DE2209979B2 - Halbleiterbauelement - Google Patents

Halbleiterbauelement

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    • H—ELECTRICITY
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    • H—ELECTRICITY
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Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einer Schichtenfolge Metallschicht, Isolierschicht, Halbleiterkörper, Metallschicht, bei dem der Halbleiterkörper den n-Leitungstyp aufweist und die Isolierschicht derart dünn ist, daß sie von Elektronen durchtunnelt werden kann.
Ein derartiges Bauelement ist aus der DE-OS 89 198 bekannt. Die Strom-Spannungskennlinie dieses bekannten Bauelements weist einen Bereich mit negativem Widerstand auf. Es soll als elektronischer Schalter Verwendung finden. Aus der US-PS 33 19 137 ist es bekannt, bei einem Halbleiterbauelement dieser Art die durch tunnelbare Isolierschicht 40 Ä dick zu machen.
Aus der DE-OS 20 00 676 ist ein elektronisches Festkörperbauelement bekannt, das einen Aufbau mit der Schichtenfolge Metall,- N++-, N--, N-, N + +-, Metall-Schicht hat Dieses bekannte Halbleiterbauelement dient zum Erzeugen oder Verstärken von elektrischen Schwingungen und entspricht einer Laufzeitdiode.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es sich als Larfzeitdiode eignet und in rauscharmen Oszillatoren und in Verstärkern für hohe Frequenzen eingesetzt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Halbleiterbauelement der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß im Halbleiterkörper angrenzend an die Isolierschicht eine η+-Schicht vorhanden ist, die derart dünn bemessen ist, daß das elektrische Feld im Halbleiterkörper rasch auf einen Wert absinkt, bei dem zwar die Geschwindigkeit der Elektronen noch gesättigt ist, aber noch keine merkliche Stoßionisation auftreten kann.
Das Halbleiterbauelement nach der Erfindung eignet sich für rauscharme Oszillatoren mit geringem Oberwellengehalt und für Verstärker im Frequenzbereich zwischen 10'und 10" Hz.
Das Aufbringen der Metallschichten erfolgt beispielsweise durch Aufdampfen im Hochvakuum und das der Isolierschicht durch bekannte chemische Verfahren.
Damit die Isolierschicht zwischen dem Halbleiterkörper und der einen Metallschicht durch Elektronen durchti-nnelt werden kann, beträgt ihre Dicke 3 bis 5 nm. Als Material für die Isolierschicht wird beispielsweise SiO2, Si3N4 oder Al2O3 verwendet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Halbleiterkörper eine η+nn+-Zonenfolge auf. In diesem Falle hat die an die Isolierschicht grenzende η+-Zone eine Leitfähigkeit von 0,1 Ohmcm. Dieselbe Leitfähigkeit von 0,1 Ohmcm hat auch die andere, unmittelbar an die Metallschicht grenzende n+-Zone. Für die mittlere η-Zone zwischen den beiden n+-Zonen empfiehlt sich eine Leitfähigkeit von 1,0 Ohmcm. Ferner beträgt in diesem Fall die Dicke der an die Isolierschicht angrenzenden η+-Zone 100 nm, die Dicke der anderen n+-Zone, die unmittelbar an die eine Metallschicht angrenzt, 10 μΐη, während die mittlere η-Zone zwischen den beiden η+-Zonen eine Dicke zwischen 1 und 50 μηι aufweist.
Der Halbleiterkörper des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements besteht beispielsweise aus Silizium. Das Halbleiterbauelement nach der Erfindung wird vorzugsweise in Sperrichtung betrieben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der F i g. 1 näher erläutert.
Die F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit der Schichtenfolge Metallschicht (1), Isolierschicht (2), Halbleiterkörper (3) und Metallschicht (4).
Der Halbleiterkörper 3 besteht im Ausführungsbeispiel ebenfalls aus einer Schichtenfolge, und zwar aus der η+-Schicht 5, die an die Isolierschicht 2 grenzt, aus der mittleren n-Schicht 6 und aus einer weiteren η+-Schicht 7, die nicht an eine Isolierschicht, sondern an die Metallschicht 4 grenzt.
Wird an das Bauelement der F i g. 1 eine Sperrspannung gelegt, und zwar derart, daß der Minuspol an der an die Isolierschicht 2 angrenzenden Metallschicht 1 und der Pluspol an der anderen, unmittelbar an den Halbleiterkörper angrenzenden Metallschicht 4 liegt, so ergibt sich beispielsweise ein Feldverlauf, wie er in der Fig. 2 dargestellt ist. In der Darstellung der Fig.2 ist auf der Abszisse der Abstand von der linken
Metallschicht 1 in μτη aufgetragen, während die Ordinate die Feldstärke Ein V/cm angibt
Die Isolierschicht 2 ist so dünn, daß sie im Betriebszustand von Elektronen durchtumelt werden kann, wobei Stromdichten in der Größenordnung von beispielsweise 1 (PA/cm2 in den Halbleiterkörper 3 injiziert werden. Eine Durchtunnelung der Isolierschicht
2 wird beispielsweise erreicht, wenn die Isolierschicht 2
3 bis 5 nm dünn ist
Die dünne, an die Isolierschicht 2 angrenzende η+-Schicht 5 hat die Aufgabe, das elektrische Feld im Halbleiter rasch auf einen Weit absinken zu lassen, bei dem zwar die Geschwindigkeit der Elektronen noch gesättigt ist, aber noch keine merkliche Stoßionisation auftreten kann. Die η+-Schicht 5 wird beispielsweise 100 nm dünn gemacht Durch die laufzeitbedingte Verzögerung im Halbleiter zwischen Strom und Spannung entsteht ein negatives Widerstandsband, wenn der Laufzeitwinkel Φ = Wl/v zwischen π und 2 .τ liegt Dabei ist W die Kreisfrequenz, / die Dicke der Raumladungszone, die sich in den Schichten 5 und 6 ausbildet, und ν die Elektronendriftgeschwindigkeit.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Halbleiterbauelement mit einer Schichtenfolge Metallschicht, Isolierschicht, Halbleiterkörper, Metallschicht, bei dem der Halbleiterkörper den n-Leitungstyp aufweist und die Isolierschicht derart dünn ist, daß sie von Elektronen durchtunnelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß im Halbleiterkörper (3) angrenzend an die Isolierschicht (2) eine η+-Schicht (5) vorhanden ist, die derart dünn bemessen ist, daß das elektrische Feld im Halbleiterkörper (3) rasch auf einen Wert absinkt, bei dem zwar die Geschwindigkeit der Elektronen noch gesättigt ist, aber noch keine merkliche Stoßionisation auftreten kann.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der isolierschicht (2) 3 bis 5 mm beträgt
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Isolierschicht (2) aus SiO2, Si3N* oder Al2O3 besteht.
4. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (3) eine η+nn+-Schichtenfolge aufweist.
5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Isolierschicht (2) grenzende η+-Schicht (5) eine Leitfähigkeit von 0,1 Ohmcin aufweist.
6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die n-Schicht (6) eine Leitfähigkeit von 1,0 Ohmcm aufweist.
7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Isolierschicht (2) angrenzende η+-Schicht (5) eine Dicke von 100 nm aufweist.
8. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die n-Schicht (6) eine Dicke von 1 bis 50 μΐη aufweist.
9. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der der Isolierschicht (2) gegenüberliegenden Seite befindliche η+-Schicht (7) eine Leitfähigkeit von 0,1 Ohmcm aufweist.
10. Verfahren zum Betrieb eines Halbleiterbauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es in Sperrichtung betrieben wird.
DE2209979A 1972-03-02 1972-03-02 Halbleiterbauelement Expired DE2209979C3 (de)

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DE2209979A1 DE2209979A1 (de) 1973-09-13
DE2209979B2 true DE2209979B2 (de) 1979-12-20
DE2209979C3 DE2209979C3 (de) 1980-09-04

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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3922616A (en) * 1974-05-22 1975-11-25 Us Army Electron bombarded semiconductor
FR2293067A1 (fr) * 1974-11-29 1976-06-25 Thomson Csf Cathode pour diode de gunn et diode de gunn comportant une telle cathode
US3986192A (en) * 1975-01-02 1976-10-12 Bell Telephone Laboratories, Incorporated High efficiency gallium arsenide impatt diodes
GB1529853A (en) * 1975-05-13 1978-10-25 Secr Defence Transferred electron devices
US4161814A (en) * 1975-12-08 1979-07-24 Cornell Research Foundation, Inc. Tunnel injection of minority carriers in semi-conductors

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2899646A (en) * 1959-08-11 Tread
GB1072136A (en) * 1963-10-30 1967-06-14 Olivetti & Co Spa Improvements in or relating to solid-state electron devices
US3445733A (en) * 1966-04-25 1969-05-20 Ibm Metal-degenerate semiconductor-insulator-metal sandwich exhibiting voltage controlled negative resistance characteristics

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DE2209979C3 (de) 1980-09-04
DE2209979A1 (de) 1973-09-13
US3836990A (en) 1974-09-17

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