DE1514339B1 - Feldeffekt-Halbleiterbauelement - Google Patents
Feldeffekt-HalbleiterbauelementInfo
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Description
1 ■'; ■■ 2
Die Erfindung betrifft ein Feldeffekt-Halbleiter- 17 können zweckmäßigerweise mittels Silberpaste an
bauelement, bei dem eine Schicht aus Halbleiter- die Pole 14 bzw. 16 angeschlossen werden. Wenn
material nur eines Leitungstyps auf einer Seite mit jedoch das Bauelement Teil einer Mehrfachanordeinem
Film aus einem Material hohen spezifischen nung oder einer integrierten Schaltung mit mehreren
Widerstandes in Berührung steht und bei dem eine 5 Dioden und anderen Festkörper-Bauelementen, wie
erste Elektrode und eine zweite Elektrode in Kontakt, Dünnschicht-Transistoren u.dgl., ist, kann man die
und zwar mindestens die erste Elektrode in ohmschem Anschlußdrähte 15 und 17 auch weglassen und geKontakt, mit der Halbleiterschicht ist, derart, daß eignete Schaltungsverbindungen nach anderen Bauzwischen
den beiden Elektroden ein stromführender elementen herstellen, indem man leitende Metall-Kanal
durch die Halbleiterschicht gebildet ist. ίο streifen aufdampft, die von den Polen 14 und 16 zu
In der Arbeit von P. K. Weimer, »THE TFT — den Anschlüssen anderer, auf dem gleichen Substrat
A NEW THIN FILM TRANSISTOR« in der Zeit- 10 angebrachter Einheiten führen,
schrift »Proceedings of the Institute of Radio Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung handelt es
Engineers«, Bd. 50, Juni 1962, S. 1462 bis 1469, ist sich um eine Feldeffektdiode mit Gleichrichterein
isolierter Dünnschicht-FET (Feldeffekt-Transistor) 15 wirkung, die wie folgt erklärt werden kann:
beschrieben. Es ist wünschenswert, andere Fest- Es soll zunächst der Fall betrachtet werden, daß
körper-Dünnschicht-Bauelemente zu schaffen. für die Schicht 12 ein Halbleiter vom η-Typ, wie
Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe Cadmiumsulfid verwendet wird, dessen elektrische
gemacht, Feldeffekt-Hälbleiterbauelemente zu schaf- Leitfähigkeit ausreichend ist, um zwischen den Polen
fen, die sich mit Hilfe gleichartiger Verfahrensschritte 20 14 und 16 einen merklichen Stromfluß zu erzeugen,
gleichzeitig mit den Dünnschicht-Transistoren her- wenn der D-Pol (Abfluß- oder Senkenelektrode) 16
stellen lassen. positiv gegenüber dem S-PoI (Quellenelektrode) 14
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- gespannt ist. Der Hauptanteil des Elektronenflusses
löst, daß die zweite Elektrode nur mit einem Teil in im Halbleiter erfolgt längs der unteren Fläche der
Kontakt mit der Halbleiterschicht steht und mit ihrem 25 Halbleiterschicht vom inneren Rand (in Fig. 1 mit
restlichen Teil auf dem Film hohen spezifischen »s« bezeichnet) des S-PoIs 14 zur nächstliegenden
Widerstandes aufliegt, der sich entlang zumindest Berührungsstelle (bezeichnet mit »d«) des D-Pols 16
eines Teils des stromführenden Kanals zwischen dem mit der Halbleiterschicht 12. Ein direkter Elektronen-Kontakt
der ersten Elektrode mit der Halbleiter- fluß durch den Halbleiter vom inneren Rand s des
schicht und dem Kontakt der zweiten Elektrode mit 30 S-PoIs 14 zu der s am nächsten liegenden Stelle d'
der Halbleiterschicht erstreckt. des D-Pols 16 kann nicht stattfinden, da der Direkt-
Ein derartiges Feldeffekt-Halbleiterbauelement hat weg vom Pol 16 zur Halbleiterschicht 12 an der
die großen Vorteile eines hohen Verhältnisses von Stelle d! durch den hochohmigen Film 18 versperrt ist.
Durchlaßstrom zum Sperrstrom und eines hohen Durch den Stromfluß in der Halbleiterschicht 12
Verhältnisses von Durchlaßleitwert zur Kapazität. 35 wird längs der unteren Fläche der Schicht ein
In den Zeichnungen zeigt Spannungsabfall oder ein Spannungsgefälle von der
Fig. 1 einen Schnitt eines Feldeffekt-Halbleiter- Stelled am D-Pol 16 (mit positivem Potential) nach
bauelemente gemäß eines Ausführungsbeispiels der der Steiles am S-PoI (mit Nullpotential) erzeugt. Der
Erfindung, unmittelbar über dem hoehohmigen Film 18 liegende
Fig. 2 bis 8 Schnitte anderer Ausführungsbeispiele 4° Teil der Halbleiterschicht 12 (der Teil zwischen d
eines Feldeffekt-Halbleiterbauelements und und d') ist daher in bezug auf den darunterliegenden
Fig. 9 ein Sfromspannungsdiagramm für ein Feld- D-Pol 16 etwas negativ gespannt. Die Wirkung des
effekt-Halbleiterbauelement. darunterliegenden D-Pols 16 besteht folglich darin,
In den Zeichnungen sind gleichartige Elemente daß der D-Pol 16 die Leitfähigkeit des über ihm bejeweils
mit gleichen Bezugsnummern bezeichnet. 45 findlichen Teils der Halbleiterschicht 12 steigert und
Das in F i g. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des dadurch der D-Polstrom (Abfluß-oder Senkenstrom)
Feldeffekt-Halbleiterbauelements kann auf einer tra- durch Feldeffektwirkung noch weiter erhöht wird,
genden Unterlage oder einem Substrat 10 aus Isolier- Diese Polarität der D-Polspannüng (positiv in bezug
material aufgebaut werden. Auf der einen Fläche 11 auf den S-PoI 14) bezeichnet man als den in der
des Substrats 10 sind zwei beabstandete Elektroden 5° Durchlaßrichtung gespannten Zustand (Durchlaßoder
Pole 14 und 16 angeordnet, zustand) der Diode. Im in der Sperrichtung gespann-
Auf einem Teil des einen Poles 16 befindet sich ten Zustand (Sperrzustand) führt der teilweise
eine dünne Schicht oder ein Film 18 aus einem isolierte D-Pol 16 gegenüber dem geerdeten S-PoI 14
Material hohen spezifischen Widerstandes. Dieser ein negatives Potential. Die Elektronen sind nunmehr
hochohmige Film 18 kann zweckmäßigerweise durch 55 bestrebt, entlang der unteren Fläche der Halbleiter-Aufdampfen
aufgebracht werden, schicht 12 vom D-Pol 16 zum S-PoI 14 zu fließen.
Auf der Fläche 11 des isolierenden Substrats 10 Durch den sich ergebenden Spannungsabfall in der
ist eine Schicht 12 aus Halbleitermaterial so ange- Halbleiterschicht 12 wird jedoch der zwischen den
ordnet, daß sie einen Teil des Pols 14, den Trenn- Polen 14 und 16 befindliche Teil der Schicht 12
spalt zwischen den Polen 14 und 16, den hoch- 60 positiv gegenüber dem Pol 16. In diesem Falle wird
ohmigen Film 18 und einen Teil des Pols 16 über- durch die Feldeffektwirkung des Pols 16 die Leitdeckt.
Als Halbleitermaterial für die Schicht 12 ver- fähigkeit des auf dem isolierten Teil des Pols 16 aufwendet man einen kristallinen Stoff, der ein perio- liegenden Teils der Halbleiterschicht 12 verringert
disches Potentialfeld mindestens im atomaren Maß- und dadurch der D-Polstrom auf einem sehr niedristab
aufweist und entweder monokristallin oder 65 gen Wert gehalten, polykristallin sein kann. Wenn die Halbleitersehicht 12 vom p-Typ ist, kann
Am Pol 14 ist ein Anschlußleiter 15 und am Pol man in der gleichen Weise die Feldeffektwirkung
16 ein Anschlußleiter 17 befestigt. Die Leiter 15 und des Pols 16 im Hinblick auf die Löcherleitung im
3 4
p-Halbleiter erklären. In diesem Falle entspricht die In F i g. 1 besteht die Halbleiterschicht 12 aus polyDurchlaßrichtung
der Diode derjenigen Richtung, bei kristallinem Cadmiumsulfid, und die Pole 14 und 16
welcher der Pol 16 negativ gegenüber dem Pol 14 ist, bilden beide ohmsche Kontakte mit der Schicht 12.
während die Sperrichtung diejenige Richtung ist, bei Die Schicht 12 ist vorzugsweise zwischen ungefähr
welcher der Pol 16 positiv gegenüber dem Pol 14 ist. 5 0,005 und ungefähr 25 Mikron dick. Für die Schicht
Zu beachten ist, daß die Ventil- oder Gleichrichter- geeignete Halbleiterwerkstoffe sind Elementhalbleiter,
wirkung der in Fig. 1 gezeigten Diode ausschließlich wie Germanium, Silicium und Germanium-Siliciumdurch
Feldeflektsteuerung oder -modulation der Halb- Legierungen, III-V-Verbindungshalbleiter, wie die
leiterschicht 12, nicht aber durch die Verwendung Phosphide, Arsenide und Antimonide des Aluminiums,
ungleichartiger Materialien für die beide Pole oder io Indiums und Galliums, sowie Il-VI-Verbindungen,
Elektroden 14 und 16 erhalten wird. Bei den üblichen wie die Sulfide, Selenide und Telluride des Zinks und
Dioden ist die eine Elektrode ohmisch und die andere Cadmium-Zink-Oxyd, das ebenfalls als II-VI-Ver-Elektrode
gleichrichtend, während bei der vorliegen- bindung angesehen werden kann,
den Ausführungsform beide Kontakte oder Pole Die beiden Pole 14 und 16 müssen nicht unbedingt ohmisch sein können. Dadurch läßt sich die Herstel- 15 aus dem gleichen Material bestehen. Jedoch sollten lung von integrierten Schaltungen vereinfachen, da die Materialien für die Schicht 12 und den S-PoI 14 Feldeffektdioden gleichzeitig mit Dünnschichttrioden so gewählt werden, daß der Pol 14 mit dem Halbauf das gleiche isolierende Substrat aufgedampft leiter 12 einen ohmschen Kontakt bildet. Ein werden können. Außerdem sind für die Herstellung ohmscher Kontakt leitet die Majoritätsstromträger von Dioden in der üblichen Weise, wobei die eine 20 in beiden Richtungen.
den Ausführungsform beide Kontakte oder Pole Die beiden Pole 14 und 16 müssen nicht unbedingt ohmisch sein können. Dadurch läßt sich die Herstel- 15 aus dem gleichen Material bestehen. Jedoch sollten lung von integrierten Schaltungen vereinfachen, da die Materialien für die Schicht 12 und den S-PoI 14 Feldeffektdioden gleichzeitig mit Dünnschichttrioden so gewählt werden, daß der Pol 14 mit dem Halbauf das gleiche isolierende Substrat aufgedampft leiter 12 einen ohmschen Kontakt bildet. Ein werden können. Außerdem sind für die Herstellung ohmscher Kontakt leitet die Majoritätsstromträger von Dioden in der üblichen Weise, wobei die eine 20 in beiden Richtungen.
Elektrode einen gleichrichtenden Kontakt mit dem Der D-Pol 16 kann mit dem Halbleiter 12 ■entHalbleiter
bilden muß, gegenüber den erfindungs- weder einen ohmschen oder einen gleichrichtenden
gemäßen Dioden ein zusätzlicher Aufdampfschritt Kontakt bilden. Ein gleichrichtender Kontakt zwisowie
mehr Bearbeitungsschritte erforderlich. sehen einem η-Halbleiter, wie Cadmiumsulfid, und
Ein weiterer Vorteil der Dünnschicht-Feldeffekt- 25 einem Metall mit großer Austrittsarbeit, wie Platin,
diode gegenüber den üblichen Dünnschichtdioden mit stellt einen Kontakttyp dar, bei dem der Fluß der
gleichrichtendem Kontakt besteht darin, daß das Ver- Majoritätsladungsträger am Eintreten in den Halb-
hältnis des Durchlaßleitwertes zur Kapazität bei den leiter dann gehindert wird, wenn dieser positiv gegen-
Feldeffektdioden größer ist. Für gewisse Anwen- über dem betreffenden Pol gespannt ist. Wenn da-
dungszwecke, bei denen das maximale Verhältnis 30 gegen der Pol positiv gegenüber dem Halbleiter ge-
von Durchlaßstrom zu Sperrstrom benötigt wird, spannt ist, erfolgt ein kräftiger Elektronenfluß vom
kann es erwünscht sein, die Feldeffektwirkung mit Halbleiter in den Pol.
der Wirkung des gleichrichtenden Kontaktes zu korn- Wenn zwischen einer metallischen Elektrode und
binieren, indem man für den Pol oder die Elektrode einem Halbleiter ein Material hohen spezifischen
16 ein Material verwendet, daß mit der Halbleiter- 35 Widerstandes, wie Aluminiumoxyd, angeordnet ist,
schicht 12 einen gleichrichtenden Kontakt bildet. so wirkt dieses Material als Potentialschwelle, die den
Bei der in Fig. 1 veranschaulichten Bauweise der Elektronenfluß sowohl vom Metall in den Halbleiter
Feldeffektdiode können die beabstandeten Pole 14 als auch vom Halbleiter in das Metall sperrt,
und 16 als Dünnfilme durch Maskieren und Auf- Wie oben erwähnt, können die erwähnten Dünndampfen auf das Substrat 10 aufgebracht werden. 40 schichten oder Filme nach irgendeiner geeigneten Man kann aber statt dessen auch eine Metallteilchen Verfahrensweise aufgebracht werden. Während man enthaltende Paste auf vorbestimmte Teile der Fläche sich derzeit zum Aufbringen gleichförmiger Dünnil des Substrats 10 aufstreichen oder siebdrucken. schichten am zweckmäßigsten der Aufdampfmethode Ebenso kann man sich auch anderer Verfahrens- bedient, kann man auch andere Methoden, wie Aufweisen, wie der des Aufsprühens oder Aufstäubens, 45 sprühen oder Aufstäuben, anwenden,
bedienen. Es läßt sich zeigen, daß die obere Leistungsgrenze
und 16 als Dünnfilme durch Maskieren und Auf- Wie oben erwähnt, können die erwähnten Dünndampfen auf das Substrat 10 aufgebracht werden. 40 schichten oder Filme nach irgendeiner geeigneten Man kann aber statt dessen auch eine Metallteilchen Verfahrensweise aufgebracht werden. Während man enthaltende Paste auf vorbestimmte Teile der Fläche sich derzeit zum Aufbringen gleichförmiger Dünnil des Substrats 10 aufstreichen oder siebdrucken. schichten am zweckmäßigsten der Aufdampfmethode Ebenso kann man sich auch anderer Verfahrens- bedient, kann man auch andere Methoden, wie Aufweisen, wie der des Aufsprühens oder Aufstäubens, 45 sprühen oder Aufstäuben, anwenden,
bedienen. Es läßt sich zeigen, daß die obere Leistungsgrenze
Die Dicke der Elektroden oder Pole 14 und 16 für den Hochfrequenzbetrieb von der mittleren Laufkann
zwischen ungefähr 0,005 und 0,5 Mikron be- zeit für die in der aktiven Halbleiterschicht 12
tragen. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform zwischen den Polen 14 und 16 fließenden Ladungsbestehen die Pole 14 und 16 aus Gold in einer Dicke 50 träger abhängt. Diese Laufzeit kann verkürzt werden,
von ungefähr 0,05 Mikron. Der Trennspalt zwischen indem man entweder die Beweglichkeit der Majoritätsden
Polen ist 8 Mikron breit. Allgemein beträgt die ladungsträger in der Halbleiterschicht erhöht oder
Breite dieses Spaltes vorzugsweise zwischen 0,1 und den Spalt oder Abstand zwischen den beiden Polen
ungefähr 250 Mikron. verkleinert.
Damit die Anordnung leistungsfähig arbeitet, sollte 55 Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 sind die
der Film 18 aus Material hohen spezifischen Wider- verschiedenen Bestandteile des Bauelements so ange-
standes vorzugsweise weniger als 2 Mikron dick sein. ordnet, daß die Pole 14 und 16 unmittelbar auf dem
Vorteilhafterweise hat der Film 18 eine Dicke von un- Substrat 10 aufliegen und beide Pole sich unterhalb
gefähr 0,005 bis 1 Mikron. Bei der Ausführungsform der Halbleiterschicht 12, mit deren unterer Fläche sie
nach F i g. 1 besteht der Film 18 aus Siliciummonoxyd 60 Kontakt geben, liegen.
in einer Dicke von ungefähr 0,03 Mikron. Als für den Die Anordnung der einzelnen Bestandteile kann
hochohmigen Film 18 besonders geeignete Werkstoffe auch umgekehrt werden, so daß die Pole 14 und 16
haben sich Isolatoren, wie Siliciummonoxyd, Silicium- mit der Oberseite der Halbleiterschicht 12 Kontakt
dioxyd, Aluminiumoxyd, Kalziumfluorid u. dgl., geben, wie es in F i g. 2 gezeigt ist.
erwiesen. Auch Materialien, die gewöhnlich als Halb- 65 F i g. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer leiter klassifiziert werden, wie Zinksulfid, können für Feldeffekt-Halbleiterdiode. Die kristalline Halbleiterden Film 18 verwendet werden, vorausgesetzt, daß schicht 12 ist auf der Fläche 11 eines isolierenden sie einen hohen spezifischen Widerstand aufweisen. Substrats 10 angeordnet. Die Schicht 12 besteht aus
erwiesen. Auch Materialien, die gewöhnlich als Halb- 65 F i g. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer leiter klassifiziert werden, wie Zinksulfid, können für Feldeffekt-Halbleiterdiode. Die kristalline Halbleiterden Film 18 verwendet werden, vorausgesetzt, daß schicht 12 ist auf der Fläche 11 eines isolierenden sie einen hohen spezifischen Widerstand aufweisen. Substrats 10 angeordnet. Die Schicht 12 besteht aus
; 5 6
Cadmiumselenid mit einer Dicke von ungefähr 16 α und der Fläche U bedeckt; einen zweiten
0,2 Mikron. metallischen Pol 14 auf einen Teil der frei liegenden
Der Film 18 aus Material hohen spezifischen Oberseite der Schicht 12 aufbringt; einen Film 18
Widerstandes ist auf einem ersten Teil der frei aus Material hohen spezifischen Widerstandes auf
liegenden Fläche der Schicht 12 angeordnet. Der 5 einen zweiten Teil der frei liegenden Oberseite der
Film 18 besteht aus Aluminiumoxyd mit einer Dicke Schicht 12 aufbringt; und einen metallischen Pol 16 b
von ungefähr 0,Q2 Mikron. auf einen Teil des Filmes 18 und einen Teil der frei
Der erste metallische Pol 14 ist auf einem zweiten liegenden Oberseite der Schicht 12 aufbringt. Der Pol
Teil der frei liegenden Fläche der Schicht 12 in direkt 16 b geht in den ersten metallischen Pol 16 a über,
tem Kontakt mit dieser angeordnet. Die Elektrode 14 io so daß ein einziger, um die beiden Seiten der Halbbesteht
aus Aluminium mit einer Dicke von ungefähr lederschicht 12 geschlagener oder gefalteter Pol 16
0,05 Mikron. gebildet ist.
Der zweite metallische Pol 16 ist im Abstand vom Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 befinden
Pol 14 auf einem Teil des Isolierfilmes 18 sowie auf sich der Film 18 aus Material hohen spezifischen
einem Teil der frei liegenden Oberfläche der Schicht 15 Widerstandes und der Pol 14 auf gegenüberliegenden
12 angeordnet. Der zweite Pol 16 besteht ebenfalls Seiten der Halbleiterschicht 12, während bei der
aus Aluminium mit einer Dicke von ungefähr Ausführungsform nach F i g. 5 der Film 18 und der
0,05 Mikron. Die beiden Pole 14 und 16 sind mit Pol 14 sich auf der gleichen Seite der Schicht 12
ihren benachbarten Rändern ungefähr 0,1 bis unge- befinden.
fähr 250 Mikron voneinander beabstandet. 20 Bei der in Fig. 7 gezeigten Festkörper-Feldeffekt-
Gewünschtenfalls kann man an den beiden Polen Diodenausführung überlappen sich die benachbarten
14 und 16 je einen Anschlußleiter (nicht gezeigt) Ränder des Pols 14 auf der Unterseite der Schicht
z.B, in der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrie- 12 und des Pols 16.6 auf dem hochohmigen Film 18
benen Weise anbringen. Oder aber man kann Streifen in Vertikalrichtung (gesehen in der Zeichnung). Die
aus Leitermaterial (nicht gezeigt) auf die Fläche 11 25 Pole 14 und 16 sind daher durch die gemeinsame
des Substrats10 aufbringen, die von den Polen 14 Dicke der Halbleiterschicht 12 und des Filmes 18
und 16 nach anderen auf dem Substrat angebrachten voneinander getrennt. In dieser Hinsicht entspricht
Festkörper-Bauelementen führen. diese Ausführungsform der nach Fi g. 4.
Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 2 Das Gleichrichtungsverhältnis (d.h. das Verhältnis
ist die gleiche wie die der Anordnung nach Fig. 1. 30 des Durchlaßstroms zum Sperrstrom für eine gegebene
Entsprechend kann man für die Halbleiterschicht, Spannung in den beiden Richtungen) kann bei sämtdie
Pole und den hochohmigen Film die gleichen liehen gezeigten Ausführungsformen der Feldeffekt-Materialien
verwenden, wie sie für das Ausführungs- diode so groß wie 10° gemacht werden,
beispiel nach Fi g. 1 vorgeschlagen wurden. Das Diagramm in Fi g. 9 zeigt die Änderung des
Elektrische Anschlußleiter an die Pole 14 und 16 35 Stromes in Abhängigkeit von der angelegten Spankönnen
auch bei den Ausführungsbeispielen nach nung für eine Feldeffektdiode, bestehend aus einer
den übrigen Figuren angebracht sein, obwohl dies Schicht aus Cadmiumsulfid auf einem Substrat aus
dort nicht besonders gezeigt ist. Glas, einem Kalziumfluoridfilm hohen spezifischen
Bei den Ausführungsbeispielen nach Fi g. 1 und 2 Widerstandes auf der Cadmiumsulfidschicht und
befinden sich die beiden Pole 14 und 16 auf der 40 zwei im Abstand voneinander auf der Cadmiumgleichen
Seite der Schicht 12. Ein anderes Feldeffekt- sulfidschicht angebrachten Aluminiumpolen, von
Halbleiterbauelement kann auch in versetzter Bau- denen der eine teilweise in Kontakt mit der Cadmiumwelse,
d. h. mit dem einen Pol auf der einen und dem sulfidschicht und teilweise über dem Kalziumfiuoridanderen
Pol auf der anderen Seite der Halbleiter- film angeordnet ist. Die halbleitende Gadmiumsulfidschicht
12, hergestellt werden. Entsprechende Aus- 45 schicht, der hochohmige Kalziumfluoridfilm und die
führungsbeispiele sind in Fig. 3 und 4 gezeigt. beiden beabstandeten Pole waren in der in Fig. 6
In Fig. 3 sollten die Materialien für den Pol 14 gezeigten Weise auf dem isolierenden Substrat ange-
und die Halbleiterschicht 12 so gewählt werden, daß ordnet. Da der Sperrstrom klein gegenüber dem
der Kontakt zwischen ihnen ohmschen Charakter hat. Durchlaßstrom ist, wurde der Skalenmaßstab der
Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 liegen die 50 Ordinate in Fig. 9 so verändert, daß als Einheiten
benachbarten Ränder der Pole 14 und 16 so, daß sie oberhalb Null, d. h. oberhalb der Spannungsachse,
sich in Vertikalrichtung (gesehen in der Zeichnung) Milliampere, unterhalb Null dagegen Hundertstel
gerade überlappen. Die Pole 14 und 16 sind daher Milliampere aufgetragen sind.
durch die gemeinsame Dicke der Schicht 12 und des F i g. 8 zeigt ein Festkörperbauelement, bei dem die
Filmes 18 voneinander getrennt. 55 Eigenschaften einer Feldeffektdiode mit denen eines
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Dünnschichttransistors vereinigt sind.
Kapazität zwischen den Polen oderElektroden größer Die Anordnung nach Fig. 8 wird in folgender
als bei der Ausführungsform nach Fig. 3. Im Betrieb Weise hergestellt: Die erste metallische Elektrode 14
arbeiten die beiden Ausführungsformen nach Fig. 3 wird auf die Flächeil des isolierenden Substrats 10
und 4 nach dem gleichen Prinzip wie die Ausfüh- 60 aufgebracht. Das die Schicht 12 bildende kristalline
rungsform nach Fig. 1. Halbleitermaterial wird auf die Flächeil so auf-
Fig. 5 zeigt eine Festkörper-Feldeffektdiode in gebracht, daß es einen Teil der Elektrode 14 überSandwich-
oder mehrfachgeschichteter Ausführung, deckt. Der Film 18 aus Material hohen spezifischen
die dadurch erhalten wird, daß man einen Teil eines Widerstandes wird auf einen Teil der frei liegenden
ersten metallischen Pols 16a auf die eine Flächeil 65 Oberseite der Schicht 12 aufgebracht. Die zweite
des isolierenden Substrats 10 aufbringt; die Schicht metallische Elektrode 16 wird auf einen ersten Teil
aus kristallinem Halbleitermaterial so auf die des Filmes 18 sowie auf einen Teil der frei liegenden
Fläche 11 aufbringt, daß sie einen Teil des Polteils Oberseite der Schicht 12 aufgebracht. Schließlich
wird eine dritte metallische Elektrode 20 auf einen zweiten Teil des Filmes 18 zwischen den Elektroden
14 und 16 aufgebracht.
Es können die Elektroden 14 als S-PoI oder Quelle, die Elektrode 16 als D-Pol oder Senke und die dritte S
Elektrode 20 als G-PoI oder Gitter (Steuerelektrode) verwendet werden. Gewünschtenfalls können an den
Elektroden 14, 16 und 20 elektrische Anschlußleiter (nicht gezeigt) angebracht werden. Man kann aber
diese Elektroden oder Pole auch elektrisch mit an- xo deren Bauelementen auf dem gleichen Substrat verbinden,
indem man Streifen aus leitendem Metall (nicht gezeigt) auf die Fläche 11 des Substrats 10
aufbringt, die von den einzelnen Elektroden jeweils nach den entsprechenden Elektroden der anderen ig
Bauelemente führen.
Die Betriebseigenschaften des Dünnschichttransistors nach Fig. 8 weichen von denen des
üblichen Dünnschiehttransistors insofern ab, als nutzbare
Ströme nur dann erhalten werden, wenn der zo teilweise isolierte Pol im Falle eines Halbleiters vom
η-Typ positiv bzw. im Falle eines Halbleiters vom p-Typ negativ vorgespannt ist. Bei entgegengesetzt
polarisierten Vorspannungen wird praktisch kein Strom erhalten. Ein üblicher Dünnschichttransistor,
wie er in der eingangs genannten Literaturstelle »Proceedings of the Institute of Radio Engineers«
beschrieben ist, weist unabhängig davon, welcher Pol positiv vorgespannt ist, stets die gleiche Charak-'
teristik auf.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Man kann
aber auch z. B. für das Substrat, die Halbleiterschicht, den Film hohen spezifischen Widerstandes und die
Pole oder Elektroden auch andere als die angegebenen Materialien verwenden. Die Halbleiterschicht
12 kann beispielsweise aus aufgedampftem Tellur, das ein p-Halbleiter ist, bestehen. Bei den Mehrschichtenausführungen
nach Fig. 5, 6 und 7 kann der Pol 16 aus zwei verschiedenen Metallen, beispielsweise
der unmittelbar auf der Fläche 11 des Substrats 10 aufliegende Teil 16 a aus Aluminium und der auf
dem Film 18 und der Oberfläche der Halbleiterschicht 12 aufliegende Teil 16 b aus Gold, bestehen.
Claims (11)
1. Feldeffekt-Halbleiterbauelement, bei dem eine Schicht aus Halbleitermaterial nur eines
Leitungstyps auf einer Seite mit einem Film aus einem Material hohen spezifischen elektrischen
Widerstandes in Berührung steht und bei dem eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode
in Kontakt, und zwar mindestens die erste Elektrode in ohmschem Kontakt, mit der Halbleiterschicht
ist, derart, daß zwischen den beiden Elektroden ein stromführender Kanal durch die
Halbleiterschicht gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (16)
nur mit einem Teil in Kontakt mit der Halbleiterschicht (12) steht und mit ihrem restlichen Teil
auf dem Film (18) hohen spezifischen Widerstands aufliegt, der sich entlang zumindest eines
Teils des stromführenden Kanals zwischen dem Kontakt der ersten Elektrode mit der Halbleiterschicht
und dem Kontakt der zweiten Elektrode mit der Halbleiterschicht erstreckt.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Film hohen spezifischen Widerstandes aus Siliciummonoxyd, Siliciumdioxyd,
Kalziumfluorid, Zinksulfid oder Magnesiumoxyd besteht.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Halbleiterschicht auf einem isolierenden
Substrat angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Film hohen spezifischen Widerstandes
sich auf der vom Substrat abgewandten Seite der Halbleiterschicht befindet.
4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Elektroden metallisch sind, und daß die erste Elektrode mit der Halbleiterschicht einen
ohmschen Kontakt und die zweite Elektrode mit der Halbleiterschicht einen Sperrschichtkontakt
bildet.
5. Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Elektroden metallisch
sind und mit der Halbleiterschicht einen ohmschen Kontakt bilden.
6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
Film hohen spezifischen Widerstands weniger als 2 Mikron dick ist.
7. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Halbleiterschicht ungefähr 0,005 bis 25 Mikron und der Film hohen spezifischen Widerstands
ungefähr 0,005 bis 1 Mikron dick ist, und daß die beiden Elektroden einen Abstand von ungefähr
0,1 bis 250 Mikron haben und auf gegenüberliegenden Flächen der Halbleiterschicht angeordnet
sind.
8. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektroden
auf einer Seite des Substrats angeordnet sind, daß der Film hohen spezifischen Widerstandes auf
einer der Elektroden angeordnet ist, und daß die Schicht aus kristallinem Halbleitermaterial den
Film hohen spezifischen Widerstandes, einen Teil beider Elektroden und den Trennspalt zwischen
den beiden Elektroden überdeckt.
9. Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der benachbarten
Randzonen der auf gegenüberliegenden Flächen der Halbleiterschicht angebrachten Elektroden
gleich der Dicke der dazwischenliegenden Halbleiterschicht und des Filmes hohen spezifischen
Widerstandes ist.
10. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Elektrode auf einem Teil des Fumes hohen spezifischen Widerstandes, einem Teil der frei
liegenden Oberfläche der Halbleiterschicht und auf der einen Fläche des Substrats angeordnet ist,
derart, daß eine einzige, beide Seiten der Halbleiterschicht umgreifende Elektrode gebildet wird.
11. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem zweiten Teil des
Filmes hohen spezifischen Widerstandes eine dritte Elektrode angebracht ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen copy
009 513/1U
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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