zu- 30 antimonid, Galliumphosphid usw.
sammenhängend ausgebildet sein. Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Uni-A second non-ohmic control electrode column of the periodic system, referred to as value electrode, is attached to the rear of the pane, preferably in conjunction with elements from the third and fifth known ways. If both control electrodes are dead. The semiconducting compounds must be at the same potential in terms of drive. B. gallium arsenide, gallium antimonide, indiumnen they on one end face of the semiconductor body to- 30 antimonide, gallium phosphide, etc.
be formed contiguously. To produce a university according to the invention
Der erfindungsgemäße Unipolartransistor wird polartransistors wird eine Scheibe aus einer Stange
vorzugsweise derart hergestellt, daß man die Rille geeignet dotierten n-Siliciums, z. B. mit einer Diain
den Halbleiterkörper einätzt, eine oder mehrere mantsäge, abgeschnitten. Die Stange, von der die
Schichten dotierenden Materials auf den Rillengrund 35 Scheibe abgeschnitten wird, kann in bekannter Weise
und/oder die Scheibenrückseite aufdampft und an- hergestellt sein. Die Scheibe kann auch von einem
schließend in den Halbleiterkörper einlegiert, um Dendriten aus Halbleitermaterial abgeschnitten werdie
Steuerelektrode bzw. die Steuerelektroden her- den. Die Scheibe wird dann geläppt und auf eine bezustellen.
Auf diese Weise läßt sich ein sehr dünner stimmte Dicke abgeätzt, beispielsweise auf 0,07 bis
Kanal auf verhältnismäßig einfache Weise erzeugen, 40 0,075 mm Dicke. Als Schleifmittel kann Al2O3 diewodurch
hohe Stromverstärkungen erreicht werden nen, und zum Ätzen kann ein Gemisch von 3 Teilen
können. Auch können die ohmschen Elektroden Salpetersäure, 1 Teil Flußsäure und 1 Teil Essigsäure
großflächig gemacht werden, wodurch eine Kontak- (jeweils konzentriert) verwendet werden. Nach dem
tierung erleichtert wird. Beispielsweise beträgt bei Schleifen und Ätzen wird die Scheibe in einzelne
einem erfindungsgemäß hergestellten Unipolartran- 45 Körper zerteilt, die beispielsweise je eine Abmessistor
die Kanaldicke, die Dicke des leitenden Kanals sung von 1 · 3 mm haben. Aus diesen Körpern wird
unter der Rille zwischen den beiden ohmschen Elek- der Unipolartransistor hergestellt. Ein solcher Körtroden,
nicht mehr als 0,025mm ohne Anlegung per 10 ist in Fig. 1 gezeigt. Er hat eine Oberseite
einer Vorspannung an die Steuerelektroden, und die 12, eine Unterseite 14 und Stirnseiten 16 und 18.
effektive Kanallänge, d. h. die Rillenbreite, beträgt 50 Gemäß Fig. 2 wird die Oberseite 12 des Körpers
nicht mehr als 0,125 mm. 10 weiter abgeätzt, um auf eine Dicke von z.B.The unipolar transistor according to the invention is a polar transistor, a disk is preferably made from a rod in such a way that the groove is suitably doped n-type silicon, e.g. B. etches the semiconductor body with a slide, one or more mantsäge cut off. The rod from which the layers of doping material are cut off on the groove base 35 disc can be vapor-deposited and manufactured in a known manner and / or the rear side of the disc. The disk can also be alloyed into the semiconductor body by a closing one in order to cut off dendrites from semiconductor material to produce the control electrode or the control electrodes. The disc is then lapped and put on one. In this way, a very thin, correct thickness can be etched off, for example to 0.07 to a channel in a relatively simple manner, 40 0.075 mm thick. As an abrasive, Al 2 O 3 , which can be achieved by high current gains, and a mixture of 3 parts can be used for etching. The ohmic electrodes nitric acid, 1 part hydrofluoric acid and 1 part acetic acid can also be made over a large area, whereby a contact (each concentrated) can be used. After the animal is facilitated. For example, with grinding and etching, the disk is divided into individual unipolar body 45 manufactured according to the invention, each of which has, for example, a dimension transistor of the channel thickness, the thickness of the conductive channel solution of 1 × 3 mm. The unipolar transistor is produced from these bodies under the groove between the two ohmic electrodes. Such a Körtroden, not more than 0.025mm without application per 10, is shown in FIG. It has an upper side of a bias voltage on the control electrodes, and the 12, a lower side 14 and end sides 16 and 18.
effective channel length, ie the groove width, is 50. According to FIG. 2, the upper side 12 of the body becomes no more than 0.125 mm. 10 further etched to a thickness of e.g.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich 0,065 mm zu kommen. Dann wird eine Rille 20 inFurther details of the invention will come to 0.065mm. Then a groove is made 20 in
aus der Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele den Körper eingeätzt. Diese Rille hat z. B. eine Tiefeetched in the body from the description of some exemplary embodiments. This groove has z. B. a depth
an Hand der Zeichnung. Hierin ist von 0,025 mm und eine Breite von 0,125 mm. Dem-on the basis of the drawing. Herein is 0.025 mm and a width of 0.125 mm. To the-
F i g. 1 ein Schrägbild eines Halbleiterkörpers aus 55 gemäß hat der Körper 10 unter der Rille 20 nochF i g. 1 still has an oblique view of a semiconductor body from FIG. 55 in accordance with FIG
η-Silizium, der zur Herstellung eines erfindungs- eine Dicke von etwa 0,04 mm. Ferner wird der Randη silicon, which is used to produce a thickness of about 0.04 mm. Furthermore, the edge
gemäßen Unipolartransistors geeignet ist, 18 abgeätzt, so daß er bei 19 spitz zuläuft. Deraccording to the unipolar transistor is suitable, 18 etched so that it tapers at 19. Of the
F i g. 2 ein Schrägbild des scheibenförmigen Kör- Zweck dieser Maßnahme wird später erläutert,F i g. 2 an oblique image of the disk-shaped body- purpose of this measure will be explained later,
pers nach Fig. 1 nach Bearbeitung, Nun wird der Körper 10 in ein Schiffchen auspers according to Fig. 1 after processing, now the body 10 is made in a shuttle
Fig. 3 ein Querschnitt des Körpers nach Fig. 2 60 inertem Stoff, z.B. Graphit oder Molybdän, ge-Fig. 3 shows a cross-section of the body according to Fig. 2 60 inert material, e.g. graphite or molybdenum,
nach weiterer Bearbeitung, bracht, mit einer entsprechenden Abdeckung ver-after further processing, brought with an appropriate cover
F i g. 4 ein Schrägbild des Unterteils einer zur sehen und in eine Hochvakuumaufdampfvorrichtung Herstellung eines Unipolartransistors gemäß der Er- eingesetzt. Dort wird gemäß F i g. 3 eine als Steuernndung geeigneten Lehre, elektrode dienende Schicht 22 aus p-Material, z. B.F i g. 4 an oblique image of the lower part of a to see and in a high vacuum evaporation device Manufacture of a unipolar transistor according to the Er- used. According to FIG. 3 one as control ending suitable teaching, electrode serving layer 22 of p-material, e.g. B.
F i g. 5 ein Schrägbild des Oberteils dieser Lehre, 65 Aluminium, allein innerhalb der Rille aufgedampft.F i g. 5 an oblique image of the upper part of this teaching, 65 aluminum, vapor-deposited only within the groove.
Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung Ein Vakuum von 10-* bis 10-8mm Hg wurde alsFig. 6 is a graph showing the relationship A vacuum of 10- to 10- * 8 mm Hg was obtained as
zwischen der Menge des auf der Oberfläche einer ausreichend gefunden. Nach dem Aufdampfen derbetween the amount of found on the surface of a sufficient. After evaporation of the
Siliciumscheibe niedergeschlagenen Aluminiums und Schicht 22 in der Rille 20 wird der Körper umge-Silicon wafer of deposited aluminum and layer 22 in the groove 20, the body is
dreht und eine ebenfalls als Steuerelektrode dienende Schicht 24 aus dotierendem Material vom p-Typ auf der Unterseite 14 des Körpers 10 so parallel wie möglich zu der Schicht 22 niedergeschlagen.rotates and also serving as a control electrode layer 24 of doping material from p-type is deposited on the underside 14 of the body 10 as parallel to the layer 22 as possible.
Die p-Schichten 22 und 24 können aus den bekannten Stoffen, z. E. Bor. Indium oder Aluminium, bestehen. Da jedoch die Vakuumverdampfung von Bor eine höhere Temperatur als Aluminium erfordert und da Aluminium sich mit Silicium weit leichter als mit Indium legiert, wird Aluminium vorgezogen. Wenn Aluminium verwendet wird, so wird das Schiffchen, das den Siliciumkörper enthält, auf einer Temperatur von etwa 500r C, aber nicht über 577° C, gehalten, da die letztere Temperatur die eutektische Temperatur von Aluminium und Silicium darstellt. Während des Aufdampfens findet also keine Legierung statt. Ähnlich wird bei der Verwendung anderer Dotierungsmittel vorgegangen.The p-layers 22 and 24 can be made of known materials, e.g. E. boron, indium or aluminum. However, since vacuum evaporation of boron requires a higher temperature than aluminum, and since aluminum alloys with silicon far more easily than with indium, aluminum is preferred. When aluminum is used, the boat containing the silicon body is at a temperature of about 500 r C, but not above 577 ° C, maintained, since the latter temperature is the eutectic temperature of aluminum and silicon. No alloying takes place during the vapor deposition. The procedure is similar when using other dopants.
Das Aufdampfen von Aluminium oder einem anderen Dotierungsmittel vom p-Typ erfordert zwei getrennte Schritte, da jeweils nur eine Schicht niedergeschlagen werden kann. Durch Verwendung dieses Verfahrens und einer nachstehend beschriebenen Vorrichtung ist es möglich. Schichten in Streifenform mit einer Breite von nur 0.01 mm niederzuschlagen. Da diese p-Schichten nachher die Steuerelektroden bilden und die Breite der Schichten die Länge der Steuerelektroden und damit die effektive Kanallänge bestimmt, ist die genaue Einhaltung der Breite der niedergeschlagenen Schichten von äußerster Wichtigkeit.The evaporation of aluminum or other p-type dopant requires two separate ones Steps as only one layer can be knocked down at a time. By using this Method and a device described below, it is possible. Layers in strip form to be deposited with a width of only 0.01 mm. Since these p-layers afterwards the control electrodes form and the width of the layers the length of the control electrodes and thus the effective Determined channel length, the exact observance of the width of the deposited layers is of utmost importance Importance.
In F i g. 4 ist ein Schiffchen 30 aus Graphit dargestellt, das zum Aufdampfen gemäß der Erfindung geeignet ist. Das Schiffchen besteht aus einem Mittelteil 32 und Ansätzen 34 und 36, die zur Halterung dienen. Auf dem Mittelteil 32 befindet sich eine Nut 38, in die mehrere Körper 10 eingesetzt werden können, wobei ihre Rillen 20 parallel zur Nut 38 verlaufen. In Fig. 4 shows a boat 30 made of graphite, which is suitable for vapor deposition according to the invention. The shuttle consists of a middle part 32 and lugs 34 and 36, which are used for holding. There is a groove on the middle part 32 38, into which a plurality of bodies 10 can be inserted, with their grooves 20 running parallel to the groove 38.
In Fig. 5 ist eine Maske 40 dargestellt, die z. B. aus rostfreiem Stahl besteht und genau auf den Mittelteil 32 des Schiffchens paßt. Die Breite der auf dem Körper 10 niedergeschlagenen p-Schicht wird durch den Schlitz 42 bestimmt. Die Breite dieses Schlitzes ist stark übertrieben, da in Wirklichkeit die Schlitzbreite nur etwa 0,025 mm beträgt. Die Maske 40 wird so auf das Schiffchen 32 aufgesetzt, daß der Schlitz 42 sich unmittelbar über den Rillen 20 befindet. In Fig. 5, a mask 40 is shown which, for. B. is made of stainless steel and fits snugly on the central portion 32 of the shuttle. The width of the The p-layer deposited on the body 10 is determined by the slot 42. The width of this Slot is greatly exaggerated, since in reality the slot width is only about 0.025 mm. The mask 40 is placed on the shuttle 32 in such a way that the slot 42 is located directly above the grooves 20.
Nach dem Aufdampfen der beiden Aluminiumschichten 22 und 24 werden diese in einem mit Wasserstoff gespülten Widerstandsofen in das Silicium einlegiert. Die Temperatur, bei welcher der Legierungsvorgang ausgeführt wird, hängt von der aufgedampften Aluminiummenge und der gewünschten Eindringtiefe ab. Diese Beziehung ist graphisch in F i g. 6 gezeigt. Da die Legierungstiefe den Querschnitt des Kanals bestimmt, muß dieser Schritt mit großer Sorgfalt ausgeführt werden. Bei einem Körper der angegebenen Art, bei dem der Abstand vom Grund der Rille 20 zur Unterseite 14 des Körpers 0,04 mm beträgt und beide Aluminiumschichten nach dem Aufdampfen eine Dicke von 12 Mikron haben, wurden sehr günstige Ergebnisse erzielt, wenn der Legierungsvorgang bei etwa 950° C während einer Zeitdauer von 1Ai bis 2 Stunden oder noch mehr ausgeführt wurde. Die Temperatur kann in gewissem Ausmaß geändert werden. Diese Bedingungen ergeben eine Eindringtiefe in den Kristall von 0,01 mm von oben und unten. So ergibt sich eine Kanalbreite von 0,02 mm für den Teil des Halbleiters zwischen den mit Aluminium dotierten Stellen.After the vapor deposition of the two aluminum layers 22 and 24, these are alloyed into the silicon in a resistance furnace flushed with hydrogen. The temperature at which the alloying process is carried out depends on the amount of aluminum vapor deposited and the desired depth of penetration. This relationship is graphically shown in FIG. 6 shown. Since the depth of the alloy determines the cross-section of the channel, this step must be carried out with great care. With a body of the type indicated, in which the distance from the bottom of the groove 20 to the underside 14 of the body is 0.04 mm and both aluminum layers have a thickness of 12 microns after vapor deposition, very favorable results have been obtained when the alloying process is at about 950 ° C for a period of 1 Ai to 2 hours or more. The temperature can be changed to some extent. These conditions result in a depth of penetration into the crystal of 0.01 mm from above and below. This results in a channel width of 0.02 mm for the part of the semiconductor between the areas doped with aluminum.
Durch Ausführung des Legierens in der reduzierenden Wasserstoffatmosphäre wird jede Oxydation des Aluminiums und des Siliciums verhindert, so daß die gesamte Aluminiummenge zum Legieren zurCarrying out the alloying in the reducing hydrogen atmosphere eliminates any oxidation of aluminum and silicon prevented, so that the entire amount of aluminum for alloying for
ίο Verfügung steht, ohne daß ein hindernder SiO0-FiIm gebildet wird. Reines Argon oder Helium können ebenfalls als Schutzgas verwendet werden, da sie ebenfalls eine Oxydation verhindern. Ferner verhindert der Wasserstoff eine seitliche Ausbreitung des Aluminiums während des Verschmelzen^. Hierdurch bleibt die Länge der Steuerelektrode konstant, und es wird ein plötzlicher pn-übergang gebildet.ίο is available without an obstructive SiO 0 -FiIm being formed. Pure argon or helium can also be used as protective gas, as they also prevent oxidation. Furthermore, the hydrogen prevents the aluminum from spreading sideways during the melting process. As a result, the length of the control electrode remains constant and a sudden pn junction is formed.
Wie aus F i g. 7 hervorgeht, legieren sich die Aluminiumschichten 22 und 24 in den Halbleiter vom η-Typ ein, so daß sich pn-Übergänge 50 und 52 bilden. Während des Legierens dringen die beiden Aluminiumschichten 22 und 24 so weit in das verjüngte Ende 19 des Körpers ein. daß die pn-Übergänge 50 und 52 eine zusammenhängende Sperrschicht bilden, die sich auf drei Oberflächen des Körpers in bestimmter Tiefe unterhalb der Oberfläche erstreckt. Nach dem Legieren der Aluminiumschichten wird die Oberseite des Körpers 10 mit einem Ätzmittel gereinigt, das aus 3 Teilen Salpetersäure und 1 Teil Flußsäure besteht, in entionisiertem V/asser gespült und in Aceton getrocknet. Dieser Ätzvorgang dient zur Entfernung aller Oxyd- und Oberflächenschichten, die eine hohe Leitfähigkeit hervorrufen könnten. Gemäß F i g. 8 werden dann ohmsche Elektroden 60 und 62 längs der Oberkanten der Rille 20 an die Oberseite 12 des Körpers 10 angeschmolzen. Die Elektroden 60 und 62 können sich vom Ende 16 bis zum Ende 19 des Körpers erstrecken.As shown in FIG. 7, the aluminum layers 22 and 24 alloy in the semiconductor from η type, so that pn junctions 50 and 52 are formed. The two aluminum layers penetrate during the alloying process 22 and 24 so far into the tapered end 19 of the body. that the pn junctions 50 and 52 form a continuous barrier layer that extends over three surfaces of the body in a specific manner Extends depth below the surface. After alloying the aluminum layers the top of the body 10 cleaned with an etchant consisting of 3 parts nitric acid and 1 part Hydrofluoric acid, rinsed in deionized water and dried in acetone. This etching process is used to remove all oxide and surface layers that could cause high conductivity. According to FIG. 8 are then ohmic electrodes 60 and 62 along the top edges of the groove 20 to the Upper side 12 of the body 10 melted. The electrodes 60 and 62 can extend from end 16 to extend to the end 19 of the body.
Die ohmschen Elektroden 60 und 62 können aus mindestens einem Material vom η-Typ bestehen, z. B. aus Antimon, Arsen oder Phosphor. Sie können aber auch aus einer Legierung eines neutralen Metalls, z. B. Gold und mindestens einem Material vom η-Typ bestehen. Als besonders günstig hat sich eine Legierung aus 99,5% Gold und 0,5 % Antimon erwiesen. Die ohmsche Elektrode vom η-Typ bildet mit dem Halbleiter vom η-Typ einen nn+-Übergang und verhindert das Einwandern von Löchern in den Siliciumkörper.The ohmic electrodes 60 and 62 can consist of at least one material of the η type, z. B. from antimony, arsenic or phosphorus. But you can also use an alloy of a neutral metal, z. B. consist of gold and at least one material of the η-type. One has proven to be particularly cheap Alloy of 99.5% gold and 0.5% antimony has been proven. The η-type ohmic electrode forms with the semiconductor of the η-type an nn + junction and prevents the migration of holes in the Silicon body.
Es wurde gefunden, daß beim Betrieb einer Diode oder eines Transistors mit einem solchen nn+-Übergang die an die ganze Anordnung angelegte Spannung nur einen sehr kleinen Spannungsabfall in Durchlaßrichtung an dem betreffenden Übergang erzeugt. So bleibt die Löcherkonzentration sehr gering, da sie nur wenig von der Gleichgewichtskonzentration im n+-Bereich abweicht. Der Strom am nn+-Übergang ist also fast ausschließlich ein Elektronenstrom, so daß eine Löchereinwanderung von der Grenzfläche zwischen Metall und Halbleiter nicht stattfinden kann. Die Elektroden 60 und 62 können wahlweise mit einer positiven bzw. negativen Klemme verbunden werden, je nach der gewünschten Spannungsrichtimg.It has been found that when a diode or a transistor is operated with such an nn + junction, the voltage applied to the entire arrangement produces only a very small forward voltage drop at the junction in question. The hole concentration remains very low, since it deviates only slightly from the equilibrium concentration in the n + region. The current at the nn + junction is almost exclusively an electron current, so that hole migration from the interface between metal and semiconductor cannot take place. The electrodes 60 and 62 can optionally be connected to a positive or negative terminal, depending on the voltage direction desired.
Der fertige Unipolartransistor kann wieder mit einer Ätzlösung geätzt werden, die aus 3 Volumteilen Salpetersäure, 1 Teil Flußsäure und 1 Teil Essigsäure besteht, um jede Oberflächenverunreinigung oderThe finished unipolar transistor can be etched again with an etching solution that consists of 3 volume parts Nitric acid, 1 part hydrofluoric acid and 1 part acetic acid are made to remove any surface contamination or
sonstige Veränderung zu beseitigen, die den Betrieb zug 207, z. B. aus Kupfer, um die Anbringung von ungünstig beeinflussen könnte. Anschlüssen zu erleichtern. In der Oberseite 205 des In Fig. 9 ist ein Unipolartransistor 100 dar- Keramikstücks 206 befindet sich eine Nut, die den gestellt, der erfindungsgemäß hergestellt wurde. Er ganzen Metallüberzug 207 durchzieht, so daß die besteht aus einem Körper 110 aus n-Silicium, auf 5 ohmschen Elektroden elektrisch voneinander getrennt dessen Oberseite 112 sich eine Rille befindet, die sich sind. Die Anschlußdrähte 208, 210 und 212 gehen über die ganze Länge des Körpers erstreckt. In der von der Steuerelektrode, bestehend aus den beiden am Rille ist eine Steuerelektrode vom p-Typ 122 ange- Ende des Halbleiterkörpers verbundenen Teilen 122 bracht. Eine zweite Steuerelektrode 124 vom p-Typ und 124, und dem ohmschen Elektroden zu den befindet sich auf der Unterseite 114 des η-Körpers io Durchführungen 214, 216 und 218 und dann durch 110, wobei beide Steuerelektroden mit dem η-Halb- den Glasteil 220 zu den äußeren Anschlüssen 222, leiter 110 legiert sind. 224 und 226. Die Anschlüsse der ohmschen Elek-Es bestehen also zwei pn-Ubergänge 123 und 125 troden sind an den entsprechenden Teilen des Mezwischen den Steuerelektroden 122 und 124 vom tallüberzugs des Isolierstücks 206 angebracht. Die p-Typ und dem n-Körper 110. Die zweite Steuer- 15 Anordnung kann mit einem Kunstharz, z. B. PoIyelektrode 124 befindet sich direkt unterhalb der esterharz oder Epoxyharz, überzogen werden. Dann ersten Steuerelektrode 122. Der Abstand zwischen wird eine nicht dargestellte Kappe auf die Scheibe dem pn-übergang 123 und dem pn-übergang 125, 202 aufgesetzt und mit ihr durch Schweißen, Löten d. h. die Kanaldicke, beträgt weniger als 0,025 mm. od. dgl. dicht verbunden.Eliminate other changes affecting the operation train 207, z. B. made of copper, in order to adversely affect the attachment. To facilitate connections. In the upper side 205 of the ceramic piece 206 , a unipolar transistor 100 is shown in FIG. 9, there is a groove which provides that which was produced according to the invention. It runs through the entire metal coating 207 , so that it consists of a body 110 made of n-silicon, electrically separated from one another on 5 ohmic electrodes, the top 112 of which is a groove, which are located. The leads 208, 210 and 212 extend the length of the body. In the parts 122 connected by the control electrode, consisting of the two parts 122 connected to the groove, a p-type control electrode 122 is attached to the end of the semiconductor body. A second control electrode 124 of the p-type and 124, and the ohmic electrode to the is located on the underside 114 of the η-body io feedthroughs 214, 216 and 218 and then through 110, both control electrodes with the η-half of the glass part 220 to the external connections 222, conductors 110 are alloyed. 224 and 226. The connections of the ohmic elec- There are two pn transitions 123 and 125 electrodes are attached to the corresponding parts of the mebetween the control electrodes 122 and 124 from the tall coating of the insulating piece 206 . The p-type and the n-body 110. The second control 15 arrangement can be coated with a synthetic resin, e.g. B. Polyelectrode 124 is located directly below the ester resin or epoxy resin to be coated. Then the first control electrode 122. The distance between a cap, not shown, is placed on the disk, the pn junction 123 and the pn junction 125, 202 and with it by welding, soldering, ie the channel thickness, is less than 0.025 mm. or the like tightly connected.
Die Breite der Elektroden 122 und 124, d. h. die Ka- 20 Nachstehend wird ein Beispiel für die HerstellungThe width of the electrodes 122 and 124, that is, the ca 20 Below is an example of manufacture
nallänge, beträgt weniger als 0,125 mm. Bei der Her- eines erfindungsgemäßen Unipolartransistors ge-nal length, is less than 0.125mm. When producing a unipolar transistor according to the invention
stellung des erfindungsgemäßen Unipolartransistors geben.give position of the unipolar transistor according to the invention.
ist es möglich, eine Kanaldicke von weniger als Eine 0,3 mm dicke Scheibe wurde aus einem Ein-is it possible to cut a duct thickness of less than A 0.3 mm thick washer was made from a single
0,025 mm zu erzielen, da erfindungsgemäß die Rille kristallstab von n-Silicium mit einem spezifischenTo achieve 0.025 mm, because according to the invention the groove crystal rod of n-silicon with a specific
eingeätzt ist, die einen Niederschlag von außer- 25 Widerstand von 12 Ohm cm ausgeschnitten. Dieis etched in, which cut out a precipitate of extra- 25 resistance of 12 ohm cm. the
ordentlich nahe beisammenliegenden Dotierungs- Scheibe wurde auf beiden Seiten mit Al2O3 auf eineneatly close together doping disk was on both sides with Al 2 O 3 on one
stoffen möglich macht und so eine genaue Kontrolle Dicke von 0,15 mm abgeschliffen. Dann wurde siematerials possible and so a precise control thickness of 0.15 mm sanded off. Then she became
der pn-Übergänge gestattet. Die Kanallänge kann auf mit einem Ätzmittel geätzt, das aus 3 Teilen SaI-the pn junctions allowed. The channel length can be etched on with an etchant that consists of 3 parts of SaI-
weniger als 0,125 mm beschränkt werden, weil die petersäure, 1 Teil Flußsäure und 1 Teil Essigsäureless than 0.125 mm because of the pitric acid, 1 part hydrofluoric acid and 1 part acetic acid
Breite der Steuerelektroden durch das Aufdampfen 30 bestand, bis sie eine Dicke von 0,07 mm hatte. NunWidth of the control electrodes by the evaporation 30 passed until it had a thickness of 0.07 mm. so
unter Verwendung einer Maske äußerst genau be- wurde sie in mehrere rechteckige scheibenförmigeUsing a mask, it was very precisely converted into several rectangular disks
stimmt werden kann. Die ohmschen Elektroden 160 Körper von den Abmessungen 1,2 ■ 3 mm zerteilt,can be true. The ohmic electrodes 160 body with the dimensions 1.2 ■ 3 mm divided,
und 162 sind längs der Oberkanten der Rille an die Vier dieser Körper wurden ausgewählt und gleich-and 162 are along the upper edges of the groove to which four of these bodies have been selected and equal-
Oberseite des Körpers 110 angeschmolzen. zeitig in folgender Weise weiterbehandelt.The top of the body 110 is melted on. treated early in the following way.
In Fig. 10 ist schematisch ein stark vergrößerter 35 Die Körper wurden auf einer Seite abgeschliffen,
Querschnitt eines erfindungsgemäßen Unipolartransi- bis sie eine Dicke von 0,06 mm hatten. Dann wurde
stors gezeigt. Die Mehrheitsträger werden von der eine Rille von 0,02 mm Tiefe in jeden Körper einlinken
Elektrode eingeführt und strömen durch den geätzt. Ferner wurde der eine Rand jedes Körpers
Kanal zur rechten Elektrode. An die Steuerelektro- wie in F i g. 2 spitz zulaufend abgeätzt,
den wird eine Sperrspannung angelegt, so daß sich 40 Unter Verwendung eines Graphitschiffchens und
eine Verarmungszone im oberen und unteren Teil des einer Stahlmaske gemäß F i g. 4 und 5 wurden Alu-Kanals
ergibt. Die Eindringtiefe der Verarmungs- miniumschichten von 0,012 mm Breite und 0,012 mm
zonen in den Kanal wird durch die Größe der Sperr- Dicke zuerst in die Längsrille jedes Körpers in der
spannung bestimmt, die damit den Querschnitt des Mitte niedergeschlagen und dann auf der gegenüber-Kanals
steuert, durch welchen die Mehrheitsträger 45 liegenden Oberfläche des Körpers direkt unterhalb
durchgehen. des Niederschlags der Rille aufgebracht. Die Auf-Aus den in Fig. 11 angegebenen Polaritäten ist dampfung geschah in einem Vakuum von
ersichtlich, daß die Sperrspannung an der Abflußseite 5 · 10~e mm Hg. Die Aluminiumdampfquelle hatte
des Kanals stets größer als an der Zuflußseite ist, eine Temperatur von 875° C, während das Graphitweshalb
der Querschnitt des Kanals an der Abfluß- 50 schiffchen mit den Körpern eine Temperatur von
seite kleiner als an der Zuflußseite ist. Da erfin- 500° C aufwies.In FIG. 10 is schematically a greatly enlarged 35. The bodies were ground on one side, cross-section of a unipolar transi according to the invention, until they had a thickness of 0.06 mm. Then stors was shown. The majority carriers are inserted from the one groove 0.02 mm deep in each body of the left electrode and flow through the etched. Furthermore, one edge of each body became the channel to the right electrode. To the control electronics as shown in FIG. 2 etched to a point,
A reverse voltage is applied to the, so that 40 using a graphite boat and a depletion zone in the upper and lower part of a steel mask as shown in FIG. 4 and 5 were aluminum ducts. The depth of penetration of the depletion layers of 0.012 mm wide and 0.012 mm zones in the channel is determined by the size of the barrier thickness first in the longitudinal groove of each body in the tension, which is thus the cross-section of the middle and then on the opposite channel controls by which the majority carriers 45 pass through lying surface of the body directly below. of the precipitation applied to the groove. The on-off polarities indicated in Fig. 11 vaporization took place in a vacuum from it can be seen that the reverse voltage on the outflow side is 5 x 10 ~ e mm Hg 875 ° C, while the graphite because of the cross-section of the channel on the outflow boat with the bodies is a temperature lower on the side than on the inflow side. Since invented 500 ° C.
dungsgemäß die Kanaldicke bereits ohne Anlegung Die Aluminiumschichten wurden dann geschmol-according to the duct thickness already without application The aluminum layers were then melted
einer Steuerspannung fabrikationsmäßig weniger als zen und mit dem Silicium bei 995° C 2 Stunden langa manufacturing control voltage less than zen and with the silicon at 995 ° C for 2 hours
0,025 mm beträgt, ermöglicht die Anlegung einer in einem mit Wasserstoff gespülten Widerstandsofen0.025 mm enables the creation of a resistance furnace flushed with hydrogen
starken Sperrspannung, durch die der Kanalquer- 55 legiert. Jede Aluminiumschicht war dann 0,0096 mmstrong reverse voltage through which the channel cross-55 alloyed. Each aluminum layer was then 0.0096 mm
schnitt noch stärker verringert wird, außerordentlich tief in das Silicium eingedrungen. Die Körper wurdencut is reduced even more, penetrated extremely deeply into the silicon. The bodies became
hohe Stromverstärkungen. nun in einem Gemisch von Flußsäure und Salpeter-high current gains. now in a mixture of hydrofluoric acid and nitric
In Fig. 12 ist gezeigt, wie der Unipolartransistor säure gereinigt, in entionisiertem Wasser gespült undIn Fig. 12 it is shown how the unipolar transistor is acid cleaned, rinsed in deionized water and
100 aus Fig. 9 auf einen Sockel 209 montiert ist. in Aceton getrocknet. 100 from FIG. 9 is mounted on a base 209. dried in acetone.
Der Sockel 209 besteht aus einer Metallscheibe 202, 60 Folien von 0,01 bis 0,025 mm Dicke, die ausThe base 209 consists of a metal disc 202, 60 foils from 0.01 to 0.025 mm thick, which are made of
die z.B. aus Stahl, Aluminium, Kupfer oder Legie- 99,5% Gold und 0,5°/o Antimon bestanden, wurdenwhich consisted e.g. of steel, aluminum, copper or alloy - 99.5% gold and 0.5% antimony
rungen derselben besteht, und einem Fuß 204. Die dann auf die Oberseite jedes Körpers längs beiderrests of the same, and a foot 204. Which then on top of each body along both
Oberseite des Unipolartransistors 100 ist an die Ober- Kanten der Rille aufgelegt. Die Folien wurden beiThe top of the unipolar transistor 100 is placed on the upper edges of the groove. The slides were at
seite 205 eines Isolierteils angelötet, der z. B. aus etwa 700° C mit dem Körper verschmolzen. Dannpage 205 of an insulating part soldered on, z. B. fused from about 700 ° C with the body. then
anodisch oxydiertem Aluminium oder einem Kera- 65 wurden die Halbleiter mit einem Gemisch von SaI-anodically oxidized aluminum or a ceramic, the semiconductors were mixed with a mixture of
mikblock 206 besteht. Dieser ist seinerseits an die petersäure, Flußsäure und Essigsäure geätzt, um alleMikblock 206 consists. This in turn is etched to the pitric acid, hydrofluoric acid and acetic acid to all
Scheibe 202 angelötet. Die Oberseite 205 des kera- Oberflächenverunreinigungen zu entfernen, in entmischen Zwischenstücks 206 hat einen Metallüber- ionisiertem Wasser gewaschen und mit Aceton ge-Disk 202 soldered on. The top 205 of the kera- To remove surface contaminants, demix intermediate piece 206 has a metal over-ionized water and washed with acetone
trocknet. Schließlich wurden sie auf Sockeln gemäß Fig. 12 montiert.dries. Finally, they were mounted on bases as shown in FIG.
Die so hergestellten Unipolartransistoren hatten eine ausgezeichnete Stromverstärkung von z. B. 2 und mehr und ein gutes Frequenzverhalten, da sie noch bei 30 MHz und mehr zum Schwingen gebracht werden könnten. Sie hatten eine Kanallänge von etwa 0,013 mm und eine Kanalbreite von etwa 0,02 mm.The unipolar transistors thus produced had an excellent current gain of e.g. B. 2 and more and a good frequency behavior, since they are still made to vibrate at 30 MHz and more could. They had a channel length of about 0.013 mm and a channel width of about 0.02 mm.
Die Erfindung ist auch auf andere Arten von Unipolartransistoren anwendbar. So ist z.B. in Fig. 13 ein Unipolartransistor 300 von kreisförmiger Gestalt gezeigt, der erfindungsgemäß hergestellt ist. Hierbei ist eine ringförmige ohmsche Elektrode 360 um eine scheibenförmige ohmsche Elektrode 362 angeordnet. Die obere Steuerelektrode 322 ist ebenfalls ringförmig und befindet sich zwischen den Elektroden 360 und 362 in einer Rille, während die untere Steuerelektrode 324 sich an der Unterseite des Halbleiterkörpers befindet. Durch Anordnung der oberen Steuerelektrode in einer Rille ist der Abstand 2 a zwischen den beiden Steuerelektroden 322 und 324 und damit der Kanalquerschnitt verringert.The invention is also applicable to other types of unipolar transistors. For example, FIG. 13 shows a unipolar transistor 300 of circular shape which is manufactured according to the invention. Here, an annular ohmic electrode 360 is arranged around a disk-shaped ohmic electrode 362 . The upper control electrode 322 is also ring-shaped and is located between the electrodes 360 and 362 in a groove, while the lower control electrode 324 is located on the underside of the semiconductor body. By arranging the upper control electrode in a groove, the distance 2 a between the two control electrodes 322 and 324 and thus the channel cross-section is reduced.
Claims (10)
Deutsche Patentschrift Nr. 966 849;
deutsche Patentanmeldung ρ 44275 D VIIIc/21g (bekanntgemacht am 8.11.1951);Considered publications:
German Patent No. 966 849;
German patent application ρ 44275 D VIIIc / 21g (published on November 8, 1951);
880,1202426;French patents No. 1195 298,
880.1202426;
britische Patentschrift Nr. 820 252.French additional patent specification No. 69 676, (addition to French patent specification No. 1034 265); U.S. Patent Nos. 1900,018, 2,805,347;
British Patent No. 820 252.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US2600660A | 1960-05-02 | 1960-05-02 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1209213B true DE1209213B (en) | 1966-01-20 |
Family
ID=21829305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEW29896A Pending DE1209213B (en) | 1960-05-02 | 1961-04-28 | Unipolar transistor with a disk-shaped semiconductor body and method of manufacturing |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1209213B (en) |
GB (1) | GB921947A (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3254280A (en) * | 1963-05-29 | 1966-05-31 | Westinghouse Electric Corp | Silicon carbide unipolar transistor |
US3328601A (en) * | 1964-04-06 | 1967-06-27 | Northern Electric Co | Distributed field effect devices |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1900018A (en) * | 1928-03-28 | 1933-03-07 | Lilienfeld Julius Edgar | Device for controlling electric current |
US2805347A (en) * | 1954-05-27 | 1957-09-03 | Bell Telephone Labor Inc | Semiconductive devices |
DE966849C (en) * | 1952-12-01 | 1957-09-12 | Philips Nv | Transistor element and transistor circuit |
FR69676E (en) * | 1955-10-06 | 1958-11-18 | Improvements to some magnetic toys | |
GB820252A (en) * | 1957-10-04 | 1959-09-16 | Standard Telephones Cables Ltd | Semiconductor device |
FR1195298A (en) * | 1956-12-13 | 1959-11-16 | Philips Nv | Field effect transistron and its manufacturing process |
FR1202426A (en) * | 1958-07-16 | 1960-01-11 | Csf | Improvements to field-effect transistors |
FR1210880A (en) * | 1958-08-29 | 1960-03-11 | Improvements to field-effect transistors |
-
1961
- 1961-04-26 GB GB1503161A patent/GB921947A/en not_active Expired
- 1961-04-28 DE DEW29896A patent/DE1209213B/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1900018A (en) * | 1928-03-28 | 1933-03-07 | Lilienfeld Julius Edgar | Device for controlling electric current |
DE966849C (en) * | 1952-12-01 | 1957-09-12 | Philips Nv | Transistor element and transistor circuit |
US2805347A (en) * | 1954-05-27 | 1957-09-03 | Bell Telephone Labor Inc | Semiconductive devices |
FR69676E (en) * | 1955-10-06 | 1958-11-18 | Improvements to some magnetic toys | |
FR1195298A (en) * | 1956-12-13 | 1959-11-16 | Philips Nv | Field effect transistron and its manufacturing process |
GB820252A (en) * | 1957-10-04 | 1959-09-16 | Standard Telephones Cables Ltd | Semiconductor device |
FR1202426A (en) * | 1958-07-16 | 1960-01-11 | Csf | Improvements to field-effect transistors |
FR1210880A (en) * | 1958-08-29 | 1960-03-11 | Improvements to field-effect transistors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB921947A (en) | 1963-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1152763C2 (en) | Semiconductor component with at least one PN transition | |
DE102015208097B4 (en) | Manufacturing a semiconductor device by epitaxy | |
DE1614283C3 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device | |
DE1197549B (en) | Semiconductor component with at least one pn junction and at least one contact electrode on an insulating layer | |
DE1295093B (en) | Semiconductor component with at least two zones of opposite conductivity type | |
DE1292256B (en) | Drift transistor and diffusion process for its manufacture | |
DE4013643A1 (en) | BIPOLAR TRANSISTOR WITH INSULATED CONTROL ELECTRODE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
DE1283399B (en) | Field effect transistor with two ohmic electrodes and one insulated control electrode | |
DE1162488B (en) | Semiconductor component with two electrodes on one zone and method of operation | |
DE1282796B (en) | Integrated semiconductor devices and methods of making the same | |
DE1816436A1 (en) | Semiconductor component | |
DE3888462T2 (en) | Method for producing a semiconductor device that is self-protected against overvoltages. | |
DE3002897A1 (en) | GATE CONTROLLED SEMICONDUCTOR BLOCK | |
DE1288687B (en) | Process for the production of a surface transistor with an alloyed electrode pill, from which, during alloying, contaminants of different diffusion coefficients are diffused into the basic semiconductor body | |
DE1564170C3 (en) | High speed semiconductor device and method of manufacturing it | |
DE1210084B (en) | Mesa unipolar transistor with a pn transition in the mesa-shaped part of the semiconductor body | |
DE1209213B (en) | Unipolar transistor with a disk-shaped semiconductor body and method of manufacturing | |
DE2639799C2 (en) | Composite semiconductor device | |
DE1805261A1 (en) | Temperature compensated reference diode and method of making the same | |
DE3104743C2 (en) | Semiconductor switching arrangement | |
DE1063279B (en) | Semiconductor arrangement made up of a semiconductor body with a flat inner pn transition and with more than three electrodes | |
DE2403816A1 (en) | SEMICONDUCTOR ARRANGEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING SUCH ARRANGEMENT | |
DE3439803C2 (en) | ||
DE2540354A1 (en) | SEMICONDUCTOR STRUCTURE SUITABLE AS THERMOIONIC INJECTION DIODE | |
DE1295089B (en) | Method for producing a semiconductor arrangement, in particular a transistor |