DE1439699A1 - Feldeffekttransistor mit parallel geschalteten steuerbaren Widerstandsbahnen - Google Patents

Description

Telefunken Patentvemrertungsgosell schaft

sub.E·

Ulm (Donau), Micsibebheiistrayse 3

Heilbronn, den 8,7.1964-FE/Pt-lh/L Hn 199/65

'Feldeffekttransietcr mit parallel geschalteten steuerbaren Widerstandsbahnen".

Erfindung betrifft einen Feldeffekttransistor* der be» kaanterweise Iu wesentlichen aus einer in einem ilalbleitex»- körper definiert geformten Widerstandsbahn besteht. Sie ist aa den üöden τοη zwei Elektroden, die source-und drain-ELektrode, ohaiach kontakti«rt. Si« A^riderstandebahn ist vat-Seb«n von «ioer p—m-üchicht. Ihr Widerstand ist ateuerbar durch eine auf der p-n-Schicht liegende halbleitende gate-Elektrode« deren Leitungstjp entgegengesetzt xu dem der Widerstandsbahn let. Sa sind eine Anxahl Terfahren bekannt* dieses ateuerbare Bauelement, den feldeffekttransiator, hersusteilen s.B· durch die Legierung»- die Diffusions-oder dl· Auf dampf technlk« Ob mm in einem Halbleiterkörper dureh eine Blagelektrode entgegengesetsten Leitunget^ps die Widerstand·— beim gesteuert wird oder ob In einem Halbleiterkörper durch »1 maeheinanderfolgemde Kindiffusionen ψολ Störstellen

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•ntgegengesetzter Do tlerun^sei^e rischaft en eine steuerbar· Widers Candabaiin ausgebildet *ird, allen bekannten Ausführung, sformen eines Feldeffekttransistors iat sin konstruktives Problem eigen, näelich» daß der Widerstand »wischen der source-und drain Elektrode klein sein soll, wobei jedoch, die erreichbare Widerstandsänderung in der Widerstandsbann durch die gate-Elektrode möglichst groß sein soll· I)QlS bedeutet, daß die Widerstandsbahn bei möglichst großem £uerscbnitt auch möglichst große lief angsriache h&ben soll. Bei den bekannten ^eldeff ekttraneistore ist diese Forderung nicht einzuhalten, zudem iat es scniKie die .Viderstandsbahn in reprodiisierbaren Abmessungen hersi»- stellen»

erXindungsgesialle Änordniuss löst die Auf galle la der Ι·1μ, daß in einen Halbleiterkörper Irgendein·« Leltungstjps am, •iner Oborfiäeaenseite eis« Zone von en%g«g«ngee«txt«s Leitungetyp angeordnet 1st« Sl»se Zon«₉ di· «1« 3t»uezs» •lelctrode wirkt, 1st eeakr*cht sotr lalbl*it*rkSrp«rc»b«rfll«i· von einem Xsnal beliebig·» (^«wrsohftitt« ditrch»og»»> 3·las !••itungetyp iet dere«li9« wi· 4»r #·« Sslbi»it«xk3rp«r«· 0«r Sahnwideretand iti bult ist d«rob. di» Um vollatäadlc «m» gebende Steuerelektrode 4«rck EinselmüruDg oder

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der Strosibatm steuerbar.

Der Kanal aird vorteilhafterweise auf jeder Gberflachenseite τοπ einer Elektrode sperrfrei kontaktiert, «mit bändelt ea «ich hler um einen Feldeffekttransistor mit einen zur Oberfläche des Halbleiterkörper s senkrechten atromfluß.

Sine zreetvollö Weiterbildung nach der firrindupg bestellt darin, da2 die Steoeralektrodensone ton einer Vielzahl von Kanälen worn LeitungstTp des Halbleiterkörpers senkrecht su dessen Oberfläche durchzogen ist· Biese Kanäle sind an der Oberfläche des Halbleiterkörpers kurz geschlossen durch eine svelte kleinere Zone von desselben Lsitangstjp. Die Steuereiektrodenzone ist an keiner Stelle tob ^ener sweiten Zone durchatoßen. Jn dieser Anordnung ist die Forderung nach groBer Qpersehnittsf lache bei großer tttfangaflache der Widersta»d eestens erfüllt· Sie Tielen parallel geschalteten Kanäle set sen den Widerstand des Bauelementes stark sjerab« wenn soaätzlieh der Halbleiterkörper fem 4ea aaderen Oeerfläeaeaseite her bis «ur XiadrlBgtlefe der Steuerelektrode niederohalger maek irgeadeiaes bekanntem Yerfahren dotiert «LxA, dann verstärkt sieh dieser Vorteil noch.

Bis Steuercharakterlstik eines Feldeffekttransistors der beschrl«sen«& ABordanagea kaum stark beeimfluftt «erden, dureh

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die geometrische querschnittsform ,jedes die Steuerelektrode durchsetzenden Kanals. Sas Verhältnis iron Querschnittsflache zur Umfangsf lache ist somit abhängig von der Wahl der geometrischen 4uers©hnittsf©na und der Flächengröße des steuerbaren Kanals, seiner Länge und der Anzahl der Kanäle. Je nach der Aufgabe des Bauelementes können nun diese Großen gegeneinander abgewogen werden.

Die Herstellung einejs solchen Feldeffekttransistors, dessen Steuerelektrode von einen oder mehreren Kanälen durch*©gen ist, ist einfach· Sie Steuerelektrodenzone wird in bekannter V/eise, beispielsweise über «ine Maske eindiffundiert» die in der Form ausgebildet ist, daß sie das zur Eindiffusion vorgesehene Gebiet auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers an einer oder mehreren Stellen abdeckt. Dort bleiben bei der Diffusion Kanäle vom ursprünglichen Halbleitermaterial in der eingebrachten Zone stehen. Anschließend wird auf einer kleineren Fläche in die vorhergehende Biffusionszone ein· weitere Zone vom Leitungstyp des Halbleiterkörpers eindiffundiert, die die Kanäle miteinander kur»schließt. Sie Diffusionstiefen dieser beiden- Zonen gegeneinander bestimmen die Läng· der Kanäle, sie lassen sich beispielsweise nach diesem Verfahren mit der Länge von 1/um reproduzieren. Auf der einen Oberflächenseite werden sum Schluß die beiden Diffusionssonen

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als source—und gate-Elektrode ohmisch kontaktiert, während die drain-Slektrode auf der Bückseite des Halbleiterkörpers ohmisch angeschlossen wird. Sie Masken, die bei den Diffusionen verwendet werden, können leicht in der Weise ausgebildet werden, daß auf eine« Halbleiterkörper bei einer Diffusion gleichzeitig eine Tielsahl von gleichartigen Feldeffekttransistorelementen entstehen·

Sine weitere Möglichkeit bietet das erfindungsgemäße Verfahren. Durch geeignete Wahl der Maskenform lassen sich in einem Herstellungsproseß gleichseitig in eines Halbleiterkörper Feldeffekttransistoren «it verschiedenartig leitender Widerstandsbahn herstelle«. Bei der ersten Diffusion können Zonen mit und ohne Kanäle hergestellt werden, so daß durch die «weite Diffusion in eine« Fall die Kanallänge undvindern Fall die Dicke der Widerstandsbahn festgelegt wird. Die nacheinander eingebrachten Diffusionssonen erfüllen bei den bei verschiedenartigen Bauelementen auch ganz verschiedene Aufgaben» «fahrend bei der ersten Diffusion im erfindungsgemäßen Verfahren die gate-Slektrode eingebracht wird und die steuerbare Widerstandsbahn gleichseitig stehen bleibt, entsteht dabei im anderen Bauelement die Zone für die Widerstandsbahn, die bei der sweiten Diffusion eingeengt wird. Die zweite Dlffusionszone ist in dem Fall· die gate-Elektrode, su deren beiden Seiten die

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source-und drain-Elektrocie entstehen* durch, die ia der zweiten Diffusion unberührten Gebiete der ersten Diffusion. Die in diesen Diffusionsproxessen. entstandenen Bauelemente müssen entsprechend verschiedenartig kontaktiert werden, da im ersten Fall die Strombaha senkrecht zur Oberfläche des Halbleiterkörpers verläuft und im zweiten Fall parallel dazu· Die Erfindung soll nun an zwei Äiisführungsbeispielen. näher erläutert werden.

In Fig. 1 ist in dem Halbleiterkörper 1 die Zone 2 sit entgegengesetztem Leitungstjp eindif fundiert. Die dabei verwendete Maske ist so ausgebildet* daß in dem Diffusions— prozeß die Kanäle 3 i» ursprünglichen Halbleitermaterial stehen bleiben. In einer zweiten Diffusion wird die Zone 4 in der zuerst diffundierten Zone Z umdotiert und dadurch werden die Kanäle, die die 2km« 2 durchsetzen, an der Oberfläche kurzgeschlossen. 3ur Bersbeetzung des Bahnwiderstandes im Halbleiterkörper dient m±ü» auf der gegenüberliegenden Oberflächenseite eingebrachte ütierdotierte Schicht 4. Di· Strombaha verläuft im Betriebsfall senkrecht zur %lbleiteroberflache. Es ist deshalb vorteilhaft die source-und drain« Blektrod· jeweils auf umn Oberflächen zu kontaktieren einmal durch eine sperrf reia Lotschicht β und das andermal durch

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•inen Anschluß 7» der wie der Anschluß 8 an die gate-Elektrode beispielsweise durch. Thermokompression angebracht sein kann·

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren dargestellt, in dem gleichseitig in einem Halbleiterkörper Feldeffekttransistoren mit verschiedenartig leitender Widerstandsbahn hergestellt werden. In den Ausgangshalbleiterkörper 1 werden wiederum über eine Maske xwel gegendotierte Zonen 2 räumlich getrennt eingebracht. Hur eine dieser Zonen ist von Kanälen 3 durchsetzt· Bei der einen nachfolgenden Diffusion werden in diese Zonen 2 mittels Maskentwchnik Zonen 4 tob Leitungstyp des Halbleiterkörpers eingebettet, deren gemeinsame Tiefe nicht die Tiefe der Zone 2 erreicht. Sm liegen nun swei Elemente eines Feldeffekttransistors Tor· ! ist die steuerbare Widerstandsbahn realisiert durch

die parallelgeschalteten Kanäle 3 und sum andern durch die Widerstandsbahn 9» die auch ringsherum von einer pn-Schicht umgeben ist, da die Zone 4 hier die Zone 2 -vorne und hinten überkreuzt·

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Claims (1)

1. Pat ent a _ι η s ρ r ti _c h e _m

   1.J) Feldeffekttransistor, dadurch, gekennzeichnet, daß in einem Halbleiterkörper irgendeines Leitungstyps an einer Oberflachenssite eine Zone von entgegengesetztem Leitungstyp als Steuerelektrode angeordnet ist, die senkrecht zur Halbleiteroberflache von einem Kanal mit beliebigem querschnitt und vom Leitungstyp des Halbleiterkörpers durchzogen wird, dessen Widerstand sich durch die umgebende Steuerelektrode steuern lägt.

   2.) Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Oberflächenseite des Halbleiterkörpers der durch die Steuerelektrode sich durchziehende Kanal, von einer Elektrode sperrfrei kontaktiert ist.

   5.) Feldeffekttransistor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode von einer Vielsahl von Kanälen vom Leitungstyp des Halbleiterkörpers senkrecht zu dessen Oberfläche durchzogen ist, die durch mine zweite Zon· des selben. Leitungstyps an der Oberfläche kursgeschlossen sind.

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   4.) Feldeffekttransistor n&ch einem der vorhergehenden An-Bprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Steuercharakteristik: für einen oder mehrere steuerbare Kanäle durch ihre geometrische Querschnittsform beeinflußt wird.

   5.) Verfahren aur Herstellung eines Feldeffekttransistors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn·» seichnet, daß die Steuerelektrode über eine Maske eindiffundiert wird, die in dem für die Steuerelektrode vorgesehenen Bereich auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers ein oder mehrere kleine Gebiete abdeckt, wodurch sich bei der Diffusion ein oder mehrere Kanäle in der eingebrachten Zone von entgegengesetzten Leitungstyp ausbilden und daß anschließend auf kleinerer Fläche in die zuerst eingebrachte Diffusionssone anschließend eine weitere Zone vom Leitungatypdes Halbleiterkörpers auf derselben Oberfläehenseite eingebracht wird, aodaß sie alle Kanäle kurzschließt, und daß auf dieser Zone, auf eine» freien Oberflächenbereich der Steuerelektrode und der gegenüberliegenden Oberflächenseit« die sperrfreien Kontakte angebracht werden«

   6·) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennseiohnet, daß bei der Diffusion die verwendete Maske so ausgebildet 1st, daß auf «ine Scheibe gleichseitig ein·

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   Vielzahl von gleichartigen FeldeffelettraiisistoreleMenten entstehen.

   7.) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Mahl der Fiaskenform in einem HersteHungsprosefi gleichzeitig in einem Halbleiterkörper Feldeffekttransistoren mit verschiedenartig leitenden Widerstamdsbaanen hergestellt werden.

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