DE1690068C3 - Magnetisch steuerbares Halbleiterbauelement - Google Patents
Magnetisch steuerbares HalbleiterbauelementInfo
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- H01L29/82—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of the magnetic field applied to the device
Description
Die Erfindung betrifft ein magnetisch steuerbares Halbleiterbauelement mit einem Halbieiterkorpei
von länglicher Gestall und mit einer kleinen Dutie
rungskonzcntration, der zwei mit je einer Ohmschi ;
Kontaktelektrode versehene, in Längsrichtung dv Halbleiterkörper einen Absland aufweisende Zonen
zueinander entgegengesetzten Lfiitungstyps cntlv'i,
bei dem der Teil des Halbleiterkörpers zwischen die
^n zwei Zonen einen Bereich mit gegenüber dem verbleibenden Teil erhöhter Ladungsträgerrekornbina
tion aufweist, bei dem ein Magnetfeld den Halbleiterkörper senkrecht zu dessen Längsrichtung durchsetzt
und bei dem ein elektrischer Strom den Halbleiter
körper in dessen Längsrichtung und in bezug auf die
Zonenanordnung längs des Halbleiterkörpers in
Flußrichtung durchfließt, so daß das Magnetfeld den
Stromweg dieses elektrischen Stromes beeinflußt.
Ein magnetisch steuerbares Halbleiterbauelement
dieser Art ist aus der Zeitschrift »Proceedungs of the IRE« Bd. 50 (1962) Nr. 12, Seiten 2428 bis 2435
bekannt.
Dieses bekannte, auch als »Madistor« bezeichnete, magnetisch steuerbare Halbleiterbauelement (vgl.
z.B. auch die Zeitschrift »radio und fernsehen« 12, 1963 Heft 17, Seiten 521 bis 523) arbeitet mit magnetischer
Ablenkung des durch starke Injektion von Ladungsträgern hervorgerufenen Mikroplasmas. Das
Mikroplasma stellt eine Anhäufung von Ladungsträ-
gern im Halbleiterkörper dar, das zu einer erheblicher Leitfähigkeit des Halbleiterkörpers führt. Die Leitfähigkeit
kann durch das Magnetfeld beeinflußt werden das die Ladungsträger auf ihrem Weg zwischen der
Zonen zueinander entgegengesetzten Leitungstyp!
ablenkt und in den Bereich erhöhter Ladungsträger rekombination zwingt, was zu einer Verarmung ai
Ladungsträgern führt. Bei dem bekannten Halbleiter bauelement wird die erhöhte Ladungsträgerrekombi
nation an der Überfläche des Halbleiterkörpers für die Herabsetzung der Ladungsträgerkonzentration
ausgenutzt. Dabei besteht ein Nachteil-darin, daß auf
Grund des um den gesamten Halbleiterkörper herum vorhandenen Bereiches erhöhter Ladungsträgerrekombination
das Magnetfeld einer Richtung und das Magnetfeld der dazu umgekehrten Richtung keine
unterschiedliche Wirkung auf den Stromfluß zeigt. Das bekannte magnetisch steuerbare Halbleiterbauelement
ist daher für viele Schaltzwecke nicht geeignet. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin,
daß für die beschriebene Funktion äußerst liefe Arbeistemperaturen von etwa —200° C erfo'rderlich
sind. Das Halbleiterbauelement kann deshalb nur mit einer umfangreichen Kühlapparatur betrieben wer- *5
den. was seinen Einsatz auf Sonderfälle beschränkt.
Es ist weiter bekannt (»Zeitschrift für Naturforschung« Band 8a 1953 Nr. 11, Seiten 681 bis 686)
einen eigenleitenden Germaniumkristall von länglieher Gestalt auf beiden Stirnseiten mit aufgelöteten
Flächenclektroden zu versehen und seine freien Oberflächen zur Veränderung der Ladungsträgerrekombination
zu behandeln. Bei diesem Halbleiterbauelement wird an die Flächenekktroden eine Spannung
angelegt und senkrecht zur Längsrichtung des Germaniumkristalls ein Magnetfeld einwirken 'assen.
Es ist möglich, die einander in Magnetfeldrichtung gegenüberliegenden Flächen des Halbleiterkörpers einer
ungleichartigen Oberflächenbehandlung zu ur·- terwerfen, indem man die eine der Flächen zur
Verminderung der Rekombination chemisch ätzt und die gegenüberliegende Fläche zur Steigerung dir Rekombination
sundstrahlt. Hier sind also Bereiche erhöhter bzw. verminderter Ladungsträgerrekombination
asymmetrisch in bezug auf die Mittelachse des elektrischen Stromes in Längsrichtung des eigenleiicndcn
Halbleiterkörpers angeordnet. Da keine Ladungsträgerinjcktion
in den Eigenhalbleiter erfolgt, ist die Empfindlichkeit dieses bekannten magnetisch
steuerbaren HalbleitcrbauelcmcMes gering, und es sind insbesondere Feldstärken von etwa 10 000 Gauß
für seine Steuerung erforderlich. Dadurch ist seine Anwendbarkeit stark eingeschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magneiisch
steuerbares Halbleiterbauelement so auszubilden, daß mit relativ kleinen Feldstärken von etwa
1 Kilogauß steuerbare Strom-Spannungs-Kennlinien erhallen werden, die den von Flächentransistoren bekannten
flachen Kennlinienverlauf unter der Magnetfeldeinwirkung behalten.
Diese Aufjialu· wild erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der Halbleiterkörper in einem Abstand senkrecht zur Längsrichtung des Halbleiterkörpers voneinander
entfernt angeordnete zwei mit je einer Ohmschen Kontaktelektrode versehene Zonen des
gleichen, ersten Leitungstyps aufweist, zwischen denen sich ein Teil des Halbleiterkörpers kleiner Dotierungskonzentration
befindet, daß der Halbleiterkörper in einem Abstand in Längsrichtung des Halbleiterkörpers
von diesen zwei Zonen des gleichen, ersten Leitungstyps weiter eine mit einer Ohmschen Kontaktelektrode
versehene Zone des zu dem ersten entgegengesetzten, zweiten Leitungstyps aufweist, daß
der Abstand zwischen jeder der zwei Zonen des gleichen,
ersten Leitungstyps einerseits und der Zone des entgegengesetzten, zweiten Leitungstyps andererseits
größer als die Summe der Diffusionslängen der Elektronen und der Löcher in den Zonen des ersten Leitungstyps
bzw. in der Zone des zweiten Leitungstyps ist, daß zwischen der Elektrode an der einen der zwei
Zonen des ersten Leitungstyps und der Elektrode an der Zone des zweiten Leitungstyps eine erste Spannungsquelle
angeschlossen ist, die in dem Halbleiterkörper den elektrischen Strom in dessen Längsrichtung
erzeugt und aufrechterhält, und zwischen der Elektrode an dieser einen Zone des ersten Leitungstyps
ein eine zweite. Spannungsquelle enthaltender Ausgangskreis angeschlossen ist, die den einen der
zwei Übergänge zwischen den zwei Zonen des ersten Leitungstyps und dem zwischen diesen befindlichen
Teil des Halbleiterkörpers niedriger Dotierungskonzentraiion
in Flußrichtung und den anderen dieser zwei Übergänge in Sperrichtung beansprucht, daß der
Bereich erhöhter Ladungsträgerrekombination eine in Längsrichtung des Halbleiterkörpers langgestreckte
Gestalt aufweist und an der Oberfläche des Halbleiterkörpers bzw. an diese Oberfläche angrenzend
asymmetrisch in bezug auf die Mittelachse des elektrischen Stromes in Längsrichtung des Halbleiterkörper
angeordnet ist, und daß das den Halbleiterkörper senkrecht zu dessen Längsrichtung durchsetzende
Magnetfeld eine solche Richtung aufweist, daß es auch senkrecht zu derjenigen Ebene durch die Mittelachse
des elektrischen Stromes in Längsrichtung des Halbleiterkörpers geht, in der die Mittelachse in Längsrichtung
des langgestreckten Bereiches erhöhter Ladungsträgerrekombination liegt.
Bei einer derartigen Ausbildung des Halbleiterbauelementes wird die Art der erzielten Kennlinie
durch die im csgcnleitenden Halbleiterkörper im Abstand voneinander vorgesehenen Zonen des gleichen
Leitungstyps bestimmt, während die Lage der Kennlinien mit hoher Empfindlichkeit durch das Magnetfeld
gesteuert werden kann, wofür Feldstärken von weniger als 1 Kilogauß genügen. Man erhält so ein einfach
aufgebautes Halbleiterbauelement, das für eine Vielzahl von praktischen-Anwendungen gut geeignet ist,
bei denen eine einfache Umschaltung zwischen verschiedenen Leitfähigkeitszusländen erwünscht ist. Bei
den beiden Zonen des gleichen, ersten Leitungstyps kann es sich dabei nach Belieben und Bedarf um n-leitendc
oder p-leitende Zonen handeln, wobei dann lediglich die Zone des /weiten Leitungstyps den jeweils
entgegengesetzten Leitungstyp aufweisen muß. Der Bereich erhöhter Ladungsträgerrekombination kann
durch das Eindiffundieren von Rekombinationszentren bildenden Stoffen, wie Silber, Kupfer, Gold,
Zink, Mangan, Eisen, Nickel oder Platin erzielt werden, aber auch durch eine mechanische Bearbeitung
wie Polieren, Schleifen, Aufrauhen oder Ätzen. Gegenüber herkömmlichen Hall-Halbleiterbauelementen
ist die Empfindlichkeit sogar um mehrere Größenordnungen angehoben.
Ausfuhrlingsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 vergrößert eine perspektivische Ansicht eines
Ausführungsbeispiels eines magnetisch steuerbaren Halbleiterbauelements,
Fig. 2 eine symbolische Darstellung des Halbleiterbauelementes
von Fig. 1,
Fig. 3 eine Schaltung mit dem Halbleiterbauelement von Fig. 1,
Fig. 4 und 5 Kennlinien des Halbleiterbauclementes
von Fig. 1,
Fi g. 6 eine F i g. 1 ähnliche Ansicht einer weiteren
Ausführungsform,
Fig. 7 eine Fig. 2 ähnliche Darstellung für die Ausführungsform nach Fig. 6 und
Fig. 8 AbisH Herstellungsstufen eines Halbleiterbauelemetttes
gemäß einem Verfahren zur Herstellung von Planarhalbleiterbauelementen.
Fig. 1 zeigt rvvischen zwei der Erzeugung eines
Magnetfeldes dienenden Polstücken 91 und 92 einen Halbleiterkörper 201 von parallelepipedischer Gestalt.
Der Halbleiterkörper 201 weist in seiner Mitte einen eigenleitenden Teil 202 auf. Der Begriff »Eigenleitung«
sol! liier bedeuten, daß im thermischen
Gleichgewicht Elektronen und Löcher in einer Konzentration gleicher Größenordnung vorhanden sind.
Die Konzentration der Elektronen soll höchstens das Zehnfache der Löcherkonzentration betragen und
umgekehrt. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn sich die Konzentration der Elektronen und der
Löcher gut nahekommen. Die Konzentration der Elektronen und Löcher im Halbleiterkörper 201 wird
derart aufeinander abgestimmt, daß der Hall-Effekt möglichst gering ist. wodurch die Steuerharkeit des
Halbleiterbauelementes durch Magnetfelder geringer Feldstärken verbessert wird.
Der eigenleitende Teil 202 des Halbleiterkötpers 201 liegt zwischen Zonen 203 und 204 entgegengesetzten
Leitfähigkeitstyps. Die Zone 203 ist p-leitend, die Zone 204 ist η-leitend. Zwischen den Zonen 203
uiiJ 204 ist an der Oberfläche des Halbleiterkörper
20i ein Mereich 205 erhöhter J.adungsträgerrekomb»-
nation ausgebildet Uiid zwar nur auf einer Seite 210
civ „lgenleitcnden Icils 202 des Halb'.eiterkörpers
201. Der Hereich 205 erhöhter Ladungsträgerrekombination wird dadurch erreicht, daß man in die Seite
210 des eigenlcitenden Teils 202 des Halbleiterkörpers
201 einen Rekombinationszentren bildenden Stoff, wie Silber, Kupfer. Gold, Zink, Mangan, Eisen,
Nickel oder Platin eindiffundier<-n läßt. Stati dessen
kann man auch diie Oberfläche 210a der Seite 210
durch Polieren. Schleifen, Aufrauhen oder Ätzen behapdeln. Die der Oberfläche 210a gegenüberliegende
Oberfläche 210b des eigcr.!eitenden Teils 202 des Halbleiterkörper 201 bleibt unbehandelt.
Die η-leitende Zone 204 ist an der Oberfläche 210a des Halbleiterkörpers ausgebildet, die den Bereich
205 erhöhter Ladungsträgerrekombination aufweist. Von dieser Zone 204 durch einen ebenfalls eigenleitenden
Teil 211 des Halbleiterkörpers 201 getrennt ist an der gegenüberliegenden Oberfläche 210b eine
weitere Zone 214 ausgebildet, die im Leitungstyp mit der Zone 204 übereinstimmt, also ebenfalls n-leitend
ist. Die beiden η-leitenden Zonen 204 und 214 bilden mit dem eigenleitenden Teil 202 bzw. 211 des Halbleiterkörpers
201 zwei Übergänge Jl und 72, die einen Abstand d voneinander haben.
Im Gegensatz zu den Zonen 204 und 214 ist die p-leitende Zone 203 am anderen Ende des Halbleiterkörpers
201 über die ganze Endfläche des Halbleiterkörpers 201 erstreckt. Die p-leitende Zone 203 ist
mit einer Elektrode 215a versehen. Ebenso sind die η-leitende Zone 204 mit einer Elektrode 215b und
die η-leitende Zone 214 mit einer Elektrode 215c versehen. Diese η-leitenden Zonen 204 und 214 werden
in dem Halbleiterkörper 201 durch Legieren, Diffusion, Epitaxie erzeugt. Man verwendet zum Legieren
beispielsweise eine Antimon-Zinn-Legierung.
In dem auf die beschriebene Weise aufgebauten
Halbleiterbauelement 216 bilden die η-leitende Zone 204, der eigenleitende Teil 211 und die n-leitende
Zone 214 eine n-i-n-Zonenfolge, bei der die Zone 204 eine Emitterzone darstellt, die Zone 214 eine
Kollektorzone und die eigenleitenden Teile 202 und 211 die Basiszone. Entsprechend ist der Übergang Jl
ein Emitterübergang und der Übergang JI ein Kollektorübergang.
Zusätzlich weist das Halbleiterbauelement 216 beidseits des eigenleitenden Teiles 202
ίο des Halbleiterkörpers 201 die Zonen entgegengesetzten
Leitungstyps, nämlich an der einen Endfläche die Zone 203 und an der anderen Endfläche die Zonen
204 und 214 auf. Diese Zonen haoen einen Abstand voneinander, der größer ist als die Summe der Diffusionslänge
der Elektronen und der Löcher in den Zonen des einen bzw. des anderen 1 eitungstyps. Die
p-leitende Zone 203 ist beispielsweise mittels einer Legierung aus Indium und Gallium erzeugt. Von den
Zonen 203 bzw. 204 und 214 entgegengesetzten Leitungstyps aus werden Ladungsträger in den eigenleitenden
Teil 202 des Halbleiterkörpers 201 injiziert, indem man ein positives Potential an die Elektrode
215a und ein negatives Potential an die Elektrode 21Sb anlegt. Dadurch wird ein erheblicher Stromfluß
durch den eigenleitenden Teil 202 erzielt. Dieser Siromfl'iß kann durch ein über die Polstücke 91 und
92 angelegtes Magnetfeld beeinflußt werden, .veil ein derartiges Magnetfeld die Ladungsträger in die Nähe
des Bereiches erhöhter Ladungsträgerrekombination hin ablenkt oder bei umgekehrter Polungsrichtung des
Magnetfeldes von diesem Bereich sogar abhalten. Das Halbleiterbauelement 216 stellt also die Kombination
eines Transistors mit einem magnetisch beeinflußbaren Halbleiter bauelement dar.
Fig. 2 zeigt eine symbolische Darstellung des Halbleiterbauelements 216 mit seinen oben bereits
erläuterten Elektroden 215a, 215b und 215r, wobei die asymmetrische Anordnung ties Bereiches erhöhter
Ladungsträgerrckombinatinp an einer Längsseite des
Halbleiterbauelementes 216 wie ersichtlich angedeutet ist.
Fig. 3 zeigt die Schaltung des Halbleiterbauclemcntes
216 sowie seine Beeinflussung durch Magnetfelder H. Das Magnetfeld HA soll dabei eine FeIdrichtung
senkrecht zur Ebene der Fig. 3 und in diese hinein haben, während das Magnetfeld — HA die ent
gegengesetzle Feldrichtung hat. An das Halbleiterbauelement
216 sind zwei GIf hspannungsqueüen
angelegt: So ist zwischen die Basiselektrode 2\Sa und
die Emitterelektrode 215b eine Spannungsquelle Vab
angeschlossen, zwischen die Kollektor- und die Emitterelektrode 215c bzw. 215b eine Spannungsquelle
Vbc.
Es sollen nun die elektrischen Eigenschaften des Haltleiterbauelementes 216 beschrieben werden, wie
sie sich bei einer Schaltung des Halbleiterbauelementes gemäß Fig. 3 ergeben.
F i g. 4 zeigt die Abhängigkeit des an der Basiselektrode
215a auftretenden Stromes lab von der zwisehen Kollektor und Emitterelektrode des Transistorhalbletterelements
216 angelegten Spannung Vbc. Diese beiden Größen hängen ohne Einwirkung eines
Magnetfeldes gemäß der in Fig. 4 gezeigten Kennlinie 217 zusammen. Ist das Halbleiterbauelement 216
einem Magnetfeld HA von solcher Richtung unterworfen,
daß die durch den eigenleitenden Bereich 202 des Halbleiterkörpers 201 fließenden Ladungsträger
vom Bereich 205 erhöhter Ladungsträgern
tion weggelenkt werden, so erhält man die Kennlinie
218. Steht das Halbleiterbauelement 216 andererseits unter Einwirkung eines Magnetfeldes — HA von entgegengesetzter
Richtung, so erhält man die Kennlinie 219.
Fig. 5 zeigt den Zusammenhang des zwischen den
Elektroden 2156 und215edes Hälbleiterbauelemenles
216 fließenden Stromes/ibe und der Spannung Vbc
der zwischen diesen Elektroden angeschlossenen zweiten Spannungsquelle. Die Kennlinie 220 von
Fig. 5 gibt den Zusammenhang der beiden Größen ohne die Einwirkung eines Magnetfeldes. Die Kennlinien
220a bzw. 220a' sind die Kennlinien, die man bei Einwirkung von einander entgegengesetzt gerichteten
Magnetfeldern HA bzw. ~HA erhalt. Dabei
handelt es sich jeweils um Slirom-Spannungs-Kennlinien, die bei sich veränderndem Strom lab erhalten
werden. Die Kennlinie 220' gilt fur den Fall, daß der Strom lab gleich Null gemacht wird.
Den Fig. 4 und 5 kann entnommen werden, daß
die Eigenschaften des Halblleiterbauelementes 216, die aus den Kennlinien entnehmbar sind, auf einfache
Weise mit Hilfe eines Magnetfeldes verändert werden können. Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß der
für einen Transistor eigentümliche flache Kennlinienverlauf gemäß F i g. 5 bei der Veränderung der Kennlinien
unter Einfluß von Magnetfeldern erhalten bleibt, was für die Anwendungen des Halbleiterbauelements
von großer praktischer Bedeutung ist.
Fig. ft zeigt eine andere Ausführungsform eines Halbleiterbauelemcntes 216, bei dem an Stelle eines
n-i-n-Transistors, wie bei Fig. 1, nunmehr ein p-i-p-Transistor
verwendet wird. Hierfür ist gegenüber einer erst?n p-lcitenden Zone 203 eine zweite solche
Zone 213 vorgesehen, zwischen die sich wieder der Teil 211 des eigenleitenden Teiles 202 des Halbleiterkörpers
201 erstreckt. Mit dem eigenleitenden Teil entstehen so wieder Übergänge JV und 72', die einen
Abstand d voneinander haben. Die Übergänge Jl' und 72' stellen Emitter- und KoIlektor-iJbergänge
dar, da der eigenleitende Teil 202 als Basiszone, die p-Ieitcnde Zone 203 als Emitterzone und die p-leitende
Zone 213 als Kollektorzone dient.
Fig. 7 zeigt das Halbleiterbauelement 216 von
Fig. 6 in einer Fig. 2 entsprechenden symbolischen Darstellung. Fig. 1 und Fig. 5 zeigen Halbleiterbauelemente
216, bei denen die Zonen 203, 213 bzw. 204, 214 an den zwei Enden eines Halbleiterkörpers
201 ausgebildet sind. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, das Halbleiterbauelement 216 nach einem
Verfahren zur Herstellung von Planarhalbleiterbauelementen
herzustellen, wobei dann sämtliche Zonen von ein und derselben Oberfläche des Halbleiterkörpers
aus in diesem ausgebildet sind.
F i g. 8 dient der Erläuterung der Herstellung eines Halbleiterbauelementes mit den beschriebenen Eigenschaften
nach einem Planarverfahren. Man beginnt mit der Herstellungeines Halbleiterkörpers 201.
Er besteht aus Silizium, in das ausreichende Mengen von Ladungsträger injiziert werden können und das
eine kleine Dotierungskonzentration hat. Diese soll derart niedrig sein, daß der Halbleiterkörper als eigenleitender
Teil dienen kann. Der Halbleiterkörper , 201 ist auf seiner gesamten Oberfläche von einer Isolierschicht
221 aus SiO2 überzogen. Diese kann man
durch thermische Zersetzung, Aufdampfen, Oberflächenoxydation erhalten. Von einer Oberfläche 210a
des Halbleiterkörper 201 her wird sodann ein Teil der Isolierschicht 221 durch Photoätzung entfernt unc
auf diese Weise ein Fenster 221a ausgebildet. Durcl das Fenster 221 α wird in den Halbleiterkörper 20]
ein Störstoff eindiffundiert, der beispielsweise einer p-Leitungstyp hervorruft, selbstverständlich abei
auch den entgegengesetzten Leitungstyp hervorrufer kann; Man erhält so eine Zone ,214. ■·die beim fertiger
Halbleiterbauelement als Köiicktorzone eines Transistors dient. Durch die Wärmebehandlung, die für du
ίο Diffusion beim Herstellen der Zone 214 erfordernd
ist, wird das Fenster 221a von einer neuen Isolierschicht 221' abgedeckt. Die Isolierschicht 221' wire
anschließend durch neuerliche Pholoätzung teilweise entfernt, so daß ein Fenster 221 b entsteht. Durch da;
Fenster 221/) hindurch wird in die zuvor hergestellte Ze>ne 214 ein Störstoff entgegengesetzten Leitungs
typs eindiffundiert. Die Dotierungskonzentration de; dabei entstehenden Gebiets 202' wird sehr klein ge
wählt. Das sich anschließende, ebenfalls von der Diffusion erfaßte Gebiet 202" des Halbleiterkörpers 201
ist eigenleitend. Während des Diffusionsvorgange! entsteht auf dem Gebiet 202' eine weitere Isolier
schicht 221". Diese wird neuerlich durch Photeiätzunj
teilweise entfernt, worauf durch das entstehende Fen· ster ein Stc>rstoff des ersten, bei der Herstellung dei
Zone 214 verwendeten Leitungstyps in das Gobic' 202' eindiffundiert wird, wodurch man eine Zone 204
eines mit demjenigen der Zone 214 übereinstimmenden Leitungstyps erhält. Die Zone 204 dient im ferti
gen Halbleiterbauelement als Emitterzone des Tran sistors. Beim Diffusionsveirgang schließt sich das füi
die Herstellung der Zone 204 erforderliche Fenstei erneut mit einer Isolierschicht ab. Auf eine mit dei
Herstellung der Zonen 204 und 214 übereinstimmende Weise könnten selbstverständlich auch Zoner
203 bzw. 213 hergestellt werden.
Anschließend wird an einer anderen Stelle des Oberfläche 210a des Halbleiterkörpers 201 die Iso
lierschichl 221 durch Photoätzung entfernt und durch
das entstehende Fenster hindurch zur Herstellung einer Zone 203 ein Störstoff eindiffundiert. Selbstverständlich
kann die Zone 203 auch vor der Einbringung der Zonen 214, 204 und des Gebiets 202' oder gleichzeitig
mit der Ausbildung des Gebiets 202' in der
Halbleiterkörper 201 eingebracht werden. Ferner isl darauf hinzuweisen, daß die ausgebildeten Zonen der
jeweils in der Figur angedeuteten Leitungstyp haber müssen, wobei entweder für jede der Zonen der voi
der Klammer angegebene Leitungstyp oder für jede
der Zonen der in der Klammer angegebene Leitungstyp erforderlich ist.
Schließlich wird die Isolierschicht 221 auf dei Oberfläche 210a des Halbleiterkörpers,201 oder aul
der ihr gegenüberliegenden Oberfläche 210fc teil-
weise entfernt, um den Bereich 205 erhöhter Ladungsträgerrekombination
auszubilden. Man erhält se ein Halbleiterbauelement 216 mit einem Transistoi
aus den Zonen 204, 214 und dem Gebiet 202' unc einem die magnetische Steuerbarkeit des Halbleiter-
bauelementes 216 ermöglichenden Abschnitt aus dem eigenleitendenTeil 202 des Halbleiterkörpers 201, sowie
den Zonen 203, 204 und dem Gebiet 202'. Die Steuerung wird durch ein Magnetfeld erzielt, desser
durch Hb bzw. — Hb angedeutete Feldrichtung senk-
recht zur Ebene von Fig. 8h stehen.
Bei einem auf diese Weise hergestellten Halbleiterbauelement 216 liegen sämtliche Zonen an der gleichen
Oberfläche 210 an dem Halbleiterkörper 201.
409621/201
Die Zonen können deshalb nach teilweisem Entfernen der Isolierschicht 221 leicht mit Ohmschen Kontaktelektroden
222a, 222h bzw. 222c versehen werden. Über die Ohmschen Kontaktelektrodcn 222a, 222b
und 222c können die Elektrodenanschlüsse 215a, 215b, 215c mit den jeweiligen Zonen 203, 204 bzw.
215 in Verbindung stehen. Da sämtliche Elektroden auf der gleichen Seite des Halbleiterkörpers 201 auszubilden
sind, können die Elektroden etwa durch Aufdampfen hergestellt werden. Der Herstellungsvorgang
ist somit erleichtert. Gleichzeitig ist aber auch wie bei allen Planarhalbleiterbauelementen die Spannungsfestigkeit
verbessert, da sämtliche Übergänge von der Isolierschicht 221 abgedeckt sind.
Beim oben beschriebenen Herstellungsverfahren wurde der Bereich 205 erhöhter Ladungsträgerrekombination
nach den Zonen 203, 204 und 214 aus-
10
gebildet. Selbstverständlich kann er aber auch bereits vorder Herstellung dieser Zonen ausgebildet werden,
Als Halbleiterkörper kann außer einem Siliziumkörper auch ein Germanium körper oder ein Körper aus
einer intermetallischen Verbindung dienen. Die Gestalt des Halbleiterkörpers 201 kann die eines rechtwinkligen
Parallelepipeds'sein. Der Querschnitt kann aber auch andere Formen haben, beispielsweise diejenige
eines Trapezes. Der Bereich 205 erhöhter Ladungsträgerrckombination
kann durch Einbringen von Störsloffen erzielt werden, die als Rekombinationszentren
dienen. Statt dessen kann der Bereich erhöhter Ladungsträgerrekombination aber auch
durch Aufrauhen der Oberfläche erzielt sein. Man kann dazu Schleifmittel, beispielsweise Siliziumcarbid
benutzen. Auch kann das Aufrauhen zusammen mit dem Einbringen von Störstoffen erfolgen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
. T.
Ί :
Claims (4)
1. Magnetisch steuerbares Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper von länglicher
Gestalt und mit einer kleinen Dotierungskonzentration, der zwei mit je einer Ohmschen Kontaktelektrode
versehene, in Längsrichtung des Halbleiterkörpers einen Abstand aufweisende Zonen
zueinander entgegengesetzten Leitungstyps enthält; bei dem der Teil des Halbleiterkörpers zwischen
diesen zwei Zonen einen Bereich mit gegenüber dem verbleibenden Teil erhöhter Ladungsträgerrekombination
aufweist, oei dem ein Magnetfeld den Halbleiterkörper senkrecht zu dessen
Längsrichtung durchsetzt, und bei dem ein elektrischer Strom den Halbleiterkörper in dessen
Längsrichtung und in bezug auf die Zonenanordnung längs des Halbleiterkörpers in Flußrichtung
durchfließt, so daß das Magnetfeld den Stromweg dieses elektrischen Stromes beeinflußt, dadurch
gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (201) in einem Abstand (d) senkrecht
zur Längsrichtung des Halbleiterkörpers (201) voneinander entfernt angeordnete zwei mit je einer
Ohmschen Kontaktelektrode versehene Zonen (203, 213 bzw. 204, 214) des gleichen, ersten
Leitungstyps aufweist, zwischen denen sich ein Teil (211) des Halbleiterkörpers kleiner Dotierungskonzentration
befindet, daß der Halbleiterkörper (201) in einem Abstand in Längsrichtung des Halbleiterkörpern (201) von diesen zwei Zonen
(203, 213 bzw. 204, 214) des gleichen, ersten Leitungstyps weiter eine mit iiner Ohmschen
Kontaktelektrode versehci.e Zone (204 bzw. 203)
des zu dem ersten entgegengesetzten, zweiten Leitungstyps aufweist, daß der Abstand zwischen jeder
der zwei Zonen (2Ö3, 213 bzw. 204, 214) des
gleichen ersten Leitungstyps einerseits und der Zone (2C4 bzw. 203) des entgegengesetzten,
zweiten Leitungstyps andererseits größer als die Summe der Diffusionslänge der Elektronen und
der Löcher in den Zonen des ersten Leitungstyps bzw. in der Zone des zweiten Leitungstyps ist, daß
zwischen der Elektrode (215£>) an der einen der zwei Zonen des ersten Leitungstyps und der Elektrode
(215a) an der Zone des zweiten Leitungstyps eine erste Spannungsquelle (Vab) angeschlossen
ist, die in dem Halbleiterkörper (201) den elektrischen Strom in dessen Längsrichtung
erzeugt und aufrechterhält, und zwischen der Elektrode (215b) an dieser einen Zone des ersten
Leitungstyps und der Elektrode (215c) an der anderen Zone des ersten Leitungstyps ein eine zweite
Spannungsquelle (Vbc) enthaltender Ausgangskreis angeschlossen ist, die den einen der zwei
Übergänge (71, J2) zwischen den zwei Zonen (203, 213 bzw. 204, 214) des ersten Leitungstyps
Und dem zwischen diesem befindlichen Teil des Halbleiterkörpers niedriger Dotierungskonzentration
in Flußrichtung und den anderen dieser zwei Übergänge in Sperrichtung beansprucht, daß
der Bereich (205) erhöhter Ladungsträgerrekomjjination
eine in Längsrichtung des Halbleiterkör-.' pers (2Oi) langgestre~!'la Gestalt aufweist und an
der Oberfläche des Halbleiterkörpers (201) bzw. • an diese Oberfläche angrenzend asymmetrisch in
bezug auf die Mittelachse des elektrischen Stromes in Längsrichtung des Halbleiterkörpers (201) anordnetist,
und daß das den Hammerkörper f-on senkrecht tu dessen Längsrichtung durchefzende
Magnetfeld («) eine solche Richtung aufweist daß ^s auch senkrecht zu derjenigen
Ebene durch die Mittelachse des elektrischen St4meS1n Längsrichtung des Halbleiterkörper*
(2OD steht in der die Mittelachse in LangsnchfungdeSnggestrecktenBereiches
(205) erhöhter Ladungsträgerrekombination liegt.
2 Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte Bereich
(205) erhöhter Ladungstragerrekomb.na-EtlSin
den Halbleiterkörper (201)ei η diffundierte
Rekombinationszentren b.ldende Stoffe erzeuet ist die aus Silber, Kupfer, Gold Zink,
Mangln Eisen, Nickel oder Platin bestehen.
3 Ha bleiterbauelement nach Anspruch !,dadurch
gekennzeichnet, daß der langgestreckte Bereich i205) erhöhter Ladungstragerrekomb.na-
durch Polieren, Schleifen Aufrauhen oder
Ätzendes Halbleiterkörpers (201) ausgebildet ,st.
4 Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Zonen (203,
213 bzw. 204, 214) des gleichen ersten Leitungstyps η-leitend sind.
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |