DE2424947A1

DE2424947A1 - Feldeffekttransistor

Info

Publication number: DE2424947A1
Application number: DE19742424947
Authority: DE
Inventors: Takashi Kitsuregawa; Jun-Ichi Nishizawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Semiconductor Research Foundation
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Semiconductor Research Foundation
Priority date: 1973-05-22
Filing date: 1974-05-22
Publication date: 1974-12-05
Also published as: NL7406911A; CA1003121A; SE423657B; US4297718A; FR2231114A1; JPS5546068B2; JPS5012982A; FR2231114B1; SE424119B; DE2424947C2; SE7710302L; SE7710301L

Description

Die Erfindung betrifft einen verbesserten Feldeffekttransistor.

Halbleiterelemente sollten vorzugsweise möglichst klein und möglichst leicht sein, dabei aber eine möglichst hohe Genauigkeit besitzen. Die bekannten Feldeffekttransistoren, auf die sich die Erfindung beaeht, sind nur auf ihrer einen Oberfläche mit Elektroden versehen. Infolgedessen kann nur 'eine begrenzte Zahl von Elektroden auf einer vorbestimmten Oberfläche der Oberseite des Feldeffekttransistors untergebracht werden. Mit anderen Worten: Es war bisher unmöglich, auf einer bestimmten Oberfläche mehr als eine vorbestimmte Zahl von Elektroden vorzusehen. Insbesondere in integrierten Schaltkreisen wurden die herkömmlichen Feldeffekttransistoren bei hohen Frequenzen kaum angewandt, da sich die Kapazitäten zwischen den einzelnen Elektroden bei kleiner werdendem Abstand zwischen den Elektroden erhöhen.

Zur Ausschaltung dieser Nachteile ist bereits vorgeschlagen worden, einen Halbleiterbereich mit hoher Fremdatomkonzentration in das Substrat für den Feldeffekttransistor einzubetten, um auf diese Weise die Elektroden nicht nur auf der Oberfläche des Substrats, sondern auch in dessen Innerem anzuordnen. Die bekannten Feldeffekttransistoren, bei denen

Mg/Bl /hö

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Halbleiterbereiche mit hoher Fremdatomkonzentration in das Substrat eingebettet sind, sind insofern nachteilig, als das Vorhandensein der Kapazität die Eingangsimpedanz bei hohen Frequenzen sehr niedrig: werden läßt, was mit einer Abnahme der Grenzirequenz verbunden ist. Diese Herabsetzung der Eingangsimpedanz und mithin der Grenzfrequenz tritt bei integrierten Schaltkreisen besonders deutlich zutage- Infolgedessen wurden die bekannten Feldeffekttransistoren mit eingebetteten Halbleiterbereichen hoher Fremdatomkonzentration kaum bei hohen Frequenzen eingesetzt.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, einen speziellen Feldeffekttransistor mit verbesserten Hochfrequenzeigenschaften zu schaffen.

Diese Aufgabe wird bei einem Feldeffekttransistor der eingangs umrissenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß er ein Substrat aus Halbleitermaterial, mindestens zwei in das Substrat eingebettete oder eingelassene Halbleiterbereiche mit hoher Fremdatomkonzentration sowie in ohmschem Kontakt mit den Halbleiterbereichen stehende metallene Elektroden aufweist und daß mindestens einer der Halbleiterbereiche sowie die diesem zugeordnete Metall-Elektrode einen Abschnitt mit einer Induktivität aufweisen, um die Impedanzeigenschaften des Feldeffekttransistors zu verbessern.

Ein vorteilhaftes Merkmal besteht dabei darin, daß mindestens einer der Halbleiterbereiche nebst der zugeordneten Metall-Elektrode in eine Anzahl von langgestreckt und schmal oder dünn ausgebildeten Abschnitten unterteilt ist.

Zur Erhöhung der Induktivität kann vorteilhaft ein Streifen aus magnetischem Material in ohmschem Kontakt mit jedem der unterteilten Abschnitte der Halbleiterbereiche stehen und sich über

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deren Länge erstrecken, wobei die Elektroden jeweils mit den Magnetstreifen unterlegt sind.

Wahlweise kann ein induktives Element zweckmäßig jedes Paar von Drain-Elektroden eines unterteilten Abschnitts eines Drain-Bereichs mit hoher Fremdatomkonzentration überbrücken oder miteinander verbinden.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es-.zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild, welches in Form eines Vierpolnetzwerks eine einem herkömmlichen Halbleiterelement äquivalente Übertragungsleitung veranschaulicht,

Fig. 2 ein Fig. 1 ähnelndes Schaltbild, das jedoch eine der Erläuterung des Erfindungsprinzips dienende Übertragungsleitung zeigt,

Fig. 3 eine in stark vergrößertem Maßstab gehaltene perspektivische Darstellung eines Feldeffekttransistors vertikaler Bauart mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 4 ein Schaltbild eines einem Abschnitt der Anordnung gemäß Fig. 3 äquivalenten Schaltkreises,

Fig. 5a einen schematischen Teilschnitt durch einen abgewandelten Feldeffekttransistor gemäß der Erfindung,

Fig. 5b eiae/Fig. 5a ähnelnde Ansicht, in welche^ / j edeeliaTif der. Aüordnung !gemäß Fig. 5a Elektroden angeordnet sind,

Fig. 5c und 5d der Fig. 5b ähnelnde Ansichten, die jedoch weitere Abwandlungen der Erfindung zeigen,

Fig. 6a eine schematische Aufsicht auf eine weiter abgewandelte Ausführungsform der Erfindung,

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Fig. 5b einen Schnitt längs der Linie VIb-VIb in Fig. 6a,

ig. 6c einen Schnitt längs der Linie VIc-VIc in Fig. 6a,

Fig. 7s. bis 7c schematische Teilsehnittansichten weiter abgewandelter Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. S eine perspektivische Darstellung einer noch weiter abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines Feldeffekttransistors in Querbauweise mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 1o einen schematischen Teilschnitt durch eine noch weiter abgewandelte Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 11a und 11b Schaltbilder zur Veranschaulichung verschiedener Abwandlungen der Erfindung in einem integrierten Schaltkreis.

In Fig. 1 ist in Form eines Vierpolnetzwerks eine Übertragungsleitung dargestellt, die Six ein herkömmliches, mit hoher Frequenz betriebenes Halbleiterelement repräsentativ ist. Die in Fig. 1 dargestellte Übertragungsleitung weist lediglich gleichmäßig über ihre Länge verteilte parallele Kapazitäten auf, wobei jede Längeneinheit eine Kapazität C aufweist, während die Leitung jedoch keine Reihen-Induktivität enthält. Aus diesem Grund besitzt die Übertragungsleitung je Längeneinheit eine Impedanz, die sich durch 1/ju/c ausdrücken läßt, worin j die imaginäre Einheit undCUdie Frequenz eines Wechselstroms oder einer Wechselspannung für die Leitung bedeuten. Die Impedanz 1/j'4t/c hängt unmittelbar von der Frequenz dieses Stroms oder dieser Spannung ab und vermindert sich bei zunehmender Frequenz. Bei Feldeffekttransistoren der durch die Übertragungsleitung • gemäß Fig. 1 dargestellten Art verringert sich mithin die Grenzfrequenz, wenn sich die betreffende Frequenz erhöht.

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-S-

Die Erfindung bezweckt die Ausschaltung der erwähnten Nachteile des Stands der Technik durch Schaffung eines Feldeffekttransistors, der in ein Substrat eingebettete Halbleiterbereiche mit hoher Fremdatomkonzentration sowie Elektrodenanordnungen für diese Bereiche aufweist, wobei mindestens einem der eingebetteten Halbleiterbereiche und der zugeordneten Elektrodenanordnung eine derartige Induktivität pro Längeneinheit verliehen wird, daß die Eingangsimpedanz verbessert wird. Auf diese Weise wird die Frequenzabhängigkeit vermindert, so daß der Transistor auch bei hohen Frequenzen eingesetzt werden kann.

Wenn ein in einem Hochfrequenzband betriebener Feldeffekttransistor einen Übertragungsabschnitt größer als λ /4-, mit λ. gleich der betreffenden Wellenlänge, besitzt, wird die betreffende Phase gedreht, bis in einem durch den Ubertragungsabschnitt fließenden Strom eine Komponente mit umgekehrter Phasenfolge erzeugt wird. Letztere ist bestrebt, einen Stromunterdrückungsbetrieb zu bewirken. Aus diesem Grund sollte die Länge des Übertragungsabschnitts vorzugsweise kleiner sein als Λ/4-. Mit anderen Worten: Die Ausbreitungsstrecke einer Welle während eines Zeitintervalls von 1/f entspricht einer Wellenlänge oder "λ- = 1/(f VlC) bei einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ι/Λ/lC, wobei f die betreffende Frequenz und L und C eine Induktivität bzw. eine Kapazität pro Längeneinheit des Übertragungsabschnitts bedeuten. Dies bedeutet, daß der Übertragungsabschnitt vorzugsweise eine Länge von höchstens 1/4f "VlC besitzen sollte.

Erfindungsgemäß kann jedoch die Länge des Übertragungsabschnitts größer sein als ein Viertel oder λ/4 der betreffenden Wellenlänge, Dies stellt eines der charakteristischen Merkmale der Erfindung dar. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der Drain-• Bereich des Feldeffekttransistors langgestreckt und schmal oder dünn ausgebildet oder in mehrere Abschnitte unterteilt werden.

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Wahlweise können die unterteilten Abschnitt des Drain-Bereichs über äußere induktive Elemente miteinander verbunden oder an eine Bandleitung angeschlossen sein. Durch diese Maßnahmen wird der Drain-Schaltung eine Phasenverschiebung erteilt, durch welche die Gesamtphasenverschiebung kompensiert wird.

Fig. 2 zeigt eine Übertragungsleitung, die tfefioretisch für einen erfindungsgemäß aufgebauten und bei hoher !Frequenz betriebenen Feldeffekttransistor repräsentativ ist. Aus einem Vergleich von Fig. 2 mit Fig. 1 geht hervor, daß sich die Übertragungsleitung gemäß Fig. 2 nur dadurch von derjenigen gemäß Fig. 1 unterscheidet, daß in Fig. 2 je eine Induktivität L zwischen jeweils zwei Parallel-Kapazitäten G geschaltet ist, so daß eine L-C-Leiter-Schaltung gebildet wird. Wenn die Übertragungsleitung beispielsweise eine Länge 1, eine Induktivität L und eine Kapazität C pro Längeneinheit besitzt, läßt sich die charakteristische Impedanz Zo durch YL/O ausdrücken, was nicht, von der betreffenden Leitungsfrequenz abhängig ist. Wenn die Leitungs-Winkelfrequenz Cjdem Verhältnis ufr 1/1/EC entspricht, kann durch Hinzufügung der Induktivitäten L zur Leitung deren Impedanz erhöht werden, weil das Verhältnis /L"7c >!/£$. 1. c gilt.

Angenommen, ein elektrischer Leiter besitzt eine Länge 1 und einen Durchmesser d, dann besitzt der Leiter im Hochfrequenzbereich eine Induktivität L, die sich durch folgende Gleichung ausdrucken läßt:

L = 21(1 ---- -1 j (Nanohenry), η -- _d

Beispielsweise sei angenommen, daß die Induktivität L bei 1= 5mm und d= 25 /um 5,5 Nanohenry und bei 1 = 1 cm und d= Λ /tun etwa 19 Nanohenry beträgt.

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-ψ -

.Aus der vorstehenden Gleichung ist ersichtlich, daß zum Zwecke der Hinzufügung einer Induktivität ein in ein Halbleitersubstrat eingebetteter Halbleiterbereich mit hoher Iremdatomkonzentration mit großer Leitung-slänge 1 und kleinem Leitungsdurchmesser d, d.h. ein dünnes und langgestrecktes Element, auf der Oberfläche des Substrats oder in dessen Innerem vorgesehen werden muß.

Im folgenden ist nunmehr ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements mit hinzugefügter Induktivität beschrieben. Reiner Viasserstoff, als Trägergas, wird in vorbe stimmt er Durchsatzmenge durch einen Behälter geleitet, der Siliziumtetrachlorid (SiCl.) im Gemisch mit etwa 5 Vol-# Bortribromid (BBr^) enthält, während reiner Wasserstoff, als Trägergas, mit vorbestimmter Durchsatzmenge einen anderen Behälter durchströmt, der Siliziumtetrachlorid (SiCl.) im Gemisch mit etwa 4o Vol-# Germaniumtetrachlorid (GeCl.) enthält. Gleichzeitig wird reiner Wasserstoff, als Trägergas, in vorbe- . stimmter Durchsatzmenge durch einen getrennten Behälter geleitet, der Siliziumtetrachlorid (SiCl.) enthält.

Sodann werden bestimmte Volumina des reinen Viasserstoffs, welcher die vorstehend beschriebenen Bestandteile aus den drei Behältern enthält, in einen Ofen eingeführt, in welchem sich ein auf 12oo°C erwärmtes Siliziumsubstrat befindet. Im Ofen werden die Bestandteile einer Reduktionsreaktion unterworfen, um auf dem Siliziumsubstrat eine hoch mit Germanium und Bor dotierte Siliziumschicht anwachsen zu lassen.

Die gezüchtete Schicht wird dann auf die in ihr entstehenden mechanischen Spannungen kompensiert, so daß sie insgesamt niedrige Spannung oder Dehnung besitzt. Dies beruht darauf, daß die gezüchtete Schicht Germanium mit einem tetraedrischen kovalenten Radius von 1,22 &_? welcher denjenigen von Silizium mit einem Wert von 1,17 & übersteigt, und Bor mit einem solchen Radius von o,88 ft , der kleiner ist als derjenige von Silizium, enthält. Die gezüchtete Schicht besitzt eine hohe Eremdatomkonzentration von etwa 2 χ 1o^° Atome/cm^.

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Das die gezüchtete Schicht tragende Siliziumsubstrat kann auf an sich bekannte Weise einem selektiven V7achstum, einer selektiven Diffusion, einer selektiven Ätzung usw. unterworfen werden, um einen Feldeffekttransistor zu bilden, v/elcher die gewünschten langgestreckten, dünnen Halbleiterbereiche mit hohen Fremdstoffkonzentrationen enthält.

Beispielsweise wurde ein Halbleiterbereich mit hoher Fremdatomkonzentration der vorstehend beschriebenen Art zu einem Rundstab mit einem Radius von 5 /u- und einer Länge von 1 cm in einem Siliziumsubstrat mit einer Ifremdatomkonzentration

12 ^
von 8x 1o Atome/cm-"' geformt. Der Stab besaß eine Induktivität von 14,56 Nanohenry und eine Kapazität von 6pF, woraus sich eine charakteristische Impedanz von etwa 4-9 /lim Ultrahochfrequenzband ergab. Andererseits kann ein herkömmlicher Feldeffekttransistor ohne hinzugefügte Induktivität eine charakteristische Impedanz von 2,65 x Ίο *1 bei z.B. 1oo GHz besitzen. Erfindungsgemäß kann mithin die charakteristische Impedanz um einen Faktor 2oo erhöht werden.

Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit einer Kombination der Elemente Silizium, Germanium und Bor beschrieben ist, ist sie selbstverständlich nicht auf das erwähnte Verfahren und auf die genannten Ausgangselemente beschränkt, sondern vielmehr gleichermaßen auf eine Vielfalt von Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbereichs mit hoher Fremdatomkonzentration sowie auf eine Vielfalt von Kombinationen von Halbleiter-Dotierungs- und -Kompensierelementen anwendbar, beispielsweise auf Silizium (Si), Antimon (Sb) und Phosphor (P); Silizium (Si), Germanium (Ge) und Phosphor (P); Gallium (Ga), Arsen (As), Zinn (Sn); Indium (In), Gallium (Ga), Phosphor (P) und Zinn (Sn), usw. Dabei ist es wesentlich, daß ein Halbleiterbereich mit hoher Fremdatomkonzentration, der zur Gewährleistung niedriger Gesamtdehnung oder -spannung auf mechanische Spannung kompensiert ist, unter Verwendung von Elementen mit größerem und kleinerem kovalenten Radius als dem des betreffenden, das Substrat

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bildenden Halbleiterelements gebildet wird. Anstelle von Silizium kann im Hinblick auf die Frequenzeigenschaften vorteilhaft n-Typ-Galliumarsenid (GaAs) mit einer Schicht hohen Widerstands verwendet werden.

Pig. 3 veranschaulicht einen Teil eines Feldeffekttransistors vertikaler Bauweise mit Merkmalen nach der Erfindung. Die dargestellte Anordnung weist ein Substrat 1o aus einem Halbleitermaterial, einen auf der einen Fläche, bei der dargestellten Ausführungsform auf der gesamten Oberseite gemäß Fig. 3 angeordneten Source-Bereich 12, einen in den Mittelteil des Substrats 1o eingebetteten Gate-Bereich 14- und einen an der Unterseite des Substrats 1o in dieses eingebettete Drain-Bereich 16 auf.

Der Source-Bereich 12 ist außerdem mit Masse verbindbar. Gate- und Drain-Bereiche 14- bzw. 16 besitzen hohe Fremdatomkonzentration und sind beispielsweise in drei bzw. zwei langgestreckte, schlanke oder dünne Finger unterteilt, um jedem dieser Bereiche 14- und 16 die vorher erwähnte Induktivität zu verleihen. Die beiden Bereiche 14- und 16 liegen an den benachbarten Flächen des Substrats 1o teilweise frei, und ihre freiliegenden Flächen sind jeweils mit zugeordüaten Elektroden, wie den Elektroden 14-¹ für den Gate-Bereich 14- gemäß Fig. 3» versehen.

Um den in Fig. 3 dargestellten Feldeffekttransistor in die Form eines Netzwerks mit nichtstationären Konstanten mit einer Vielzahl von parallelen L-C-Ketteneinheiten zu bringen, wird der Drain-Bereich vorzugsweise in möglichst viele Finger unterteilt, die jeVeils so langgestreckt und dünn wie praktisch möglich sind.

Der Feldeffekttransistor gemäß Fig. 3 kann einen äquivalenten Source-Gate-Stromkreis der Art gemäß Fig. 4- besitzen, Gemäß Fig. 4- sind über die schematisch durch die Klemmen 12 und 14-dargestellten Source- und Gate-Bereiche Verarmungsschicht-

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- Λο ~

Kapazitäten und durch ge einen Kondensator C angedeutete verteilte Kapazitäten geschaltet, während an den Gate-Bereich 14- die ihm hinzuzufügenden Induktivitäten L in Seihe angeschlossen sind. Die Kapazitäten C und Induktivitäten L sind frequenzunabhängig und vermögen die Impedanz zu erhöhen. Der Gate-Drain-Kreis, der Sonnce-Drain-Kreis und der Source-Gate-Kreis besitzen eine äquivalente Schaltung, die der äquivalenten Schaltung gemäß Iig. 4- entspricht.

Gemäß Fig. 5a ist der Source-Bereich 12 z.B. in zwei langgestreckte, dünne Finger unterteilt, während der Gate-Bereich 14- in drei langgestreckte, dünne Finger· unterteilt ist, die an einer der beiden gegenüberliegenden Hauptflächen des Halbleiter-Substrats 1o in dieses eingebettet sind. Der Drain-Bereich 16 ist ebenfalls in zwei langgestreckte, dünne Finger unterteilt, die an der anderen Hauptfläche in das Substrat 1o eingebettet oder eingelassen sind.

Fig. 5b veranschaulicht eine praktisch der Anordnung gemäß Fig. 5a entsprechende Anordnung, bei welcher jedoch feine Streifen 12', 14-' und 16' aus einem Metall mit niedrigem spezifischen Widerstand in ohmschem Kontakt mit den Fingern von Source-, Gate- und Drain-Bereich 12, 14- bzw. 16 stehen, wobei sich diese Streifen über die Gesamtlänge diesejs Bereichs erstrecken· Die metallenen Streifen bilden Elektroden und dienen zur Verminderung des Leitnngsverlusts sowie dazu, den betreffenden Bereichen zusätzliche Impedanz zu verleihen. Diese Streifen können selbstverständlich als Elektroden benutzt werden.

Die Anordnung gemäß Fig. 5c unterscheidet sich darin von derjenigen gemäß Fig. 5b, daß bei ihr der Drain-Bereich und mithin die Drain-Elektrode 16' nicht unterteilt ist. Bei der Anordnung gemäß Fig. 5c kann der Source-Elektrode 12' und/oder der Gate-Elektrode 14-' gewünschtenfalls Induktivität hinzugefügt werden. Die Anordnung bildet infolge der im Ultrahochfrequenzbereich

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verbesserten Impedanz eine Wanderwellenschaltung. Infolge der Verwendung der Metallverdrahtung wird der zugeordnete Widerstand niedrig. Infolgedessen ist ersichtlicherweise die Grenzfrequenz vergleichsweise hoch.

Die Anordnung gemäß Pig. 5d unterscheidet sich darin von derjenigen gemäß Pig. 5c, daß der Drain-Bereich 16 und seine Elektrode 16' gegen den Source-Bereich 12 und seine Elektrode 12' ausgetauscht sind.

Pig. 6 zeigt eine weitere Abwandlung der Erfindung, bei der ein Feldeffekttransistor einen Source-, einen Gate- und einen Drain-Bereich aufweist, die nur an der einen Hauptfläche in ein Halbleitersubstrat eingebettet sind. Wie am besten aus Pig. 6a ersichtlich ist, ist ein streifenförmiger Gate-Bereich 14 zwischen einem Source-Bereich 12 und einem unterteilten Drain-Bereich 16 angeordnet. Gemäß Pig. 6b und 6c sind Metallstreifen 12¹, 14' und 16' der vorher in Verbindung mit Pig. 5b beschriebenen Art in ohmschem Kontakt mit dem Gate-Bereich 14 sowie den Pingern von Source- und Drain-Bereich 12 bzw. 16 angeordnet, so daß sie die gleiche Aufgabe erfüllen, wie bei der Anordnung gemäß Pig. 5^.

Weiterhin sind die Drain-Streifen oder -Elektroden 16' außenseitig durch induktive Elemente L miteinander verbunden. Die induktiven Elemente L vermögen eine zwischen Source- und Gate-Bereich 12 bzw. 14 auftretende Phasenverschiebung durch die zwischen Gate- und Drain-Bereich 14 bzw. 16 auftretende Phasenverschiebung zu kompensieren.

Gewünschtenfalls kann eine von den induktiven Elementen L

abgestrahlte elektromagnetische Welle zu einer äußeren Putzvorrichtung übertragen werden.

Pig. 7a zeigt eine weitere Abwandlung der Anordnung gemäß Pig. 5b, bei welcher ein Streifen 18 aus einem magnetischen

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Material hoher Permeabilität in ohmschem Kontakt mit jedem Pinger der Source-,Gate_T und Drain-Bereiche 12, 14- bzw. 16 an- ■ geordnet ist und sich über die Gesamtlänge des betreffenden Bereichs erstreckt. Die Metall-Elektroden 12', 1*M und 16' sind dabei mit den betreffenden Magnetstreifen 18 unterlegt. Der Magnetstreifen vermag die den zugeordneten Fingern der genannten Bereiche hinzugefügte Induktivität zu erhöhen.

Wenn das Magnetmaterial des Streifens 18 einen niedrigen spezifischen Y/iderstand besitzt, können die Metall-Elektroden weggelassen werden, und stattdessen können die Streifen als Elektroden benutzt werden.

Die Fig. 7b und 7c veranschaulichen Abwandlungen der Anordnungen gemäß den Fig. 5b und 5c, bei denen die^unterteilten Elektroden wie bei der Anordnung gemäß Fig. 7a mit den betreffenden Magnetstreifen unterlegt sind.

Fig. 8 zeigt eine weitere Abwandlung der Erfindung. Wie bei der Anordnung gemäß Fig. 6 sind dabei die Source-, Gate- und Drain-Bereiche (nicht dargestellt) an der einen der beiden Hauptflächen in ein Halbleitersubstrat eingebettet oder eingelassen, wobei Elektroden von ähnlicher Form in ohmschem Kontakt mit diesen Bereichen stehen. Die Elektroden für die Source-, Gate- und Drain-Bereiche sind dabei mit 12', 14' bzw. 16' bezeichnet. Gemäß Fig. 8 sind die Source-, Gate- und Drain-Elektroden 12', 14' bzw* 16' in fijigerartig ineinandergreifender Konfiguration angeordnet. Dies trifft auf alle drei Bereiche zu.

Fig. 9 veranschaulicht einen Shockley¹sehen Feldeffekttransistor in Querbauweise gemäß der Erfindung. Gemäß Fig. 9 ist eine Gate-Elektrode 14-' in zwei streifenartige Abschnitte unterteilt, denen eine Induktivität erteilt worden ist. Eine Drain-Elektrode 1.6·. ist auf ähnliche Weise in zwei parallele, streifenartige

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Abschnitte unterteilt, die in ohmschem Kontakt mit ähnlichen Fingern eines nicht dargestellten Drain-Bereichs angeordnet sind, welcher eine hohe Fremdatomkonzentration besitzt und in ein Halbleitersubstrat 1o eingebettet ist. Das Substrat 1o weist eine Source- und eine Drain-Elektrode 12' bzw. 16' auf, die gemäß Fig. 9 in ohmschem Kontakt mit den gegenüberliegenden Querseiten stehen.

Obgleich die Gate-Elektrode, ebenso wie die Drain-Elektrode, in Form von zwei Abschnitten dargestellt ist,kann sie selbstverständlich in eine beliebige Zahl von streifenartigen Abschnitten unterteilt sein.

In Fig. 1o, in welcher den Teilen von Fig. 3 entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind, ist eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 3 dargestellt, welche sich nur darin von der .^Konstruktion gemäß Fig. 3 unterscheidet, daß mit jedem Drain-Bereich 16 ein äußeres induktives Element L verbunden ist. Bei der Anordnung gemäß Fig. 1o ist der Drain-Bereich 16 in mehrere Finger unterteilt, um eine zwischen Source- und Gate-Bereich 12 bzw. 14 auftretende Phasenverschiebung durch diejenige zwischen Gate- und Drain-Bereich 14 bzw. 16 zu kompensieren. Die mit den- Drain-Bereichen 16 verbundenen äußeren induktiven Elemente L bewirken eine Hochfrequenzkompensation und können eine durch die Schwingung des Feldeffekttransistors erzeugte elektromagnetische Welle zu einer zweckmäßigen Nutzvorrichtung, beispielsweise einem elektronischen Herd übertragen. Die Anordnung gemäß Fig. 1o kann somit als Oszillator für einen elektronischen Herd o.dgl. benutzt werden. In diesem Fall können die induktiven Elemente effektiv an ein Horn oder einen Resonator im elektronischen Gerät angekoppelt werden. Dies trifft auch für die Ausführungsformen gemäß Fig. 6 zu.

Fig. 11a ist eine Aufsicht auf einen integrierten Schaltkreis, in dem zwei erfindungsgemäße Feldeffekttransistoren angeordnet sind. Gemäß Fig. 11a ist an die Gate-Elektrodeneinheit 14" eine

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äußere Induktivität L angeschlossen. Die Drain-Elektrodeneinheit befindet sich auf der Unterseite und ist daher nicht sichtbar. Aus Fig. 11a geht hervor, daß die Erfindung gleichermaßen auf die Gate-Elektrodeneinheit anwendbar ist, die zusätzlich zum Einzelelement auch als Verdrahtungseinheit dient.

Fig. 11b ist eine der Fig. 11a ähnelnde Ansicht, in welcher jedoch die Induktivität L weiterhin der Source-Elektrodeneinheit 12' hinzugefügt ist.

Obgleich in den Fig. 11a und 11b zwei Feldeffekttransistoren dargestellt sind, kann ersichtlicherweise jede beliebige Anzahl solcher Transistoren in den integrierten Schaltkreis eingeschaltet sein. Außerdem kann bei der Anordnung gemäß Fig. 11b eine Induktivität der Drain-Elektrodeneinheit anstelle der Source-Elektrodeneinheit hinzugefügt sein. Obgleich die Erfindung zudem in Verbindung mit einem Unipolar-Transistor beschrieben ist, ist der Erfindungszweck der Verbesserung der Frequenzcharakteristik durch Anwendung der Wanderwellenkonstruktion ersichtlicherweise nicht dadurch oder darauf beschränkt, vielmehr ist die Erfindung gleichermaßen auch auf andere Halbleitervorrichtungen amtfendbar.

Die Erfindung bietet somit verschiedene Vorteile. Beispielsweise ist ein Halbleiterbereich mit hoher Fremdatomkonzentration in ein Halbleitersubstrat eingebettet, um eine Induktivität zu erzeugen, durch welche eine Verminderung der Eingangsimpedanz bei hohen Frequenzen verhindert wird. Der erfindungsgemäße Feldeffekttransistor besitzt daher Eigenschaften, die auch bei hohen Frequenzen praktisch unverändert bleiben, und er kann bei hohen Frequenzen mit höher Genauigkeit betrieben werden. Mit der Erfindung können folglich praktisch die Probleme ausgeräumt v/erden, die dann auftreten, wenn Feldeffekttransistoren hohe Leistungen bei hohen Frequenzen erzeugen sollen. Außerdem werden erfindungsgemäß Feldeffekttransistoren geschaffen,

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die geringe Größe und niedriges Gewicht besitzen. Dies beruht darauf, daß mit der Erfindung Feldeffekttransistoren als kompakte Bauelemente geschaffen werden, so daß die Notwendigkeit der Anbringung von zusätzlichen Komponenten an ihnen entfällt, während die Elektroden in ihrem Inneren angeordnet sein können.

Zusammenfassend werden mit der Erfindung somit Feldeffekttransistoren geschaffen, die mindestens zwei Source-, Gate- und Drain-Bereiche mit hoher Premdatomkonzentration aufweisen, welche in das Halbleitersubstrat eingebettet sind. Jeder der eingebetteten Bereiche ist in mehrere langgestreckte, schlanke oder dünne Abschnitte unterteilt, um dem Transistor Induktivität zu verleihen. Mindestens eine auf jedem Bereich hoher Fremdatomkonzentration angeordnete Metallelektrode ist ebenfalls langgestreckt und schmal ausgebildet, so daß die Elektrode Induktivität erhält.

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Claims

Patentansprüche

M./Feldeffekttransistor, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Substrat aus Halbleitermaterial, mindestens zwei in das Substrat eingebettete oder eingelassene Halbleiterbereiche mit hoher Sremdatoinkonzentration sowie in ohmschem Kontakt mit den Halbleiterbereichen stehende metallene Elektroden aufweist, und daß mindestens einer der Halbleiterbereiche sowie die diesem zugeordnete Metall-Elektrode einen Abschnitt mit einer Induktivität aufweisen, um die Impedanzeigenschaften des Feldeffekttransistors zu verbessern.
2. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Halbleiterbereiche nebst der zugeordneten Metall-Elektrode in eine Anzahl von langgestreckt und schmal oder dünn ausgebildeten Abschnitten unterteilt ist.

J. Feldeffekttransistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem der unterteilten Abschnitte der Halbleiterbereiche ein sich über die Länge des betreffenden Bereichs erstreckender Streifen aus magnetischem Material in ohmschem Kontakt steht und daß die Metall-Elektroden auf den Streifen aus magnetischem Material angeordnet sind.

4-, * FeüLdeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Halbleiterbereiche unter Bildung eines Drain-Bereichs in eine Anzahl von langgestreckten, schmalen bzw. dünnen Abschnitten unterteilt ist und daß Metall-Elektroden in ohmschem Kontakt mit den unterteilten Abschnitten dieses Drain-Bereichs stehen und außenseitig durch induktive Elemente miteinander verbunden sind.

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