DE1464525A1 - Mikrohalbleiterelement mit Feldeffekt und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Mikrohalbleiterelement mit Feldeffekt und Verfahren zu seiner Herstellung

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DE1464525A1 DE19631464525 DE1464525A DE1464525A1 DE 1464525 A1 DE1464525 A1 DE 1464525A1 DE 19631464525 DE19631464525 DE 19631464525 DE 1464525 A DE1464525 A DE 1464525A DE 1464525 A1 DE1464525 A1 DE 1464525A1
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Description

Mikrohalbleiterelement mit Peldeffekt und Verfahren zu
seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft MikrohaTbleiterelemente mit Peldeffekt, welche durch Diffusion eines geeigneten Störstoffs auf die Oberfläche eines Siliziumplättchens erhalten werden, wobei letzteres durch eine Siliziumdioxydschicht maskiert wurde, in welcher man nach einer Phototiefdruck-Technik Ausaparungen geschaffen hat.
Zur Herstellung dieser Mikroelemente wurden verschiedene Maskjerungs- und Diffus ions te chniken vorgeschlagen, von denen jedoch keine vollständig befriedigend ist und von denen insbesondere keine die Herstellung eines Mikroelements mit einem Steuergitter auf jeder seiner beiden Oberflächen ermöglicht.
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Die Erfindung betrifft auch das nach dem neuen Verfahren erhaltene Mikroelement, welches verschiedene, nachstehend näher erläuterte, bemerkenswerte Eigenschaften aufweist.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht im wesentlichen darin, dass man auf dem Teil der Oberfläche eines Siliziumplättchens vom n- oder p-Typ eine Siliziumdioxydschicht bildet, über welchem der Kanal des Mikroelements mit Feldeffekt gebildet werden wird, worauf man einen Störstoff mit geeignetem Vorzeichen über diese Siliziumdioxydschicht und über die ganze sie umgebende freigelegte Fläche aufdiffun-.diert.
Eine besonders wichtige Eigenart des nach diesem Verfahren erhaltenen Mikroelements besteht darin, dass die andere Seite des Plättchens nicht maskiert wurde und dass man dort ein Steuergitter bilden kann. Ferner kann der so erhaltene Kanal sehr kurz sein und die Eingangswiderstände an diesem Kanal besonders gering.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung besser verständlich.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 8098 11/0660
Fig. 1 ein Siliziumplättchen, das auf einem Teil ein erfindungagemässea Mikroelement mit Feldeffekt trägt,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie a-a von Fig. 1, und
Fig. 3 eine abgeänderte Auaführungsform.
In Fig. 2 ist das Mikroelement stark vergrössert und mit übetriebenen Dioken der einzelnen Schichten der Klarheit halber dargestellt.
Tatsächlich kann die Dicke h des Siliziumplättchens 1 in der Grössenordnung von 10Ou z.B. liegen.
Das dargestellte Mikroelement wird auf folgende Weise erhalten:
Auf einem Siliziumplättchen 1, beispielsweise vom p-Typ, wird eine beispielsweise 0,4» dicke Siliziumdioxydschicht erzeugt. Diese Siliziumdioxydschicht erhält man z.B., indem man das Plättchen 30 Minuten in einen auf 120O0C erhitzten Ofen bringt und einen durch Wasser mit 800C perlenden Sauerstoff strom darüberstreichen lässt.
Dann 809811/0660
Dann hebt man diese Siliziumdioxydschicht mittels einer bekannten Phototiefdruckmethode in dem Bereich des Plättchens ab, wo man das Mikroelement bilden will. In dem auf diese V/eise erhaltenen Fenster 3 bildet man ein z.B. 70 η breites Band 4, das aus einer 0,2 ;u dicken Siliziumdioxydschicht besteht. Diese Siliziumdioxydschicht wird auf die vorstehend angegebene Weise erhalten, wobei jedoch die Behandlungsdauer auf 16 Minuten herabgesetzt wird.
Dann diffundiert man in das Fenster 3 eine den Leitfähigkeitstyp des Plättchens ändernden Störstoff, z.B. Phosphor, ein.
Zu diesem Zweck kann man das Plättchen in einen auf 1140 C gehaltenen Ofen mit einer P^ O5 Atmosphäre solange einbringen, bis man eine geeignete Diffusionstiefe erreicht hat} in dem hier betrachteten Beispiel sind dies etwa 30 Minuten.
Man erhält so eine Siliziumschicht 5 mit einer Dicke in der Grössenordnung von 3 /U. Durcn das Band 4 nindurch erfolgt die Diffusion sehr viel weniger tief, jedoch immerhin soweit, dass man einen Kanal mit der Dicke a in der ü-rössenordnung eines Ilikrons z.B. erhält. Bs sei betont, dass es sich tatsächlich um einen llanal handelt und dass das nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltene Mikroelement mit FeId-
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effekt auf aie klassische Weise funktioniert.
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Zur Bildung einer Vorrichtung mit Feldeffekt brauchen dann nur noch Elektroden angebracht zu werden; z.B. bildet man Ohm'sche Kontakte 6, 7, 8, 13 duroh Aufdämpfung von Aluminium oder Gold im Vakuum.
Diese erfindungsgemässe Methode der Maskierung des !Teils, welcher den Kanal bilden soll, ermöglicht die Herstellung eines sehr kurzen Kanals, (infolge des Diffusionsprofils ist der Kanal kürzer als die Maskierung 4 breit ist). Man braucht auch nicht die Entstehung eines Funkens zu befürchten, was der Fall wäre, wenn, da der Kanal nur sehr kurz ist, das dort herrschende elektrische Feld sehr stark wäre: tatsächlich spielt jedoch die Siliziumdioxydschicht 4 in dieser Beziehung die Rolle einer Schutzschicht.
Die Dicke des Kanals kann sehr gering seinj sie hängt von der leicht zu steuernden Diffusionszeit ab.
Aufgrund der zur Anwendung gekommenen Methode ist die Störstoffkonzentration in dem Kanal geringer als in den benachbarten Bereichen. Das hat zur Folge, dass bei gegebener Konzentration unter der Siliziumdioxydschicht 2 die Eingangswiderstände am Kanal herabgesetzt werden.
Im übrigen kann das beschriebene Element von beiden Seiten (Gitter 6 und 13) gesteuert werden. Bei dem hier betrachte-
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ten Beispiel unter Zugrundelegung der angegebenen Abmessungen wird die Knickspannung seiner Kennlinie 10 Volt betragen und der maximale Strom von 2 Mikroampere wird durch die Anlegung einer Spannung von 3 Volt an das Gitter 13 blockiert werden.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich nicht wesentlich von der vorstehend beschriebenen; analoge Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch unter Hinzufügung des Buchstabens a bezeichnet.
Wie man sieht, grenzen die Ohm·sehen Kontakte an auf der Siliziumdioxydschicht des Plättchens 1 gebildete Klemmen 9 bis 12 an; die Eingangs impedanz der Vorricttung wird dadurch offensichtlich sehr erhöht, was einen Vorteil dieser Ausführungsform bedeutet.
Die Originalität der Ausführungsform gemäss Fig. 3 besteht im wesentlichen darin, dass infolge der Sinusform des Bandes 4a die Abmessung des Kanals senkrecht zur Wänderungsrichtung der Ladungsträger für eine gegebene Abmessung der Mikrostruktur so gross wie möglich ist: dadurch nimmt der Strom zu.
Die gezeigten Ausführungsformen und die angegebenen Abmessungen bilden natürlich nur Beispiele: das erfindungsgemässe
809811/0660 Verfahren
Verfahren ermöglicht unter Erzielung der gleichen Vorteile die Herstellung einer grossen Vielzahl von Vorrichtungen mit Feldeffekt.
Patentansprüche
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Claims (4)

Patentansprüche
1) Verfahren zur Herstellung eines Mikrohalbleiterelements mit Feldeffekt, wobei ein geeigneter Störstoff in die Oberfläche eines durch eine Siliziumdioxydschicht makierten Siliziumplättchens eindiffundiert wird, wobei in der Siliziumdioxydachicht durch Phototiefdruck Aussparungen geschaffen wurden, dadurch gekennzeichnet, dass man auf dem Teil der Oberfläche eines Siliziumplättchens vom n- oder p-Typ, in welchem der Kanal des Mikroelements mit Feldeffekt gebildet werden wird, eine Siliziumdioxydschicht bildet, und dass man einen Störstoff mit geeignetem Vorzeichen über diese Siliziumdioxydschicht und über die ganze sie umgebende, freigelegte Oberfläche eindiffundiert.
Z) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man auf einein Siliziumplättchen vom n- oder p-Typ eine erste Siliziumdioxydschicht aufbringt, in dieser ersten Schicht durch thototiefdruck eine Aussparung bildet und im Bereich der so freigelegten Fläche eine zweite Siliziumdioxydschicht aufbringt.
3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurcn gekennzeichnet, dass die Siliziun-dioxydschicht in Form eines sinusförmigen Bandes aufgebracht wird.
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4) Nach den Verfahren 1 bis 3 erhaltenes Mikrohalbleiterelement mit Feldeffekt, gekennzeichnet durch ein erstes Steuergitter, bestehend aus einem auf der zweiten Siliziumdioxydschicht aufgebrachten Kontakt und ein zweites Steuergitter auf der entgegengesetzten Seite des SiIiziumplättchens.
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DE1464525A 1951-08-02 1963-10-31 Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit Feldeffekt Expired DE1464525C3 (de)

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DE1464525A1 true DE1464525A1 (de) 1968-12-05
DE1464525B2 DE1464525B2 (de) 1971-11-11
DE1464525C3 DE1464525C3 (de) 1975-05-07

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DE (1) DE1464525C3 (de)
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GB (1) GB1060725A (de)
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