DE2148658C3 - Small-area metal-semiconductor contact - Google Patents

Small-area metal-semiconductor contact

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DE2148658C3 DE19712148658 DE2148658A DE2148658C3 DE 2148658 C3 DE2148658 C3 DE 2148658C3 DE 19712148658 DE19712148658 DE 19712148658 DE 2148658 A DE2148658 A DE 2148658A DE 2148658 C3 DE2148658 C3 DE 2148658C3
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterkontaktes, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher angegebenThe invention relates to a method for producing a semiconductor contact, as in The preamble of claim 1 is specified in more detail

Verfahren zur Herstellung solcher Metall-Halbleiterkontakte sind bekannt. Dabei wird zunächst auf die gesamte Oberfläche des Halbleiters eine Isolierschicht aufgebracht. An den Stellen, an denen die Oberfläche des Halbleiters kontaktiert werden soll, wird die Isolierschicht entfernt. Schließlich werden Kontakte vorgegebener Struktur auf der Isolierschicht und auf den freiliegenden Oberflächen des Halbleiters mit bekannten Verfahren hergestellt. Diese Struktur, die z. B. kreisförmig sein kann, ist flächenmäßig erheblich größer als der Metall-Halbleiterkontakt und kann mit bekannten Methoden kontaktiert werden.Processes for producing such metal-semiconductor contacts are known. First of all, the entire surface of the semiconductor applied an insulating layer. In the places where the surface of the semiconductor is to be contacted, the insulating layer is removed. Eventually there will be contacts predetermined structure on the insulating layer and on the exposed surfaces of the semiconductor known processes. This structure, which z. B. can be circular, is substantial in terms of area larger than the metal-semiconductor contact and can be contacted using known methods.

Ein Nachteil hergestellter Metall-Halbleiterkontakte liegt darin, daß zwischen der Oberfläche des Halbleiters und dem Metall auf der Isolierschicht eine parallel zu dem eigentlichen Kontakt liegende Kapazität entsteht, die in der Sperrphase des Kontaktes störend ist. Bei Bauelementen, bei denen eine solche Parallelkapazität nicht zulässig ist, können Metall-Halbleiterkontaktstrukturen dieser Art nur bedingt angewendet werden.A disadvantage of produced metal-semiconductor contacts is that between the surface of the semiconductor and the metal on the insulating layer creates a capacitance parallel to the actual contact, which is disturbing in the blocking phase of the contact. For components in which such a parallel capacitance is not permitted, metal-semiconductor contact structures of this type can only be used to a limited extent.

Ein Verfahren zur Herstellung solcher Kontakte ist aus der DT-OS 20 40 434 bekannt. Danach wird auf ein GaAs-Plättchen zunächst eine GaAs-Schicht epitaxial abgeschieden. Auf diese epitaxiale Schicht wird eine Isolierschicht abgeschieden, und es wird sodann in die Isolierschicht ein Kontaktloch geätzt. In dem Kontaktloch wird sodann eine weitere epitaxiale Schicht aus c\AΓ abgeschieden. Aul diese in dem Kontaktloch befindliche epitaxiale Schicht wird dann eine Kontaktschicht aus Chrom (Cr) abgesch.eden Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß bei sehr dicker Isol.ersch.cht d.e m dem dünnen Kon.aktloch hine.ngedamp te Kontaktschicht unzusammenhängend ,st und Lucken aufwe.st. Das führt beim Betrieb des Bauelementes zu erhöhten Stromdichten in dem Kontakt, wodurch eine störende Flee.ro-migration begünstigt wird was zu einen, weiteren Ausfall des Bauelementes führen kann.A method for producing such contacts is known from DT-OS 20 40 434. Then a GaAs layer is first deposited epitaxially on a GaAs plate. An insulating layer is deposited on this epitaxial layer and a contact hole is then etched in the insulating layer. Another epitaxial layer made of c \ AΓ is then deposited in the contact hole. A contact layer made of chromium (Cr) is then deposited on this epitaxial layer located in the contact hole and widening gaps. When the component is in operation, this leads to increased current densities in the contact, which promotes disruptive Flee.ro-migration, which can lead to further failure of the component.

Fin weiteres Verfahren zur Herstellung von Metall-HaIbleSntakien ist aus der DT-OS 16 39 178 bekannt. Nach diesem Verfahren, das^me Weiterentwicklung der >,mushroom«-Techn.k betrifft, wird auf einen Halbleiter durch eine Maske eine Kontakt-Metallschicht aus Silber (Ag) als Teilelektrode aufgedampft. Nach Entfernen der Maske wird auf den Halbleiter und auf die Koniakt-Metallschicht eine Isol.ersch.cht ganzflächig aufgebracht. Von der Isolierschicht wird dann das auf der Teilelektrode befindliche Gebiet, das etwas höher als die über dem Halbleiter befindlichen Gebiete der Isolierschicht steht, durch Abschleifen abgetragen. Auf die so freigelegte Teilelektrode wird sodann ein EleVtrodenkopf aufgalvanisiert, so daß insgesamt eine pilzförmige Elektrode entsteht. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß mit dem Abschleifen der Isolierschicht eine mechanische Behandlung des Bauteiles notwendigFin another process for the production of metal HalbleSntakia is known from DT-OS 16 39 178. After this procedure, the ^ me advancement the>, mushroom «-Techn.k concerns, is on a semiconductor through a mask, a contact metal layer made of silver (Ag) is vapor-deposited as a partial electrode. After removing the mask, an insulating layer is applied over the entire surface of the semiconductor and the contact metal layer. From the insulating layer is then the area located on the partial electrode that is slightly higher than the area located above the semiconductor the insulating layer is removed by grinding. A is then applied to the partial electrode thus exposed Electrode head electroplated, so that a total of one mushroom-shaped electrode is created. This method has the disadvantage that with the grinding of the insulating layer mechanical treatment of the component is necessary

'"'aus der britischen Patentschrift 10 53 069 ist ein Verfahren zur Herstellung von ohmschen Kontakten auf Halbleitern bekannt, bei dem auf die Halbleiteroberfläche ganzflächig eine Isolierschicht aufgebracht wird in diese Isolierschicht ein Kontaktloch geätzt wird, und durch das Kontaktloch hindurch auf die Halbleiteroberfläche eine mehrschichtige Metall-Kontaktsch.cht abgeschieden wird. Dieses Verfahren hat ebenfalls den Nachteil daß bei einer sehr dicken Isolierschicht die in das dünne Kontaktloch hineingedampfte Kontaktschicht unzusammenhängend ist, wodurch Kontaktfühler und erhöhte Belastung des Kontaktes beim Betrieb'"' from British patent specification 10 53 069 is a method for making ohmic contacts known on semiconductors, in which an insulating layer is applied over the entire surface of the semiconductor surface a contact hole is etched into this insulating layer, and a multilayer metal contact layer is deposited through the contact hole onto the semiconductor surface will. This method also has the disadvantage that if the insulating layer is very thick, the in the thin contact hole vaporized contact layer is incoherent, creating contact sensors and increased stress on the contact during operation

entstehen. .develop. .

Aus der DT-OS 15 21057 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kontakten auf Silizium bekannt, bei dem auf die Halbleiteroberfläche ganzflächig eine Isolierschicht aufgebracht wird, und in diese Isolierschicht sodann ein Kontaktloch eingeätzt w.rd. Der Silizium-Halbleiter wird sodann im Bereich des Kontaktloches mit einer Nickelschicht bedampft, auf diese Nickelschicht wird ebenfalls durch das Kontaktloch hindurch eine Silberschicht aufgedampft, und es wird sodann auf diese Silberschicht eine weitere Schicht aus Silber zur Vervollständigung des gesamten Kontaktes aufgalvanisiert. Dieses Verfahren hat ebenfalls den Nachteil daß die Metall-Kontaktschichten durch das Kontaktloch hindurch aufgedampft werden müssen, was insbesondere bei einer dicken Isolierschicht zu den oben beschriebenen Schwierigkeiten führt.From the DT-OS 15 21057 is a method for Manufacture of contacts on silicon is known, in which one over the entire surface of the semiconductor Insulating layer is applied, and then a contact hole is etched into this insulating layer. the Silicon semiconductor is then vapor-deposited with a nickel layer in the area of the contact hole this nickel layer is also vapor-deposited through the contact hole through a silver layer, and it Then another layer of silver is placed on top of this silver layer to complete the entire contact electroplated. This method also has the disadvantage that the metal contact layers by the Contact hole must be vapor-deposited through it, which in particular with a thick insulating layer to the above described difficulties.

In der US-PS 34 51 912 ist angegeben, daß die zur Bildung eines Schottky-Kontaktes aufgebrachte Metallschicht besonders sauber und ohne Kontamination durch einen Sputter-Prozeß aufgebracht werden kann In »Solid-State Electronics«, Bd. 14 (1971), S. 541 bis wird die Abhängigkeit des Kontaktwidersianues zwischen einem Metall und einem Halbleiter vom Dotierungsgrad des Halbleiters erörtert.In US-PS 34 51 912 it is indicated that the metal layer applied to form a Schottky contact can be applied particularly cleanly and without contamination by a sputtering process In "Solid-State Electronics", Vol. 14 (1971), pp. 541 bis becomes the dependence of the contact contradiction between a metal and a semiconductor discussed the doping level of the semiconductor.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines kleinflächigen Metall-Halbleiterkon-The object of the invention is to provide a method for producing a small-area metal-semiconductor component

taktes anzugeben, bei dem die vorgenannten Nachteile der bekannten Verfahren vermieden werden und durch das insbesondere bei großer Dicke der Isolierschicht, die für kleine Parallelkapazitäten notwendig ist, die Kontakte sehr kleinflächig gehalten und dennoch sicher s kontaktiert werden können und einwandfreie Sperreigensehaflen haben.to indicate clock, in which the aforementioned disadvantages the known method can be avoided and especially with a large thickness of the insulating layer, which For small parallel capacities it is necessary that the contacts are kept very small and yet secure can be contacted and have proper locking devices.

Die<=e Aufgabe wird durch ein wie im Oberbegriff des Patentanspruches I angegebenes Verfahren nach der im kennzeichnenden Teil des Palentanspruches 1 angegebenen Weise ge'ösi.The <= e task is carried out by a as in the generic term of the Claim I specified method according to the specified in the characterizing part of claim 1 Wise ge'ösi.

Mit Keimschicht wird dabei eine Schicht bezeichnet, die für das anschließende Aufgalvanisieren der Aufwachsschicht die für das Aufwachsen nötigen Keime liefert, an denen das Aufwachsen beginnt. Da sie nur ein/eine Keime liefern soll, wird sie sehr dünn und im wesentlichen unzusammenhängend ausgebildet.The term “seed layer” refers to a layer that is used for the subsequent electroplating of the growth layer supplies the germs necessary for growth, on which growth begins. Because they only a / a seed is to provide, it is made very thin and essentially incoherent.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß erfindungsgemäße kleinflächige Metall-Halbleiterkontakte auch bei großer ;o Dicke der Isolierschicht sicher kontaktiert werden können und daß somit durch Wahl einer großen Isolierschichtdicke die Parallelkapazität, die zwischen der Oberfläche des Halbleiters und der Aufwachsschicht auf der Isolierschicht vorliegt, sehr klein gehalten werden kann.The advantages achievable by the invention are in particular that according to the invention small-area metal-semiconductor contacts even with large ones; o Thickness of the insulating layer can be safely contacted and that by choosing a large one Insulation layer thickness is the parallel capacitance between the surface of the semiconductor and the growth layer is present on the insulating layer, can be kept very small.

Die Figuren beschreiben bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer Weiterbildungen.The figures describe preferred exemplary embodiments of the invention and its developments.

Fig. 1 zeigt den Metall-Halbleiterkontakt, bei dem auf die zu kontaktierende Stelle des Halbleiters eine mit einer Keimschicht versehene Metallschicht aufgebracht ist;Fig. 1 shows the metal-semiconductor contact, in which on the point of the semiconductor to be contacted with a a metal layer provided with a seed layer is applied;

F i g. 2 zeigt die zunächst auf die gesamte freiliegende Oberfläche des Halbleiters, der Metallschicht und der Keimschicht aufgebrachte Isolierschicht;F i g. 2 shows the first on the entire exposed surface of the semiconductor, the metal layer and the Seed layer applied insulating layer;

Fig. 3 zeigt die durch Entfernung der Isolierschicht über der Keimschicht freigelegte Oberfläche der Keimschicht;Fig. 3 shows the surface of the exposed by removal of the insulating layer over the seed layer Seed layer;

Fig.4 zeigt die auf der freigelegten Oberfläche der Keimschicht aufgewachsene Aufwachsschichi.4 shows the on the exposed surface of the Seed layer grown up growth layers.

In F i g. 1 ist der Halbleiterkörper mil dem Bezugszeichen 1 versehen. Der Halblcitei körper kann aus einem massiven Halbleiterkörper oder aus einer Epitaxialschicht, die auf einem hochdotierten Substrat aufgebracht ist, isein und besieht aus Galliumarsenid. Auf dem Halbleiterkörper ist an der Stelle, an der der Halbleiterkörper kontaktiert werden soll, die Kontaktmetallschicht 2 aufgebracht. Durch Auswahl der Metalle, die auf dem Halbleiter vorzugsweise aufgedampft werden und dort die Kontaktmetallschicht 2 bilden und durch die Anwendung an sich bekannier Verfahrensschritle, können sperrfreie Kontakte oder Schottky-Metall-Halbleiterkontakte hergestellt werden. Zur Herstellung eines Schottky-Meiali-Halblciterkontaktes auf Galliumarsenid wird eine Kontaktmetallschicht aus Chrom aufgebracht. Auf die Kontaki-Metall schicht 2 ist eine weitere Metallschicht aufgebracht, vorzugsweise aufgedampft. Sie dient als Keimschicht finden späteren Aufwachsprozeß. Die Kernschicht ist mit dem Bezugszeichen 3 verschen. Vorzugsweise besitzt die Keimschichi 3 die gleichen Abmessungen wie die Metallschicht 2. Die Keimschicht besteht vorzugsweise aus GoId(Au), Silber (Ag) oder Nickel (Ni).In Fig. 1 is the semiconductor body with the reference number 1 provided. The Halblcitei body can be made from a solid semiconductor body or from an epitaxial layer, which is applied to a highly doped substrate is and is made of gallium arsenide. On the The semiconductor body is the contact metal layer at the point at which the semiconductor body is to be contacted 2 applied. By choosing the metals that are preferably vapor-deposited on the semiconductor and there form the contact metal layer 2 and known per se due to the application Process step, lock-free contacts or Schottky metal semiconductor contacts can be produced. A contact metal layer is used to produce a Schottky-Meiali half-citric contact on gallium arsenide applied from chrome. On the Kontaki metal layer 2, a further metal layer is applied, preferably vapor-deposited. It serves as a seed layer to find later wake-up process. The core layer is with the reference number 3 give away. Preferably, the seed layer 3 has the same dimensions as the Metal layer 2. The seed layer preferably consists of gold (Au), silver (Ag) or nickel (Ni).

F i g. 2 zeigt die zunächst auf die gesamte freiliegende Oberfläche des Halbleiters, der Metallschicht und der Keimschicht aufgebrachte Isolierschicht 4. Vorzugsweise besteht die isolierschicht 4 aus SiO2, AbOj oder Si1N4. Insbesondere kann auch ausgeheizter Fotolack als Isolierschicht dienen, da er eine kleinere Dielektrizitätskonstante besitzt als die obengenannten Schichten. Anschließend wird die Isolierschicht 4, wie in F i g. 3 dargestellt, über der Keimschicht entweder bis auf einen verbleibenden Randbereich der Keimschicht oder höchstens so weit entfernt, daß die von der Isolierschicht freigelassene Oberflache der Keimschicht gleich der gesamten Oberfläche der Keimschicht ist. Die freigelassene Oberfläche der Keimschicht ist mit dem Be/.ugszeichen 6 versehen. In F i g. 4 isi die auf die freigelegte Oberfläche 6 der Keimschicht aufgewachsene Aufwachsschicht 5 dargestellt. F i g. 4 zeigt in schematischer Darstellung den gesamten, fertiggestellten Metall-Halbleiterkontakt.F i g. 2 shows the insulating layer 4 initially applied to the entire exposed surface of the semiconductor, the metal layer and the seed layer. The insulating layer 4 preferably consists of SiO 2 , AbOj or Si 1 N 4 . In particular, baked-out photoresist can also serve as an insulating layer, since it has a lower dielectric constant than the above-mentioned layers. Then the insulating layer 4, as in FIG. 3, above the seed layer either except for a remaining edge region of the seed layer or at most so far away that the surface of the seed layer left exposed by the insulating layer is equal to the entire surface of the seed layer. The exposed surface of the seed layer is provided with the prefix 6. In Fig. 4 shows the growth layer 5 grown on the exposed surface 6 of the seed layer. F i g. 4 shows a schematic representation of the entire, completed metal-semiconductor contact.

Das Aufwachsen der Aufwachsschicht auf die Oberfläche der Keimschicht erfolgt vorzugsweise auf folgende Weise: Durch das Eintauchen der in F i g. 3 schema tisch dargestellten Metall-Halblei terkontaktanordnung, die an der dem Metall-Halbleiterkontakt gegenüberliegenden Fläche des Halblciterkörpcrs mit einem sperrfreien Kontakt versehen ist, in einen Elektrolyten, der das Metall der Keimschicht als lon enthält, und durch geeignete Polung des Halbleiters scheidet sich bei Stromfluß zwischen dem Halbleiter und einer Elektrode, vorzugsweise einer Platin-Elektrode, die Aufwachsschicht 5 auf der Oberfläche der Keimschicht 3 ab. Der Aufwachsprozeß wird abgebrochen, wenn die Aufwachsschichi die Ebene der Isolierschicht überragt und oberhalb dieser Ebene eine für die Kontaktierung ausreichend große Fläche besitzt.The growth layer is preferably grown on the surface of the seed layer as follows: By immersing the in F i g. 3 schematically illustrated metal-semiconductor contact arrangement, that on the surface of the half-body body opposite the metal-semiconductor contact a non-blocking contact is provided, in an electrolyte, which the metal of the seed layer as an ion contains, and by suitable polarity of the semiconductor separates when current flows between the semiconductor and an electrode, preferably a platinum electrode, the growth layer 5 on the surface of the Seed layer 3 from. The growing-up process is canceled when the growing-up layer reaches the level of the The insulating layer protrudes and above this level it has a sufficiently large area for contacting.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung eines flächigen Schottky-Kontaktes, bei dem sieh eine oiiersch'äü auf der von der Kontaktmtuallschiclu aus Chrom freien Oberfläche des Halbleiterkörpers aus Galliumarsenid befindet, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst auf den Halbleiterkörper (i) in dem Bereich, in dem dieser kontaktiert werden soll, die Kontaktmetallschicht (2) aus Chrom aufgebracht, vorzugsweise aufgedampft wird, daß danach auf diese Kontaktmetallschicht (2) eine Keimschicht (3) aufgebracht, vorzugsweise aufgedampft, wird, anschließend die Isolierschicht (4) zunächst auf die gesamte freiliegende Oberfläche des Halbleiterkürpers (1), der Keimschicht (3) und der Kontaktmetallschicht aus Chrom (2), soweit diese von der Keimschichl nicht überdeckt wird, aufgebracht wird und daß die Isolierschicht (4) anschließend über der Keimschicht (3) entfernt wird und daß über die jetzt freiliegende Oberfläche der Keimschicht (3) galvanisch eine Aufwachsschicht (5) aufgewachsen wird, bis sie die Ebene der Isolierschicht (4), die eine große Schichtstärke hat, überragt und oberhalb dieser Ebene eine für die Kontaktierung ausreichend große Flache besitzt.1. Process for the production of a flat Schottky contact, in which see an oiiersch'äü on the surface of the semiconductor body made of gallium arsenide, which is free of the chromium contact metal is located, characterized that initially on the semiconductor body (i) in the area in which this is to be contacted, the contact metal layer (2) made of chromium is applied, preferably vapor-deposited, that then on this contact metal layer (2) a seed layer (3) is applied, preferably vapor-deposited, then the insulating layer (4) initially on the entire exposed surface of the semiconductor body (1), the seed layer (3) and the contact metal layer made of chromium (2), insofar as they are from the Keimschichl is not covered, is applied and that the insulating layer (4) then over the Seed layer (3) is removed and that over the now exposed surface of the seed layer (3) galvanically a growth layer (5) is grown until it reaches the level of the insulating layer (4) which is a large one Layer thickness has, protrudes above and above this level a sufficiently large for the contact Flat owns. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Keimschicht (3) eines der Metalle Gold, Silber oder Nickel aufgedampft wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that one of the metals gold, silver or nickel is vapor-deposited to form the seed layer (3) will. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aufwachsschicht (5) das gleiche Material wie für die Keimschicht (3) verwendet wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the same for the growth layer (5) Material as used for the seed layer (3). 3535
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