DE2036847A1 - Junction field effect transistor - Google Patents
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Description
Sperrschicht-Feldeffekt-Transistor Die Erfindung betrifft eine Haibleitervorrichtung und insbesondere einen Sperrschicht-Feldeffekt-Transistor, der im folgenden abgekürzt auch als "FEX" bezeichnet ist. Junction Field Effect Transistor The invention relates to a semiconductor device and in particular a junction field effect transistor, hereinafter abbreviated is also referred to as "FEX".
Big. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt eines bekannten FET mit Schottky-Sperrschicht-Gate. Am gekennzeichaenden Teil der Hauptfläche 12 des Halbleitersubstrats 11 ist durch Diffusion oder durch Wachstum aus der Dampfphase ein gering verunreinigter Bereich 13 ausgebildet, dessen n-Leitfähigkeit der des Substrats 11 entgegengesetzt ist, das einen hohen spezifischen Widerstand aufweist, um so einen pn-tIbergang an der Grenze zwischen dem n-Bereich 13 und dem Substrat 11 zu bilden. An den Teilen der Hauptfläche 12 des Substrats 11, die gegen beide Seiten des n-Bereichs 13 gerichtet sind, ist ein Source- und ein Drain-Bereich 15 bzw. 16 ausgebildet, die beide hohe Verunreinigungskonzentration aufweisen und n+-leitend sind, so daß pn+-Ubergänge 17 bzw. 18 an den durch den Source Bereich 15 und den Drain-Bereich 16 mit dem Substrat 11 gebildeten Grenzen bestehen. Auf dem n-leitenden Bereich 13 ist eine beispielsweise durch Niederschlag aufgebrachte Gate-Elektrode 19 aufgesetzt, so daß eine Schottky-Sperrschicht gebildet ist. An den Oberflächen des Source- und des I?rain-Bereicbsl5 bzw. 16 sind Source- und Drain-Elektroden 20 und 21 aus Metall befestigt (ohmscher Kontakt). Bezugszeichen 22 in Figur 1 kennzeichnet eine isolierende Schicht, die beispielsweise aus Siliciumdioxid (SiO2) besteht.Big. 1 of the accompanying drawings shows in a schematic representation Fig. 3 is a longitudinal section of a known Schottky barrier gate FET. At the marked Part of the main surface 12 of the semiconductor substrate 11 is by diffusion or by Growth from the vapor phase formed a slightly contaminated area 13, the n-conductivity is opposite to that of the substrate 11, which has a high specific Has resistance, so as to have a pn transition at the boundary between the n-area 13 and the substrate 11 to form. On the parts of the main surface 12 of the substrate 11, which are directed against both sides of the n region 13, is a source and a drain region 15 and 16, respectively, are formed, both of which have high impurity concentrations have and are n + -conductive, so that pn + transitions 17 and 18 respectively that formed by the source region 15 and the drain region 16 with the substrate 11 There are limits. On the n-conductive region 13 is, for example, due to precipitation Applied gate electrode 19 placed, so that a Schottky barrier layer is formed is. On the surfaces of the source and the rain area, 5 and 16, source and drain electrodes 20 and 21 made of metal are attached (ohmic contact). Reference number 22 in Figure 1 identifies an insulating layer, for example made of silicon dioxide (SiO2) exists.
Im folgenden wird nun die Funktionsweise eines nach#dem vorstehenden aufgebauten FET beschrieben. Über die Source- und Drain-Elektroden 20 und 21 wird eine Gleichspannung vorgegebener Größer so zugeführt, daß die Source-Elektrode negative und die Drain-Elektrode positive Polarität erhält. Werden unter dieser Bedingung über die Gate- und die Source-Elektrode 19 bzw. 20 Eingangssignale zugeführt, so steuern diese Signale die Ausdehnung der Verarmungsschicht, die im Bereich des Schottky-Gates 19 auftritt, so daß der Drain-Strom moduliert wird, der einen Stromkreis vom Source-Bereich 15 über n-Bereich 13 zum Drain-Bereich 16 durchläuft, so daß sich an den Source-und Drain-Elektroden 20 bzw. 21 verstärkte Signale abziehen lassen. Um bei solchen Feldeffekt-Transistoren höchste Verstärkungsgrade und Grenzfrequenzen zu erreichen, werden diese so hergestellt, daß ihre Steilheit so stark wie möglich erhöht ist. Um dies zu erreichen, ist es enwünscht, daß der dem Drain-Strom entgegenstehende Widerstand soweit wie möglich vermindert wird. (In diesem Fall ist es auch bevorzugt die Länge L der Gate-Elektrode soweit wie möglich zu verkürzen.In the following, the functioning of a after # the preceding constructed FET described. About the source and drain electrodes 20 and 21 is a DC voltage of a predetermined size is supplied so that the source electrode is negative and the drain electrode is given positive polarity. Will be on this condition Input signals are supplied via the gate and source electrodes 19 and 20, respectively, see above these signals control the expansion of the depletion layer in the area of the Schottky gate 19 occurs so that the drain current is modulated which forms a circuit from the source region 15 passes through n-region 13 to drain region 16, so that the source and Drain electrodes 20 or 21 amplified signals. To with such field effect transistors To achieve the highest levels of amplification and cut-off frequencies, these are manufactured in such a way that that their steepness is increased as much as possible. To do this, it is desires that the resistance opposing the drain current as much as possible is decreased. (In this case, it is also preferably the length L of the gate electrode to shorten as much as possible.
Hier sind selbstverständlich im Hinblick auf die Herstellungstechnik Grenzen gesetzt).Here are of course with regard to the manufacturing technique Limits).
Bei einem anhand der Figur 1 vorstehend beschriebenen Sperrt schicht-Feldeffekt-Transistor jedoch verlangt die nach #i:# heutigen Stand der Technik mögliche Genauigkeit der Maskenausrichtung, dass die Gate-Elektrode 19 von der Source-Elektrode 20 oder der Drain-Elektrode 21 um wenigstens mehr als etwa 3#um getrennt ist, da sonst Kurzschlüsse über Gate-Elektrodc 19 und die Source-Elektrode 20 bzw. Drain-Elektrode 21 auftreten oder zu befürchten sind.In a barrier layer field effect transistor described above with reference to FIG however, it asks for #i: # current state of the art possible Mask alignment accuracy that the gate electrode 19 from the source electrode 20 or drain electrode 21 is separated by at least more than about 3 # µm because otherwise short circuits via gate electrode 19 and source electrode 20 or drain electrode 21 occur or are to be feared.
Bei dem in Figur 1 gezeigten bekannten Schottky-Gate-FET besteht der Drain-Strom-Durchgan#sbereich aus einem Material, das aus Gründen des konstruktiven Aufbaus notwendigerweise eilen relativ hohen spezifischen Widerstand aufweist, was zur Folge hat, daß die Steilheit relativ stark vermindert wird und als Folge davon sind der Verstärkungsgrad nd die Grenzfrequenz ebenfalls niedriger als es wünschenswert wäre.In the known Schottky gate FET shown in FIG Drain-current passage area made of a material which, for reasons of construction Structure necessarily have a relatively high resistivity, what has the consequence that the steepness is relatively greatly reduced and as a consequence thereof the gain and the cutoff frequency are also lower than desirable were.
Es wurden bereits Halbleitervorrichtungen hergestrilt, die nicht mit den vorerwähnten hochverunreinigten Bereichen unter den Source- und Drain-Elektroden ausgestattet sind. In Vergleich zu diesen FET-Typen weist die in Fig. 1 gezeigte Halbleitervorrichtung einen wesentlich kleineren spezifischen Widerstand auf.Semiconductor devices have been made that do not have the aforementioned highly contaminated areas under the source and drain electrodes are equipped. In comparison to these types of FETs, the one shown in FIG Semiconductor device has a much smaller specific resistance.
Aufgabe der Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile bei Sperrschicht-Feldeffekt#Transistoren zu beseitigen.The object of the invention is to overcome the disadvantages shown in the case of junction field effect transistors to eliminate.
Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Halbleitervorrichtung weist an bestimmten Teilen eines als Halbisolator aufzufassenden oder mit hohem spezifischen Widerstand ausgestatteten Halbleitersubstrat mindestens zwei Source- und Drain-Bereiche hoher Verunreinignngskonzentration in einem vorgegebenen Abstand auf und ebenso ist ein niedrig verunreinigter oder dotierter Bereich so vorgesehen, daß die beiden Enden des letztgenannten Bereichs die vorgenannten Bereiche überlagerns wodurch die Steilheit und damit der Verstärkungsgrad und die Grenzfrequenz erhöht sind.A semiconductor device formed in accordance with the invention has on certain parts of a semi-insulator or with a high degree of specificity Resistance-equipped semiconductor substrate at least two source and drain regions high impurity concentration at a given distance and also a low impurity or doped area is provided so that the two Ends of the latter area overlap the aforementioned areas through which the slope and thus the gain and the cutoff frequency are increased.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen näher beispielsweise erläutert. Es zeigt: Fig. 1 - wie bereits erwähnt - in schematischer Darstellung einen Längs schnitt eines Schottky-Gate-FET nach dem Stand der Technik; Fig. 2A - 2I in schematischer Darstellung Längsschnitte durch einen Schottky-Gate-FET gemäß einer Ausfu#hrung#form der Erfindung in verschiedenen Stufen der Herstellung; Fig. 3 - 6 zeigen ebenfalls schematisch Längsschnitte durch einen Sperrschicht-Feldeffekt-Transistor gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung; und zeigt ein0 A#i'#s-# nach Fig. 6 äquivalentes Schaltbild.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings for example explained. It shows: FIG. 1 - as already mentioned - in schematic form Representation of a longitudinal section of a Schottky gate FET according to the prior art; 2A-2I show a schematic representation of longitudinal sections through a Schottky gate FET according to one embodiment of the invention in various stages of production; FIGS. 3-6 also show schematically longitudinal sections through a junction field effect transistor according to other embodiments of the invention; and shows a 0 A # i '# s- # according to Fig. 6 equivalent circuit diagram.
Unter Bezug auf iLe Zeichnungen werden zunächst die bevorzugten Ausfürungsformen einer erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung erläutert. Im Rahmen der Erfindung bezeichnet der Ausdruck "Sperrschicht-Feldeffekt -Transistor" (Junction-FET) diejenigen Typen von Feldeffekt-Transistoren, die ein pn-Sperrschicht-Gate bzw. ein Schottky-Gate aufweisen. Die Figuren 2A bis 21 zeigen schematisch Längsschnittansichten eines Schottky-Gate-FET gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einzelnen Herstellungsstufen. Zunächst wird eine Isolierschicht 33 aus SiO2 von etwa 5000 Å Dicke durch thermische Zersetzung von Monosilan SiH4 während etwa 20 Minuten bei einer Temi)eratur von etwa 4780C auf der gesamten gereinigten Hauptfläche 32 des Substrats 31 abgeschieden oder niedergeschlagen, was einen relativ hohen spezifischen Widerstand aufweist. Dieses Substrat kann aus Silicium Si, Germanium Ge, Galliumarsenid GaAs, Galliumphosphid GaP oder Indiumarsenid InAs oder beispielsweise einem p-Typ oder i-Typ Halbisolatorsubstrat 31 bestehen, das aus Galliumarsenid GaAs hergestellt wurde (Fig. 2A). Durch bekannte Fotoätzung werden beispielsweise in vorbestimmtem Abstand Teile der isolierenden Schicht 33 entfernt, um zwei Fenster 34 und 35 (Fig. 2B) auszubilden. In diese beiden durch Ätzung ausgebildeten Fenster 34 und 35 werden bis zu einer Tiefe von etwa 2 - 4jwn n+-leitende Source- und Drain-Bereiche 36 und 37 mit hoher Verunreinigungskonzentration beispielsweise einer Trägerkonzentration von etwa 2 x 1018cm~3 eindiffundiert, die einen vom Substrat 33 unterschiedenen Beitfähigkeitstyp aufweisen. Die Diffusion erfolgt während 4 Stunden bei einer Temperatur von etwa 9500 c nach dem Geschlossen-Rohr-Verfahren, wobei beispielsweise Nischpulver aus GaS, Ga2S3 und GaAs verwendet werden. Uber der gesamten Hauptfläche 32 des Substrats 31 wird dann eine weitere isolierende Schicht 33 niedergeschlagen, die aus demselben oben beschriebenen Material besteht (Fig. 2D). Die Teile-dieser isolierenden Schicht 33, die gegen einen Teil der Flächen des Source- bzw. Drain-Bereichs 36 bzw. 37 und einen Teil der Fläche des Substrats 31 gerichtet sind, der zwischem dem Source- und Drain-Bereich liegt, wird abgeäzt, um ein Fenster 40 auszubilden (Fig. 2E).Referring first to the drawings, the preferred embodiments are discussed a semiconductor device according to the invention explained. Within the scope of the invention the term "junction field effect transistor" (junction FET) refers to those Types of field effect transistors that have a pn junction gate or a Schottky gate exhibit. Figures 2A to 21 show schematic longitudinal sectional views of a Schottky gate FET according to one embodiment of the invention in individual production stages. First, an insulating layer 33 made of SiO2 about 5000 Å thick by thermal Decomposition of monosilane SiH4 for about 20 minutes at a temperature of deposited about 4780C on the entire cleaned major surface 32 of the substrate 31 or dejected, which has a relatively high specific resistance having. This substrate can be made of silicon Si, germanium Ge, gallium arsenide GaAs, Gallium phosphide GaP or indium arsenide InAs or, for example, a p-type or i-type semi-insulator substrate 31 are made up of gallium arsenide GaAs (Fig. 2A). By known photo etching, for example, in a predetermined Distance parts of the insulating layer 33 removed to form two windows 34 and 35 (Fig. 2B). In these two windows 34 and 35 formed by etching to a depth of approximately 2-4% n + -conducting source and drain regions 36 and 37 with a high concentration of impurities, for example a carrier concentration of about 2 × 1018 cm -3 diffused, which differed from the substrate 33 Have employability type. The diffusion takes place for 4 hours at one temperature of about 9500 c according to the closed-tube method, with, for example, niche powder made of GaS, Ga2S3 and GaAs can be used. Over the entire major surface 32 of the substrate 31 another insulating layer 33 is then deposited from the same material described above (Fig. 2D). The parts-this insulating layer 33, which against part of the surfaces of the source and drain regions 36 and 37, respectively and a part of the surface of the substrate 31 are directed between the source and drain region is etched to form a window 40 (Fig. 2E).
In diesem Fenster 40 wird eine n-leitende Epitaxialschicht 41 oder ein Kanalbereich bis zu einer Dicke von etwa 0,5Jwm ausbildet, der beispielsweise eine Trägerkonzentration von etwa 1 bis 2 x 1016cm 5 aufweist. Diese Epitaxialschicht wird durch ein epitaxiales Wachstumsverfahren während etwa 4 - 5 Minuten bei einer Temperatur von etwa 750°C beispielsweise mit einer Mischlösung aus Ga und AsCl erzeugt.In this window 40 is an n-type epitaxial layer 41 or a channel area up to a thickness of about 0.5Jwm forms, which for example has a carrier concentration of about 1 to 2 x 1016cm 5. This epitaxial layer is made by an epitaxial growth process for about 4-5 minutes on a Temperature of about 750 ° C generated for example with a mixed solution of Ga and AsCl.
Auf der Oberfläche des n-leitenden Bereichs 41 als auch auf den anderen Bereichen der Hauptfläche 32 des Substrats, außer dort, wo der n-leitende Bereich 41 ausgebildet ist, wird die gleiche Art einer isolierenden Schicht 33 niedergeschlagen, wie im vorhergehenden Fall (Fig. 2G). Die Bereiche der isolierenden Schicht 33, die einen Teil der Oberfläche des n-Bcreichs 41 sowie der Source- und Drain-3ereich 36 und 37 gegenüberstehen, werden fotogeätzt, um so Fenster 43# 44 und 45 zu erzeugen (Fig. 2H).On the surface of the n-type region 41 as well as on the others Areas of the main surface 32 of the substrate, except where the n-type region 41 is formed, the same kind of insulating layer 33 is deposited, as in the previous case (Fig. 2G). The areas of the insulating layer 33, the part of the surface of the n-area 41 as well as the source and drain-3 area 36 and 37 are photoetched to create windows 43 # 44 and 45 (Fig. 2H).
Im Bereich der ausgeätzten Fenster 43, 44 und 45 werden Schottky-Sperrschichten als Gate-, Source- und Drain-Elektroden 46, 47 und 48 bis zu einer Dicke von etwa 3000 bis 5000 Å niedergeschlagen, die aus vorgeschriebenen, leitenden Metallen bestehen (Fig. 21). Damit die Herstellung eines erfindungsgemäßen Schottky-Gate-FET abgeschlossen# Ti# dieser Fall besteht das die Source- und Drain-Elektroden 47 und 48 bildende Metall beispielsweise aus Sn-Ag-oder In-Ag¢Begierung, die in der Lage sind, einen ohmschen Kontakt mit dem n-Bereich 41 zu bilden. Dieser ohmsche kontakt wird dadurch bewirkt, daß das erwähnte Metall bis zu einer Dicke von etwa 5000 Å beispielsweise durchAufdampfen oder Auf stäuben, beispielweise mittels Kathodenzerstäubung niedergeschlagen #,ird' worauf eine Wärmebehandlung des niedergeschlagenen Metalls während etwa 10 Minuten in nicht oxydierender Atmosphäre bei einer Temperatur von etwa 5000C erfolgt. Die die Schottky-Sperrschicht-Gate-Elektrode 46 bildende Metallschicht besteht beispielsweise aus Mo, Ti, Ni oder Au oder einer Schichtung daraus, die zur Bildung eines Schottky-Sperrschicht-Kontakts oder Gleichrichterkontakts mit dem n-Bereich 41 in der Lage ist. Dieses Schottky-Gate wird durch Wärmebehandlung bei einer Temperatur von weniger als 35000 erzeugt0 Weiterhin kann die erwähnte isolierende Schicht 33 nicht nur aus SiO sondern auch aus Si3#4 oder SiON oder einer Schichtung daraus bestehen0 Im folgenden wird nun die Betriebsweise eines soweit beschriebenen erfindungsgemäßen FET näher erläutert. Wie bei dem bekannten FET gemäß Fig. 1 wird über die Source- und Drain-Elektroden 47 und 48 eine Gleichspannung vorgegebener Größe so angelegt, daß die Source-Elektrode negative und die Drain-Elektrode positive Polarität annimmt. Werden unter dieser Bedingung den Gate- und Souree-Elektroden 46 und 47 Signale geeigneter Amplitude zugeführt, so steuern diese Signale die Ausdehnung der Verarmungsschicht, die im n-Bereich 41 ausgebildet ist, so daß der Drain-Strom, der vom Source-Bereich 36 iiber n-Bcreich 41 zum Drain-Bereich 37 fließt, gesteuert wird, so daß verstärkte Signale an der Drain-Elektrode 48 abgegriffen werden können.In the area of the etched out windows 43, 44 and 45, Schottky barrier layers are formed as gate, source and drain electrodes 46, 47 and 48 to a thickness of about 3000 to 5000 Å, which are made of prescribed conductive metals, are deposited (Fig. 21). So that the manufacture of a Schottky gate FET according to the invention is completed # Ti # this case consists of the one forming the source and drain electrodes 47 and 48 Metal, for example, made of Sn-Ag or In-Ag [steel], which are able to produce a to form ohmic contact with the n-type region 41. This ohmic contact is thereby causes the aforesaid metal to be about 5000 Å thick, for example deposited by vapor deposition or dusting, for example by means of cathode sputtering # 'ird' followed by a heat treatment of the deposited metal for about 10 Minutes in a non-oxidizing atmosphere at a temperature of about 5000C. The metal layer forming the Schottky barrier gate electrode 46 is made, for example made of Mo, Ti, Ni or Au or a layer thereof which forms a Schottky barrier layer contact or rectifier contact with the n-area 41 is able. That Schottky gate is produced by heat treatment at a temperature of less than 35,0000 Furthermore the aforementioned insulating layer 33 can be made not only of SiO but also of Si3 # 4 or SiON or a layering of it The following will the mode of operation of an FET according to the invention described so far will now be explained in more detail. As in the known FET according to FIG. 1, the source and drain electrodes are used 47 and 48 a DC voltage of a predetermined size applied so that the source electrode negative polarity and the drain electrode assumes positive polarity. Be under this Condition the gate and source electrodes 46 and 47 signals of suitable amplitude supplied, these signals control the expansion of the depletion layer that is im n region 41 is formed so that the drain current flowing from the source region 36 flows via n-region 41 to drain region 37, is controlled so that amplified Signals at the drain electrode 48 can be tapped.
Der erfindungsgemäße Schottky-Gate-FET weist insbesondere einen gering verunreinigten n-Bereich 41 mit realtiv hohem spezifischem Widerstand auf, der so ausgebildet ist, daß mindestens die beiden Enden dieses Bereichs 41 einen Teil der Oberflächen des Source- und des Drain-Bereichs 36 bzw. 37 überlagern, die hohe Konzentrationen von Verunreinigungen aufweisen und damit einen relativ niedrigen spezifischen Widerstand aufweisen.The Schottky gate FET according to the invention has, in particular, a small amount contaminated n-area 41 with a relatively high specific resistance, the so is designed that at least the two ends of this region 41 is part of the Surfaces of the source and drain regions 36 and 37 are superimposed on the high concentrations of impurities and thus have a relatively low specific resistance exhibit.
Dadurch ergeben sich die folgenden Vorteile: Zwischen der Gate-Elektrode 46 einerseits und den Source- und Drain-Bereichen 36 und 37 andererseits liegt stets der n-Bereich 41. Demzufolge besteht nicht die Möglichkeit eines Kurzschlusses über oder in dem Zwischenraum, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art leicht der Fall ist. Der Abstand T zwischen Source- und Drain-Bereich läßt sich damit unabhängig von der Gate-Elektrode frei wählen, insoweit als dabei keinerlei Kurzschluß zwischen den erwähnten Bereichen auftritt.This has the following advantages: Between the gate electrode 46 on the one hand and the source and drain regions 36 and 37 on the other hand always lies the n-area 41. As a result, there is no possibility of a short circuit across or in the space, as easily done with known devices of this type the case is. The distance T between the source and drain regions can thus be independent choose freely from the gate electrode, insofar as there is no short circuit between occurs in the areas mentioned.
Nach dem heutigen Stand der llerstellungstechnik läßt sich dieser Abstand bis zu etwa 53lm minimal reduzieren. Wie Fig. 3 Jedoch verdeutlich, kann dieser Abstand kleiner als die Länge L der Gate-Elektrode 461 gemacht werden (L/T>1). Damit läßt sich wenigstens ein Teil des n-Bereichs 41, der den Abschnitt mit dem höchsten Widerstand für den Durchgang des Drain-Stroms bildet, durch einen Source- und Drain-Bereich 38 und 39 kurzschließen, die wesentlich geringeren spezifischen Widerstand (im allgemeinen kleiner als 1/1000) aufweisen als der des n-Bereichs 41. Damit ist es möglich, den tatsächlich wirksamen Widerstand für den Drain-Strom wesentlich mehr abzusenken als dies bisher möglich war. Als Ergebnis zeigt sich, daß ein etwa gemäß Fig. 21 aufgebauter FET eine wesentlich höhere Steilheit bietet als bekannte FET-Typen, woraus folgt, daß auch der Verstärkungsgrad und die Grenzfrequenz wesentlich erhöht sind.According to the current state of production technology, this Minimally reduce the distance to about 53lm. As shown in FIG. 3, however, can this distance can be made smaller than the length L of the gate electrode 461 (L / T> 1). This can be at least a part of the n-region 41 which comprises the section forms with the highest resistance for the passage of the drain current through one Short-circuit the source and drain regions 38 and 39, which are much less specific Have resistance (generally less than 1/1000) than that of the n-range 41. This makes it possible to find the actual effective resistance for the drain current lower significantly more than was previously possible. The result shows that an FET constructed approximately in accordance with FIG. 21 offers a significantly higher slope than known FET types, from which it follows that the gain and the cutoff frequency are significantly increased.
Um konkrete Vergleiche zu ermöglichen, werden einige Zahlenwerte angegeben. Für bekannte FET-Typen wird ein Widerstand ron etwa 100 bis 20001t über den durch die Gate-Elektrode mit den Source- bzw. Drain-Elektroden bestimmten Abstand angegeben. Bei einem erfindungsgemäßen FET ergaben sich für diesen Widerstand Werte von 20 bis 5off. Für die Steilheit gm werden für herkömmliche Vorrichtungen Werte bis zu etwa -10 mS angegeben, während sich für erfindungsgemäße FET Steilheiten von etwa 20 bis 40 mS ergaben.To enable specific comparisons, some numerical values are given. For known FET types, a resistance ron about 100 to 20001t over the through the gate electrode with the source or drain electrodes specified distance. In the case of an FET according to the invention, values of 20 were obtained for this resistance to 5off. For conventional devices, values of up to about -10 mS indicated, while steepnesses of about Resulted in 20 to 40 mS.
Die Sperrspannungseigenschaften solcher FET sind, wie bekannt, im wesentlichen durch die Größe der statischen Kapazität über die Gate-Elektrode und den Drain-Bereich oder die Gate-Kapazität bestimmt. Je geringer die Gate-Kapazität ist, um so höher ist auch die Sperrspannung. Die Gate-Kapazität verringert sich umgekehrt proportional zum Abstand zwischen der Gate-Elektrode und dem Drain-Bereich.The reverse voltage properties of such FETs are, as is known, in essentially by the size of the static capacitance across the gate electrode and determines the drain area or the gate capacitance. The lower the gate capacitance the higher the reverse voltage. The gate capacitance decreases inversely proportional to the distance between the gate electrode and the drain region.
Fig. 4 veranschaulicht einen Schottky-Gate-FET mit versetzter Gate-Anordnung gemäß einer anderen Ausführungsforin der Erfindung, die insbesondere zur Anwendung bei hohen Sperrspannungen geeignet ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Gate-Elektrode 462 soweit wie möglich vom Drain-Bereich 37 abgesetzt, d. h.4 illustrates a staggered gate Schottky gate FET according to another embodiment of the invention, in particular for use at high reverse voltages suitable is. In this embodiment the gate electrode 462 is separated from the drain region 37 as far as possible, i. H.
näher zur Seite des Source-Bereichs 36 hingezogen, um so den Abstand zwischen der Gate-Elektrode 462 und dem Drain-Bereich 37 soweit wie möglich zu verbreitern, d. h. um den Versetzungsabstand Os.drawn closer to the side of the source region 36, so the distance to widen as much as possible between the gate electrode 462 and the drain region 37, d. H. by the offset distance Os.
Fig. 5 zeigt einen Sperrschicht-Feldeffekt-Transistor gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist im n-Bereich 411 ein weiterer p-Bereich 421 ausgebildet. Dieser p-Bereich 421 ist durch Eindiffusion, beispielsweise von Zink (Zn) in den p-Bereich 411 erzeugt.Fig. 5 shows a junction field effect transistor according to a further embodiment of the invention. In this embodiment it is in the n range 411 another p-region 421 is formed. This p-region 421 is by diffusion, generated by zinc (Zn) in the p-region 411, for example.
Auf diesem p-Bereich 421 ist in ohmschem Kontakt damit eine lletallelektrode 463 niedergeschlagen, die beispielsweise aus Molybdän(Mo), Titan (ei), Chrom (Cr) oder In-Ag-liegierung besteht.In this p-region 421 there is an ohmic contact with an all-metal electrode 463, made for example of molybdenum (Mo), titanium (ei), chromium (Cr) or In-Ag alloy.
Fig. 6 zeigt einen Schottky-Gate-FET mit Dual-Gate-Aufbau gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 21, 3, 4 und 5 war jeweils nur ein Gate vorgesehen, während bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ein Gate-Bereich 412 zwischen einem Source-Bereich 361 und einem Drain-Bereich 371 ausgebildet ist und ein weiterer kombinierter Drain- und Source-Bereich 50 mit n+-Leitfähigkeit, ähnlich den Source- und Drain-Bereichen 361 und 371 auf der Unterseite im wesentlichen in-der Mitte des n-Bereichs 412 angeordnet ist. Die Bereiche der Oberfläche des n-Bereichs 412, die gegen die Zwischenabstände zu liegen, die durch den kombinierten Drain- und Source-Bereich 50 mit dem Source-bzw. Drain-Bereich 361 und 371 begrenzt sind, sind eine erste und eine zweite Schottky-Sperrschicht-Gate-Elektrode 4641 und 4642 vorgesehen.6 shows a Schottky gate FET with a dual gate structure according to a further embodiment of the invention. In the embodiments according to the figures 21, 3, 4 and 5, only one gate was provided, while in the embodiment 6, a gate region 412 between a source region 361 and a drain region 371 is formed and a further combined drain and source region 50 with n + conductivity, similar to the source and drain regions 361 and 371 on the bottom is arranged essentially in the middle of the n-area 412. The areas of Surface of the n-region 412 that lie against the intermediate distances that are by the combined drain and source region 50 with the source or. Drain area 361 and 371 are first and second Schottky barrier gate electrodes 4641 and 4642 provided.
Fig. 7 zeigt ein Äquivalenzschaltbild eines Sperrschicht-REX für den Dual-Gate-Aufbau gemäß Fig. 6. D. h. der Schaltungsaufbau gemäß Fig. 7 ist zu der FET-Anordnung äquivalent bei der zwei Sperrschicht-FET5 Q1 und Q2 ventendet werden, bei denen der Drain-Anschluß von einem der beiden mit dem Source-Anschluß des anderen verbunden ist.7 shows an equivalent circuit diagram of a junction REX for the Dual-gate structure according to FIG. 6. D. h. the circuit structure of FIG. 7 is similar to that of FIG FET arrangement equivalent in which two junction FET5 Q1 and Q2 are used, where the drain of one of the two connects to the source of the other connected is.
Eine Sperrschicht-FET-Anordnung dieses Aufbaus hat den Vorteil, daß sich damit nicht nur der gleiche Effekt wie bei einem FET gemäß Fig. 21 erzielen läßt, vielmehr wird auch erreicht, daß der Äquivalenz-Serien-Widerstand Rs, der zwischen den verbundenen Drain- und Source-Klemmen auftritt, wesentlich geringer ist als dies bei bekannten FETs in Dual-Gate-Aufbau der Fall ist. Damit ist auch in sehr wirkungsvoller Weise die Steilheit erhöht.A junction FET arrangement of this construction has the advantage that This not only achieves the same effect as in the case of an FET according to FIG. 21 lets, rather it is also achieved that the equivalence series resistance Rs, the occurs between the connected drain and source terminals, much less than is the case with known FETs in dual-gate construction. So is that too increases the slope in a very effective way.
Es soll noch erwähnt werden, daß in den Fig. 3 - 6 mit der Fig. 21 übereinstimmende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind, so daß auf deren gesonderte Beschreibung verzichtet wurde.It should also be mentioned that in FIGS. 3 - 6 with FIG Corresponding parts are provided with the same reference numerals, so that on their separate description was omitted.
Claims (6)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1970
- 1970-07-24 DE DE19702036847 patent/DE2036847A1/en active Pending
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