DE1297233B - Feldeffekttransistor - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung betrifft einen Feldeffekttransistor kungen der Kollektorspannung des ersten Transistors mit einer an eine Emitterzone und an eine Kollektor- aufnimmt, so daß der erste Transistor mit einer zone angrenzenden Kanalzone vom gleichen Lei- praktisch konstanten Kollektorspannung arbeitet, tungstyp wie die Emitter- und Kollektorzone und mit wobei die Punktionsweise mit der eines Schirmgitters zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Kanalzone 5 einer Röhrenpentode vergleichbar ist, bei der das angeordneten Steuerzonen vom entgegengesetzten Steuergitter gegen Schwingungen der Anodenspan-Leitungstyp wie die Kanalzone. nungen abgeschirmt ist. Derartige Schaltungen haben Ein derartiger Feldeffekttransistor ist aus der einen ausgezeichneten Kennlinienverlauf, jedoch beZeitschrift »Proceedings of the IRE«, August 1962, dingen sie durch die Verwendung von zwei Transisto-S. 1824, bekannt. io ren, selbst wenn man sie in integrierter Schaltung Bei dem aus der genannten Zeitschrift bekannten aufbaut, einen größeren Raumbedarf, so daß sie Feldeffekttransistor verläuft zwischen einer Emitter- besondere, größere Gehäuse benötigen, als sie übzone und einer Kollektorzone eine Kanalzone, welche licherweise für Halbleiterdioden, welche ebenfalls beiderseits von einer Steuerzone umgeben wird, nur zwei Anschlüsse haben und als Zweipol gewelche vom entgegengesetzten Leitungstyp ist wie 15 schaltet werden, verwendet werden. Der Grund für die Emitter-, Kollektor- und Kanalzone. Beim An- die Notwendigkeit von Spezialgehäusen liegt ferner legen einer geeigneten Spannung an die Steuerzone darin, daß die Metallkontakte am Halbleiterkristall drängt das dabei entstehende elektrische Feld die in äußerst klein sind — etwa wie bei Hochfrequenzder Kanalzone befindlichen Ladungsträger je nach transistoren — und sich daher nicht ohne weiteres der Höhe der angelegten Spannung auf die Mitte der ao an die verhältnismäßig dicken Drähte einfacher Kanalzone zusammen, so daß deren wirksamer Diodengehäuse, beispielsweise verschmolzener Glas-Querschnitt sich verringert und über die Steuerspan- röhrchen, anschließen lassen. Vielmehr sind diese nung variiert werden kann. Dadurch läßt sich der Anschlußdrähte im Vergleich zu den feinen Kontakzwischen der Emitterzone und der Kollektorzone ten, die etwa nur 0,025X0,05 mm groß sind, sehr wirkende Längswiderstand des Kanals und damit 25 groß. Aus diesen Gründen ist die Herstellung derder durch den Feldeffekttransistor fließende Strom artiger Strombegrenzer relativ kostspielig, steuern. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaf-Aus der Zeitschrift »Electronics«, Bd. 35, 1962, fung eines Feldeffekttransistors mit der guten Strom-Nr. 20, S. 49 bis 53, sind modifizierte Ausführungs- konstanz der Kennlinie zweier hintereinandergeschalformen von Feldeffekttransistoren bekannt, bei denen 30 teter bekannter Feldeffekttransistoren, der in der die beiden Hälften der die Kanalzone umgebenden Herstellung wesentlich einfacher ist als die bekann-Steuerzone mit getrennten Anschlüssen versehen sind, ten Ausführungsformen und sich außerdem ohne so daß sie mit getrennten Spannungen beaufschlagt Schwierigkeiten in die üblichen Diodengehäuse einwerden können, wobei dann die an der Kanalzone bauen läßt. Hierzu sollen die Metallkontakte am wirkende Differenz der beiden angelegten Spannun- 35 Halbleiterkörper ohne störende Beeinflussung der gen den durch den Transistor fließenden Strom Betriebseigenschaften so groß ausgebildet sein, daß steuert. sich die Anschlußdrähte der üblichen Diodengehäuse Bei einem unter dem Namen Alcatron aus den ohne weiteres an ihnen befestigen lassen. Außerdem Zeitschriften »L'Onde Electrique«, Bd. 41, 1961, soll der Halbleiterkörper so ausgebildet sein, daß sich Nr. 407, S. 114 bis 122, und »Elektro-Technik«, 40 auf seiner Oberfläche leicht schützende Oxydüberzüge Bd. 9, 1960, Nr. 37, S, 37 bis 38, bekanntgeworde- aufbringen lassen, welche die erwünschte gute Langnen Halbleiterbauelement wird an die eine Steuer- zeitstabilität bewirken.

zone eine konstante Spannung gelegt, während die Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

den Kanalstrom beeinflussende Steuerspannung zwi- löst, daß die Kanalzone in zwei in Stromrichtung sehen die andere Steuerzone und die Kollektorzone 45 hintereinanderliegende, gleichdotierte Kanalzonengelegt wird. teile unterteilt ist, die auf ihrer einen Seite beide an

Aus der Zeitschrift »Proceedings of the IRE«, die erste Steuerzone angrenzen und von denen nur August 1962, S. 1824, ist weiterhin bekannt, daß die der erste Kanalzonenteil mit seiner gegenüberliegen-Strom-Spannungs-Kennlinien von Feldeffekttransisto- den Seite unterhalb der zweiten Steuerzone liegt, daß ren denen von Röhrenpentoden sehr ähnlich sind und 50 der nur an die erste Steuerzone angrenzende zweite nach Erreichen eines Sättigungsstromwertes über Kanalzonenteil etwa die gleiche oder eine geringere einen weiten Spannungsverlauf einen verhältnismäßig Dicke hat als der erste Kanalzonenteil und daß die konstanten Stromverlauf zeigen. Aus diesem Grunde Länge des zweiten Kanalzonenteils so bemessen ist, werden Feldeffekttransistoren häufig als Strom- daß seine Knickspannung und sein Knickstrom gröbegrenzer benutzt. Zur weiteren Verbesserung der 55 ßer als die entsprechenden Werte für den ersten Eigenschaften von Feldeffekttransistoren ist hier die Kanalzonenteil sind.

Kanalzone durch epitaktische Ablagerung hergestellt Hierbei wird der erste Kanalzonenteil durch zwei

und ihre seitlichen Abmessungen mit Hilfe von Dif- Steuerzonen begrenzt, während der zweite Kanalfusionsprozessen begrenzt. Auf diese Weise lassen zonenteil nur eine Steuerzone hat. Wenn beispielssich Kanalzonen mit hohem Flächenwiderstand her- 60 weise beide Kanalzonenteile die gleiche spezifische stellen, und der Transistor läßt sich bequem zur Leitfähigkeit und die gleiche Länge und Dicke haben, Stabilisierung seiner Eigenschaften mit schützenden sind die Werte der Knickspannung und des Knicküberzügen abdecken. stromes bei dem zweiten, an nur eine Steuerzone an-Um den Stromverlauf im Kennlinienfeld für grenzenden Kanalzonenteil größer als bei dem ersten, Strombegrenzerzwecke noch konstanter zu machen, 65 an beide Steuerzonen angrenzenden Kanalzonenteil, ist es bekannt, zwei Feldeffekttransistoren in Reihe Wenn daher die angelegte Gesamtspannung ansteigt, zu schalten, bei denen der im Kollektorkreis des so setzt die Strombegrenzungswirkung beim zunächst einen Transistors liegende andere Transistor Schwan- erfolgenden Erreichen der Knickwerte des ersten

3 4

Kanalzonenteils ein. Bei weiterem Ansteigen der an- legen einer Spannung an den Feldeffekttransistor gelegten Spannung steigt die Vorspannung der haben dann die beiden Steuerzonen und die Emitter-Steuerelektrode des zweiten Kanalzonenteils, so daß zone das gleiche Potential.

sich deren Widerstand erhöht und der weitere An- In weiterer Ausgestaltung des oben beschriebenen stieg der Spannung von dem zweiten Kanalzonenteil 5 Feldeffekttransistors können die Emitterzone und die aufgefangen wird. Der Gesamtstrom ändert sich dabei Kollektorzone ringförmig ausgebildet sein, und an die praktisch nicht. Die Begrenzungswirkung erfolgt so innere Wand der innenliegenden Kollektorzone kann lange, bis an dem pn-übergang zwischen den beiden eine Trennzone vom Leitungstyp der ersten Steuer-Kanalzonenteilen und der gemeinsamen Steuerzone zone angrenzen, die sich bis zur ersten Steuerzone ein Lawinendurchbruch eintritt. Insbesondere ist der io erstreckt und eine mittlere Zone vom Leitungstyp flache Verlauf im Konstantstrombereich der Kenn- der Kanalzone umgibt, und die Trennzone und die linie auf den Unterschied zwischen den Werten für mittlere Zone können auf der Oberflächenebene des Knickspannung und Knickstrom der beiden Kanal- Halbleiterkristalls mit einer Isolierschicht abgedeckt zonenteile und auf die auf einer Seite der Kanal- sein, über der sich ein mit der Kollektorzone verzonenteile angeordnete gemeinsame Steuerzone zu- 15 bundener Metallkontakt befindet. Hierdurch läßt sich rückzuführen. der Kollektorkontakt noch größer ausbilden, so daß

Ein wesentlicher herstellungstechnischer Vorteil er sich noch bequemer mit dem Anschlußdraht des

des oben beschriebenen Feldeffekttransistors besteht Diodengehäuses verbinden läßt. Trotz dieser großen

darin, daß die Metallkontakte auf dem Halbleiter- Kontaktfläche wird bei dieser Anordnung die innere

kristall infolge der besonderen Anordnung der ein- 20 Kapazität des Strombegrenzers nicht vergrößert, so

zelnen Zonen relativ groß sein können, so daß sich daß die Frequenzgrenze nicht in unerwünschter Weise

der Kristall ohne Schwierigkeiten in die billigen herabgesetzt wird.

Diodengehäuse einbauen läßt. Die Herstellungskosten Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des

werden dadurch wesentlich gesenkt. Außerdem läßt oben beschriebenen Feldeffekttransistors an Hand

er sich ohne Schwierigkeiten mit einem Schutzüber- as der Zeichnung erläutert. Es zeigt

zug versehen, so daß sich eine ausgezeichnete Lang- F i g. 1 einen schematischen Querschnitt durch

zeitkonstanz seiner Eigenschaften ergibt. den zur Hälfte bis zu einer Mittellinie dargestellen,

Für die Herstellung der Kanalzonenteile wird zu- oben beschriebenen Feldeffekttransistor,

nächst das Epitaxialverfahren angewendet, an das F i g. 2 das äquivalente Schaltbild für den in F i g. 1

sich ein Maskendiffusionsverfahren zur seitlichen 30 dargestellten Feldeffekttranistor,

Begrenzung der Kanalzonenteile anschließt. Die ge- F i g. 3 ein Oszillogramm des Kollektorstromes

meinsame Steuerzone schließt sich an den pn-Über- über der Kollektorspannung bei dem oben beschrie-

gang an, welcher sich zwischen dem Halbleiterträger benen Feldeffekttransistor,

und den auf ihm epitaktisch gewachsenen Kanal- F i g. 4 einen Querschnitt durch eine abgewandelte

zonenteilen ausbildet. Die zweite Steuerzone kann 35 Ausführungsform des oben beschriebenen Feldeffekt-

durch einen Metallkontakt gebildet werden, der an transistors,

die der ersten Kanalzone gegenüberliegende Ober- F i g. 5 einzelne Verfahrensschritte bei der Herfläche des epitaktisch gewachsenen Kristallteils legiert stellung des in F i g. 4 dargestellten Feldeffekttransiist. Führt man diese Legierung genügend flach aus, stors und

so haben beide Kanalzonenteile praktisch die gleiche 40 F i g. 6 eine stark vergrößerte Ansicht des in ein

Dicke. Diodenglasgehäuse eingebauten Feldeffekttransistors.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des oben Der in F i g. 1 dargestellte Querschnitt zeigt eine

beschriebenen Feldeffekttransistors können die Emit- Hälfte des zu einer Mittellinie symmetrischen FeId-

terzone, die Kollektorzone und die zweite Steuerzone effekttransistors. Der Halbleiterkristall 10 hat als

an die gleiche Oberflächenebene eines plattenförmi- 45 erste Steuerzone 11 einen p-leitenden Träger, auf

gen Halbleiterkristalls angrenzen, und von der Seite dem sich eine η-leitende Epitaxialschicht 12 befindet,

dieser Oberflächenebene aus kann ebenfalls eine Der Träger 11 ist ein Einkristall, vorzugsweise SiIi-

stärker als die erste Steuerzone dotierte Verbindungs- zium, und die Schicht 12 ist auf ihm epitaktisch

zone vom Leitungstyp der Steuerzonen zur ersten durch Abscheidung von phosphordotiertem Silizium

Steuerzone durch den Kristall verlaufen, und die 50 aus der Dampfphase gewachsen. Zwischen der Epi-

Verbindungszone, die Emitterzone und die zweite taxialschicht 12 und dem Träger 11 befindet sich ein

Steuerzone können durch einen gemeinsamen Metall- pn-übergang 13, der sich auf der gleichen Seite

kontakt miteinander verbunden sein, und auf die zweier Kanalzonenteile befindet und ihnen gemein-

Kollektorzone kann ein weiterer Kontakt aufgebracht sam ist. Die aus den beiden Zonenteilen bestehende

sein. Auf diese Weise läßt sich einfach und zweck- 55 Kanalzone verläuft zwischen in die Epitaxialschicht

mäßig die schaltungsmäßige Zusammenfassung der 12 diffundierten Zone 14 und 15. Die (n+)-diffun-

beiden Kanalzonenteile zu dem gewünschten strom- dierte Zone 14 bildet die Emitterzone und die andere

begrenzenden Feldeffekttransistor realisieren, wobei (n+)-diffundierte Zone 15 bildet die Kollektorzone,

die Metallkontakte genügend groß zur Befestigung Der Träger 11 dient als Steuerzone, und der pn-Über-

der relativ dicken Anschlußdrähte eines normalen 60 gang 13 ist somit ein beiden Kanalzonen gemein-

Diodengehäuses sind und außerdem zur leichteren samer Gatt-Übergang.

maschinellen Verbindung mit diesen Drähten auf der- Auf der gegenüberliegenden Seite hat die Kanalseiben Seite des Halbleiterkristalls liegen. zone 1 einen weiteren pn-übergang 16 zu einer zwei-

Die stärker dotierte Verbindungszone, die eine ten Steuerzone 17, welche als p-leitende Legierungs-

Ohmsche Verbindung zwischen der zweiten Steuer- 65 zone ausgebildet ist. Auf ihr ist ein Metallkontakt 20

zone, der Emitterzone sowie der ersten Kanalzone mit angeordnet. Der Metallkontakt 20 kann aus Alumi-

der zweiten Steuerzone darstellt, läßt sich einfach nium bestehen und ist mit der gesamten, unter ihm

durch einen Diffusionsvorgang herstellen. Beim An- liegenden Oberfläche des Halbleiterkristalls legiert,

aber nur im Bereich der zweiten Steuerzone 17 ist die nung an die Anschlüsse 18 und 21 gelegt wird. Die

Konzentration des Akzeptormaterials genügend groß, Leitfähigkeit der Zonen 11 und 23 ist genügend

um das wiedergewachsene Kristallmaterial in p-lei- hoch, so daß der in ihnen auftretende Spannungs-

tendes Halbleitermaterial umzuwandeln. Der Metall- abfall unbedeutend ist.

kontakt 20 ist nur wenige hundert Angstrom dick, 5 Der Betrieb des Feldeffekttransistors nach F i g. 1 und daher ist die p-leitende legierte Zone 17 entspre- ist im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 bechend dünn; in den Zeichnungen ist ihre Dicke über- schrieben. Der Kennlinienbereich zwischen den Punktrieben dargestellt, damit sie überhaupt sichtbar ist. tenZ und Y in Fig. 3 ist der Strombegrenzungs-Aus diesem Grunde ist die Dicke der beiden Kanal- bereich, und der Strom in diesem Bereich ist sehr gut zonenteile mit guter Näherung gleich, obwohl sich io konstant. Beispielsweise betrug der gemessene Stromnur auf der Oberseite des Kanalzonenteils eine zweite unterschied bei einer Ausführungsform zwischen den Steuerzone befindet. Punkten X und Y nur wenige Mikroampere.

Zur Erzielung des angestrebten Effektes muß der Der außerordentlich flache Verlauf der Kennlinie sich an die Kollektorzone anschließende zweite im Strombegrenzungsgebiet ist auf den Schirmeffekt Kanalzonenteil höhere Knickstrom- und -spannungs- 15 zurückzuführen, der sich mit Hilfe der äquivalenten werte als der sich an die Emitterzone anschließende Schaltung der F i g. 2 besser verstehen läßt. Der hier erste Kanalzonenteil haben. Da der erste Kanalzonen- dargestellte Transistor 26 entspricht dem ersten teil zwei Steuerzonen, nämlich auf jeder Seite eine, Kanalzonenteil des Feldeffekttransistors nach Fig. 1 und der zweite Kanalzonenteil nur eine, welche sich und der Transistor 27 entspricht dem zweiten Kanalan den pn-übergang 13 anschließt, hat, sind die ao zonenteil. Der Emitter 28 des Transistors 27 ist an Knickspannungs- und -stromwerte für den ersten den Kollektor 29 des Transistors 26 angeschlossen, Kanalzonenteil niedriger als für den zweiten Kanal- so daß die Kanäle der beiden Transistoren elektrisch zonenteil, solange der zweite Kanalzonenteil nicht im in Reihe liegen, wie es bei den beiden Kanalzonen-Verhältnis zum ersten Kanalzonenteil zu lang ist und teilen in F i g. 1 der Fall ist. Der Anschluß 18 und beide Kanalzonenteile etwa die gleiche Dicke haben, as der Kollektoranschluß 21 der in Fig. 2 dargestellten Der zweite Kanalzonenteil soll genügend kurz im Schaltung entspricht den gleich bezeichneten AnVergleich zum ersten Kanalzonenteil sein, damit Schlüssen der Fig. 1. Die beiden Steuerzonen 31 und seine Knickwerte höher als die des ersten Kanal- 32 und der Emitter 33 des Transistors 26 sind unterzonenteils sind. Eine genau gleiche Kanalzonen- einander kurzgeschlossen, so daß an diesen Stellen dicke ist nicht erforderlich, da der Kanalzonenteil 30 des Transistors 26 das gleiche Potential herrscht. Die mit nur einer Steuerzone dünner sein kann, als der Steuerelektrode 34 des Transistors 27 ist mit der mit den beiden Steuerzonen und dennoch eine höhere Steuerelektrode 31 des Transistors 26 zusammenge-Knickspannung hat. Tatsächlich läßt sich noch eine schaltet, so daß diese Zonen 31 und 34 elektrisch zuetwas bessere elektrische Charakteristik erreichen, sammenliegen und der gemeinsamen Steuerzone entwenn man den Kanalzonenteil mit nur einer Steuer- 35 sprechen, die in Fig. 1 durch den Träger 11 gebilzone dünner macht und die Längen der Kanalzonen- det wird.

teile variiert. Jedoch wird dann die Herstellung Mit wachsender Spannung zwischen den Anschlüsschwieriger. Wenn die Dicke des zweiten Kanal- sen 18 und 21 wächst der Kollektorstrom am Anzonenteils nicht etwa gleich oder etwas geringer als schluß 21, bis im Kanal des Transistors 26 die Knickdie des ersten Kanalzonenteils ist, wird der Unter- 40 werte erreicht werden. Dies entspricht dem Erreichen schied zwischen der Knickspannung und dem Knick- der Knickwerte des ersten Kanalzonenteils in Fig. 1 strom beider Kanalzonen zu groß. Falls der zweite am Punkt X in der Kennlinie in F i g. 3. Es sei angewesentlich dicker als der erste Kanalzonenteil ist, nommen, daß Knickstrom und Knickspannung des tritt bei einem der pn-Übergänge 13 und 16 ein La- Transistors 27 höher liegen als beim Transistor 26. winendurchbruch ein, ehe im zweiten Kanalzonenteil 45 Wenn die angelegte Spannung nun weitersteigt, wird die Knickspannung erreicht wird. dieser Anstieg von dem Transistor 27 aufgefangen, Aus Fig.! ist ersichtlich, daß der gemeinsame ohne daß die Spannung am Kollektor 29 des Transi-Anschluß 18 für die Emitterzone und die gemein- stors 26 wesentlich weitersteigt. Dies ergibt sich darsame Steuerzone für beide Kanalzonenteile mit einer aus, daß jeder leichte Anstieg der Kollektor-Emitter-Metallschicht 19 auf der Unterfläche des Halbleiter- 50 Spannung über dem Transistor 26 sich in einem Ankristalls verbunden sind und daß der Kollektor- stieg der Vorspannung zwischen dem Emitter 28 und anschluß 21 mit einem Metallkontakt 22 verbunden der Steuerelektrode 34 des Transistors 27 äußert und ist, der eine Ohmsche Verbindung an die (n+)-dif- daß diese ansteigende Vorspannung den Widerstand fundierte Kollektorzone 15 darstellt. Der Anschluß des letztgenannten Transistors erhöht. In gleicher des Kollektorkontaktes an einer Seite des Halb- 55 Weise läßt jedes Anwachsen der über dem ersten leiterkristalls und der gemeinsamen Anschluß 18 an Kanalzonenteil anstehenden Spannung mit wachsenseiner anderen Seite bedingt, daß nur zwei äußere der Gesamtspannung die Spannung zwischen dem Anschlüsse entstehen. Dies wird dadurch erreicht, emitterseitigen Ende des zweiten Kanalzonenteils daß die (p+)-diffundierte Verbindungszone 23 sich und seiner Steuerzone 11 ansteigen, und dabei von der Oberseite des Halbleiters durch die Epitaxial- 60 wächst auch der Widerstand dieses Kanalzonenteils schicht 12 hindurch erstreckt und einen Verbin- und fängt so die anwachsende angelegte Spannung dungsweg niedrigen Widerstands zu dem Träger 11 auf.

darstellt. Da die im ersten Kanalzonenteil abfallende Span-

Der Metallkontakt 20 verbindet die durch den Trä- nung, die der Kollektorspannung über dem Transistor ger 11 gebildete gemeinsame Steuerzone mit der 65 26 entspricht, fast konstant bleibt, wenn die zwischen

Emitterzone 14 und der durch Legierung gebildeten den Anschlüssen 18 und 21 angelegte Spannung

zweiten Steuerzone 17, so daß sich alle diese Zonen wächst, bleibt der Kollektorstrom am Anschluß 21

etwa auf dem gleichen Potential befinden, wenn Span- während des gesamten Betriebsbereiches der Anord-

7 8

nung im wesentlichen konstant. Das bei höheren man diese mittlere Zone fortläßt, jedoch eine ring-Stromstärken liegende Ende des Betriebsbereiches ist förmige (n+)-Kollektorzone vorsieht,

nur durch die Lawinendurchbruchsspannung am Die einzelnen Schritte eines geeigneten Herstelpn-Übergang 13 bestimmt, da am pn-übergang 16 lungsverfahrens für den Feldeffekttransistor nach ein nur etwas über der Knickspannung liegender 5 F i g. 4 sind in F i g. 5 veranschaulicht. In der Praxis

Wert erreicht wird. Wenn der Durchbruch stattfindet, bildet man viele Feldeffekttransistoren, etwa hundert

steigt der Kollektorstrom sehr stark an; dieser Be- oder mehr, auf einem einzigen Halbleiterplättchen

reich beginnt beim Punkt Y in F i g. 3. gleichzeitig aus. Die Verfahrensschritte sind in F i g. 5

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ist die dif- zum leichteren Verständnis der Beschreibung nur für fundierte Emitterzone 14 ringförmig am Umfang des io einen einzigen Feldeffekttransistor dargestellt.
Halbleiterkristalls 10 ausgebildet. Die diffundierte Bei Schritt A ist ein p-leitender Trägsrkristall 11 Kollektorzone 15 befindet sich in der Mitte des Halb- gezeigt, auf dem sich eine p-leitende epitaktisch geleiters und kann genügend groß gemacht werden, so wachsene Schicht 12 befindet, die durch eine isoliedaß einer der an einem Diodengehäuse vorgesehenen rende Oxydschicht 44 bedeckt ist. Der Träger und Anschlüsse direkt mit dem Metallkontakt 22 verbun- 15 die epitaktische Schicht bestehen vorzugsweise aus den werden kann. Wenn sich jedoch der pn-Über- Silizium, und die Oxydschicht 44 ist dann Siliziumgang 13 völlig über den Halbleiterkristall erstreckt, dioxyd.

was der Fall ist, wenn die Kollektorzone den Be- Bei Schritt B sind die Verbindungszone 23 und die reich unterhalb des Metallkontakts 22 völlig ausfüllt, Trennzone 47 durch die epitaktische Schicht 12 hindann ist die Kapazität zwischen Emitter und Kollek- 20 durchdiffundiert, wobei man ein Maskendiffusionstor relativ groß, da die Kollektorzone 15 entsprechend verfahren anwendet, bei dem ein Akzeptordotierstoff, groß ist. Dies kann die Frequenzgrenze für den Be- wie etwa Bor, durch ringförmige öffnungen 51 in der trieb in unerwünschter Weise einschränken. Oxydschicht 44 in den Halbleiterkristall hineindif-

Die in F i g. 4 gezeigte Ausführungsform ist so fundiert.

aufgebaut, daß die Kapazität zwischen Emitter und as Bei Schritte sind die (n+)-Emitter- und Kollek-Kollektor geringer wird und dennoch genügend Kon- torzonen 14 und 41 durch ringförmige öffnungen 52 taktfläche zum Anschluß von Drähten eines Dioden- in der Oxydschicht 44 in den Halbleiterkristall hingehäuses verbleibt. Dies wird mit Hilfe einer ring- eindiffundiert. Es sei bemerkt, daß nach dem förmigen p-leitenden Trennzone 47 erreicht, die die Schritt B die Oxydschicht 44 völlig über die Oberringförmige η-leitende diffundierte Kollektorzone 41 30 sehe des Halbleiterkristalls neu gewachsen ist und von der mittleren η-leitenden Epitaxialzone 42 iso- eine neue Anordnung von öffnungen 52 ausgebildet liert. Die p-leitende diffundierte Trennzone 47 und worden sind, um den Halbleiterkristall für den nächdie η-leitende mittlere Zone 42 sind beide von dem sten Diffusionsschritt zur Bildung der Zonen 14 und Metallkontakt 43 durch einen Oxydüberzug 44 iso- 41 vorzubereiten. Der in die Zonen 14 und 41 hinliert. Die restlichen Bereiche des Halbleiterkristalls 40 35 eindiffundierte Dotierstoff ist ein Donator, etwa nach F i g. 4 gleichen entsprechenden Bereichen des Phosphor.

Halbleiterkristalls 10 in F i g. 1 und sind daher mit Die Zeichnung D stellt eine perspektivische Anden gleichen Bezugsziffern versehen. In der Darstel- sieht des Halbleiterelementes auf der gleichen Verlung ist der Anschluß 18 mit einer metallischen fahrensstufe wie C dar und dient zur Veranschau-Montageplatte 46 verbunden, auf die der Halbleiter- 40 lichung der ringförmigen Ausbildung der diffundierkristall 40 montiert ist; die Platte 46 kann einfach ten Zonen 14 und 41 unter den öffnungen 52.
ein Metallträger sein. Die Schritte E und F veranschaulichen die Weise,

Für die Verringerung der Kapazität zwischen KoI- in der die Metallkontakte auf den Halbleiterkristall lektor und Emitter, die durch die Ausführungsform aufgebracht werden. Man läßt die Oxydschicht 44 nach F i g. 4 erreicht wird, sind die folgenden Fak- 45 wieder wachsen und ätzt neue Öffnungen, so daß die toren maßgebend. Da der pn-übergang 45 der Steuer- in E dargestellte Form entsteht. Dann läßt man ein zone ringförmig ist, ist er in seiner Ausdehnung klei- p-leitendes Kontaktmaterial, etwa Aluminium, sich ner als der Übergang 13 der Fig. 1, der sich fast aus der Dampfphase auf die Oberseite des Halbleitervollständig über den Durchmesser des Halbleiter- elementes absetzen; überschüssiges Metall wird von kristalle erstreckt, wenn man annimmt, daß die Halb- 50 der Oxydschicht 44 entfernt, so daß die getrennten leiterkristalle 10 und 40 etwa gleich groß sind. Da Metallkontakte 20 und 43 entstehen. Diese Kontakte die Kollektorzone wesentlich kleiner ist, würde dies sind beide ringförmig, wie in E ersichtlich ist. Das allein schon eine Reduzierung der Kapizität erbrin- Halbleiterelement wird dann einer Wärmebehandgen, aber eine weitere Verringerung ergibt sich da- lung ausgesetzt, so daß die Kontakte 20 und 43 mit durch, daß man die epitaktische η-leitende mittlere 55 dem darunterliegenden Halbleitermaterial legieren. Zone 42 innerhalb des p-leitenden Materials der Bei dieser Legierung werden Ohmsche Kontakte zu Trennzone 47 beläßt und einen weiteren pn-übergang den diffundierten Zonen gebildet, und der Bereich 48 ausbildet. Die Kapazität zwischen dem Metall- der zweiten Steuerzone 17 wird in p-leitendes Halbkontakt 43 und der mittleren Zone 42, die das Oxyd leitermaterial umgewandelt und bildet den oberen 44 als Dielektrikum benutzt, liegt in Reihe mit der 60 pn-übergang 16 für den ersten Kanalzonenteil. Der Kapazität des pn-Überganges 48, und diese kapazi- untere pn-übergang ist beiden Kanalzonenteilen getive Reihenschaltung liegt parallel zur Kapazität des meinsam und wird durch den ringförmigen pn-Überpn-Uberganges 45. Die resultierende Kapazität der gang 45, der in F i g. 4 und in F i g. 5 E sichtbar ist, Reihenschaltung ist kleiner als die Kapazität zwi- gebildet.

sehen Metallkontakt und mittlerer Zone allein, die 65 Das Halbleiterelement wird dann einer zweiten

wiederum geringer als die des pn-Übergangs ist. Auf Metallisierungsbehandlung unterworfen, bei der der

diese Weise ist die Gesamtkapazität niedriger, wenn Metallkontakt 43 über den Bereich der Oxydschicht

man die η-leitende mittlere Zone 42 beläßt, als wenn 44 in der Mitte des Halbleiterelementes ausgedehnt

wird, so daß dieser Kontakt größer wird. Der dabei entstehende vergrößerte Kontakt 43 ist genügend groß, um den direkten Anschluß eines normalen Drahtes, wie er bei Diodengehäusen üblich ist, zu ermöglichen. Der Metallkontakt 19 kann bei dieser Verfahrensstufe ebenfalls auf die Bodenfläche des Halbleiterkristalls aufgedampft werden.

F i g. 6 zeigt ein übliches Diodengehäuse, das als verschlossene Umhüllung für die Halbleiterkristalle 10 und 40 verwendet werden kann. Als Beispiel ist in Fig. 6 der Halbleiterkristall40 gezeigt, der auf eine Metallplatte 46 montiert ist, welches ihrerseits mit einem Zuleitungsdraht 56 verbunden ist. Der Zuleitungsdraht 56 wird mit der Glasumhüllung 57 an deren einem Ende und der Zuleitungsdraht 58 an deren anderem Ende verschmolzen. Ein S-förmiger Teil ist am inneren Ende des Zuleitungsdrahtes 58 vorgesehen und direkt mit dem Kollektorkontakt 43 des Halbleiterkristalls 40 verbunden. Die beiden Zuleitungsdrähte sind die Anschlüsse für den Feldeffekt- so transistor.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Feldeffekttransistor mit einer an eine Emitterzone und an eine Kollektorzone angrenzenden Kanalzone vom gleichen Leitungstyp wie die Emitter- und Kollektorzone und mit zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Kanalzone angeordneten Steuerzonen vom entgegengesetzten Leitungstyp wie die Kanalzone, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalzone in zwei in Stromrichtung hintereinanderliegende, gleichdotierte Kanalzonenteile unterteilt ist, die auf ihrer einen Seite beide an die erste Steuerzone (11) angrenzen und von denen nur der erste Kanalzonenteil mit seiner gegenüberliegenden Seite unterhalb der zweiten Steuerzone (17) liegt, daß der nur an die erste Steuerzone (11) angrenzende zweite Kanalzonenteil etwa die gleiche oder eine geringere Dicke hat als der erste Kanalzonenteil und daß die Länge des zweiten Kanalzonenteils so bemessen ist, daß seine Knickspannung und sein Knickstrom größer als die entsprechenden Werte für den ersten Kanalzonenteil sind.

2. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterzone (14), die Kollektorzone (15) und die zweite Steuerzone (17) an die gleiche Oberflächenebene eines plattenförmigen Halbleiterkristalls angrenzen, daß von der Seite dieser Oberflächenebene aus eine stärker als die erste Steuerzone (11) dotierte Verbindungszone (23) vom Leitungstyp der Steuerzonen zur ersten Steuerzone (11) durch den Kristall verläuft, daß die Verbindungszone (23), die Emitterzone (14) und zweite Steuerzone (17) durch einen gemeinsamen Metallkontakt (20) miteinander verbunden sind und daß auf die Kollektorzone (15) ein weiterer Metallkontakt (22, 43) aufgebracht ist.

3. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterzone (14) und die Kollektorzone (41) ringförmig ausgebildet sind, daß an die innere Wand der innenliegenden Kollektorzone (41) eine Trennzone (47) vom Leitungstyp der ersten Steuerzone (11) angrenzt, die sich bis zur ersten Steuerzone (11) erstreckt und eine mittlere Zone (42) vom Leitungstyp der Kanalzone (12) umgibt, und das die Trennzone (47) und die mittlere Zone (42) auf der Oberflächenebene des Halbleiterkristalls mit einer Isolierschicht (44) abgedeckt sind, über der sich ein mit der Kollektorzone (41) verbundener Kontakt (43) befindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen