DE3024826A1

DE3024826A1 - Feldeffekt-transistor, vorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3024826A1
Application number: DE19803024826
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Iruma Saitama Asai; Yasunobu Hoya Tokyo Ishii; Katsuhiko Tokyo Kurumada
Original assignee: Nippon Telegraph & Telephone Public Corp Tokyo; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1980-07-01
Publication date: 1981-05-27
Also published as: CA1139893A; JPS5676576A; GB2065967A; GB2065967B; NL189534C; DE3024826C2; NL8003944A; NL189534B

Description

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PATENTANWALT DIPL.- ING. ULRICH KINKELIN 7032 Sindelfingen -Auf dem Goldberg- Weimarer Str. 32/34 -Telefon 07031/86501

Telex 7265509 rose d

25. Juni 1980

Nippon Telegraph & Telephone Public Corporation 1-6 , Uchisaiwaicho 1-chome, Chiyoda-ku, Tokio /Japan

FELDEFFEKT-TRANSISTOR , VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Sehr verbreitete normale Feldeffekt-Transistoren sind so aufgebaut, daß man eine Halbleiterschicht vom N-Typ aus einem Verbindungshalbleiter wie GaAs epitaxial auf einem halbisolierenden Substrat aufwachsen läßt , das aus einem ähnlichen Verbindungshalbleiter hergestellt wurde. Die Quellen- und Senkenelektroden haben einen bestimmten Abstand und sind mit der Oberfläche der Halbleiterschicht durch Ohmsche Kontakte verbunden. Eine Tor-Elektrode mit Schottky-Eigenschaften bildet einen Übergang mit der Halbleiterschicht und ist zwischen den Quellen- und Senkenelektroden angeordnet. Ein solcher Aufbau geht z. B. aus Charles A. Liechti's "Microwave Field-Effect Transistor 1976" , I.E.E.E. Transaction on Microwave

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Theory and Techniques, Band MTT-24, Nr. 6, Seiten 279 bis 300, Juni 1976 hervor.

Bei Transistoren dieses Aufbaus erstreckt sich eine Verarmungsschicht von dem Schottky-Übergang aus in die Halbleiterschicht hinein, und zwar entsprechend dem Betrag einer Steuerspannung, die an den Tor- und Quell-Elektroden anliegt, so daß der Querschnittsbereich eines Sen kenstromp fads in der Halbleiterschicht verengt wird, je nach der Tor-Steuerspannung.

Weiter treten bei diesen Transistoren folgende Probleme auf:

Da die Halbleiterschicht epitaxial auf dem halbisolierenden Substrat aufgewachsen ist, haben in den meisten Fällen Bereiche der Halbleiterschicht nahe des Substrats Kr istall fehler. Da weiterhin diese Bereiche während der Anfangsstufe des epitaxialen Wachstums gebildet werden, ist es schwierig, die Störstellenkonzentration gleichmäßig zu machen, und zwar wegen dieser Herstellungstechnik. Aus diesem Grund ist es äußerst schwierig, dem Transistor gleichmäßige Eigenschaften beim oder nahe dem Abschaltpunkt des Senkenstroms zu geben, unabhängig von einer genauen Kontrolle der Dicke der Halbleiterschicht im nachfolgenden Prozeß der Herstellungsschritte des Transistors. Dieses Problem stellt einen der Faktoren dar, der die Eigenschaften des Transistors verschlechtert. Dies gilt besonders für Transistoren, die in integrierte Schaltungen eingebaut sind. Wenn z. B. der Wunsch besteht, denSenkenstrom mit der relativ kleinen Tor-Steuerspannung von - 1 Volt zu steuern, dann wird die Dicke der Halbleiterschicht etwa zu 0,1 bis 0,15 Mirkon bei einer Störstellenkonzentration

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vom N-Typ in GaAs von 1 χ 10 bis 5 χ 10 cm , so daß das durch den oben

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beschriebenen Aufbau entstehende Problem sich in einer großen Streuung der Tor-Abschaltspannung äußert.

Es ist daher sehr schwierig, Transistoren für die industrielle Fertigung in integrierte Schaltungen einzubauen.

Darüberhinaus werden Transistoren dieser Art hergestellt, indem man eine Halbleiterschicht eines Leitfähigkeifstyps bildet, indem man Ionen eines bestimmten Störstellen-Typs in eine Oberfläche eines halbisolierenden Substrats implantiert, das aus einem Verbindungshalbleiter wie GaAs besteht. Man bringt dann Quellen- und Senkenelektroden in einen Ohmschen Kontakt mit der Oberfläche des Substrats und bildet dann eine Tor-Elektrode zur Herstellung eines Schottky-Übergangs. Transistoren, die auf diese Art und Weise hergestellt werden, sind von B.W. Welch in einem Aufsatz veröffentlicht, der "Gallium Arsenide Field Effect Transistor by lon Implantation" lautet und im Journal of Applied Physics, Band 45, Nr. 8, Seiten 3685 - 3687, August 1974 veröffentlicht wurde sowie durch R.G. Hunsperger in einem Aufsatz mit dem Titel "Ion-Implanted Microwave Field Effect Transistors in GaAs", der Zeitschrift Solid State Electronics, Band 18, Seiten 349 - 352.

Um den zerstörten Kristallaufbau wieder zu heilen, der durch implantierte Ionen verursacht wurde, die in das Halbleitersubstrat implantiert wurden zwecks Bildung der Halbleiterschicht und beim elektrischen Aktivieren der implantierten Ionen eines Leitfähigkeitstyps ist es bei Transistoren dieses Aufbaus notwendig, das implantierte Substrat einem Vergütungsschritt zu unterziehen, bei dem das Substrat

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auf eine hohe Temperatur von 800 - 900 C aufgeheizt wird. Diese Vergütungsbehandlung bringt jedoch Schwierigkeiten mit sich: Zum Zeitpunkt des Hersteilens des halbisolierenden Halbleitersubstrats sind Restverunreinigungen wie Chrom, Silizium und dergleichen im Substrat enthalten, und diese neigen dann zur Diffusion. Oder können unerwünschte von außen kommende Verunreinigungen eindringen. Oder in einem bestimmten Bereich mit einer bestimmten Konzentration implantierte Störstellen können dazu neigen, zu diffundieren. Wenn die Oberfläche des halbisolierenden Halbleitersubstrats der oben erwähnten hohen Temperaturen ausgesetzt wird, dann kommt noch hinzu, daß sich die Oberfläche von Verbindungshalbleitern wie GaAs oft abbaut. Wegen der unterschiedlichen beim Vergütungsschritt auftretenden Phänomene ist es schwierig, einen Halbleiter mit hoher Reproduktionstreue zu erzeugen, der gleichmäßige Dicke hat und Störstellen gleichmäßiger Konzentration aufweist. Dies verursacht auch, daß die Abschaltspannung des Transistors streut und so die Eigenschaften des Transistors sich verschlechtern.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Feldeffekt-Transistor und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, der bei hervorragenden Eigenschaften im obigen Sinne in integrierte Schaltungen eingebaut werden kann. Die Streuung der Vorabschaltspunnung soll erheblich reduziert werden. Er soll sich für logische Schaltungen eignen und wenig elektrische Energie verbrauchen. Man soll bei ihm in der Lage sein, die Größe des Kanals zu bestimmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 und 4 gelbst.

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Unter anderem ist man bei Transistoren dieser Art nun in der Lage, gemäß der Genauigkeit der verwendeten Maske beim Herstellen der Transistorvorrichtung die Abmessung des Kanals zu bestimmen.Der Transistor hat gleichmäßige Eigenschaften und kann auch mit besseren Eigenschaften als bekannte Feldeffekt-Transistoren hergestellt werden.

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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben .

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Feldeffekt-Transistors ,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie H-Il von Fig. 1,

Fig. 3 eine Spannungs/Strom-Kennlinie, die man erhält, wenn die Elektroden

auf einem GaAs-Substrat vom P-Typ gebildet werden,

Fig. 4 eine Spannungs/Strom-Kenn I in ie für den Querschnitt, die man erhält,

wenn die Elektroden auf einem GaAs-Substrat vom N-Typ gebildet werden,

Fig. 5 A-

Fig. 5 F aufeinanderfolgende Schritte eines Herstellungsverfahrens des Transistors vonFig. 1 und

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Hauptteile eines abgewandelten Ausführungsbeispiels eines Feldeffekt-Transistors nach denFig. 1 und 2.

Ein Halbleiter-Substrat 211 wird aus einer Verbindung GaAs oder InP hergestellt. Das Halbleiter-Substrat 211 hat eine Dicke von etwa 300 Mikron und einen hohen spezifischen Widerstand von 10 Ohm cm oder mehr. Auf dem Halbleiter-Substrat 211 liegt eine Halbleiterschicht 212 vom N-Typ , die durch epitaxial es Wachstum aufgebracht wurde und z. B. aus GaAs oder InP besteht. Die Halbleiterschicht 212 hat eine Störstellenkonzentration von 5 X 10 Atome/cm beispielsweise und eine Dicke von 0,1 bis 1 Mikron. Auf der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 212 sind Metallschichten 213 und 214 vorgesehen, die aus Gold/Zinn oder Gold/Germanium oder dergleichen sind und parallel zueinander mit einem geeigneten Abstand wie z.B. 5 bis 10 Mikron angeordnet sind und Quellen- und Senken-Elektroden darstellen.

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Diese Metallschichten 213, 214 sind so angeordnet, daß sie in Chmschem Kontakt mit der Halbleiterschicht 212 stehen. Eine größere Anzahl von Tor-Bereichen aus Halbleitermaterial vom P-Typ sind in der Halbleiterschicht 212 längs einer geraden Linie etwa auf halber Strecke zwischen den Meta 11 schichten 213 und 214 vorgesehen,

erstrecken sich parallel hierzu und mit einem Abstand von z. B. 4 Mikron. Ihre Störig O stellen-Konzentration ist etwa 1 bis 20 χ 10 Atome/cm . Diese Torbereiche 215 a bis 215d werden durch Implantieren von Ionen aus Be, Cd oder Zn in die Halbleiterschicht 212 hineingebildet und haben im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt.Sie erstrecken sich von der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 212 entweder zur Stoßstelle zwischen der Halbleiterschicht 212 und dem Halbleiter-Substrat 211 oder tiefer in das Halbleiter-Substrat 211. Eine Metallschicht 217 aus Molybdän oder Chrom dient als Tor-Elektrode, und zwar auf den Torbereichen 215a bis 215d und auf den Kanal-Bereichen 212a bis 212c der Halbleiterschicht 212, die in den Abständen zwischen den Torbereichen 215a bis 215d angeordnet sind, Die Metallschicht 217 steht in direktem Kontakt mit den Halbleiterbereichen 212a, 212b und 212c vom N-Typ, die zwischen jedem Torbereich 215a bis 215d zwischengelagert sind, so daß zwischen diesen ein Schottky-Übergang entsteht.

Anhand des Diagramms von Fig. 3 kann man nachweisen, daß sich ein Ohmscher Kontakt zwischen den Metallschichten und den Torbereichen vom P-Typ ergibt.

Fig. 4 weist nach, daß sich ein Schottky-Übergang ergibt, wenn Metallschichten auf einer Halbleiterschicht vom N-Typ aufgebracht werden.

Fig. 3 zeigt den Strom-Spannungsverlauf, den man erhält, wenn man die erste

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Elektrode aus Mo macht, ihr 42 Mikron im Durchmesser und 0,2 bis 1,0 Mikron in der Dicke gibt und sie auf einem Substrat aus GaAs vom P-Typ anordnet. Ferner hat man die zweite Elektrode aus Mo gemacht, ihr einen Innendurchmesser von 52 Mikron und 0,2 bis 0,3 Mikron Dicke gegeben, sie konzentrisch auf der ersten kreisförmigen Elektrode angeordnet und eine Spannung zwischen der ersten Elektrode angelegt, wobei die Störstellen-Konzentration an der Oberfläche des GaAs -

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Substrats größer als 5 χ 10 cm war und jede Mo-Elektrode nach Erhitzung auf Temperaturen von 300 bis 500 C aus dem Vakuum niedergeschlagen wurde. Wie der lineare Strom-Spannungsverlauf zeigt, erhält man einen Ohmschen Koniakt, wenn die Elektroden auf einem GaAs-Substrat vom P-Typ gebildet werden.

Fig. 4 zeigt den Strom-Spannungsverlauf, den man erhält, wenn man die ersten und zweiten Elektroden ähnlich groß wie gemäß Fig. 3 auf einem GaAs-Substrat

17 " vom N-Typ bildet, das eine Störstellenkonzentration von weniger als 3 χ 10 cm unter Bedingungen ähnlich von Fig. 3 hat und daran eine Spannung anlegt. Der Strom-Spannungsverlauf ist ähnlich einer Dioden-Kennlinie und zeigt an, daß ein Schottky-Übergang zwischen den Elektroden und dem GaAs-Substrat vom N-Typ gebildet werden, wenn die Elektroden auf diesem Substrat gebildet werden.

Nachfolgend werden die Eigenschaften beschrieben, die dieser Aufbau zusätzlich zu denjenigen Eigenschaften hat, die aus der Tatsache herrühren, daß man in einem Halbleiter vom N-Typ einen säulenförmigen Torbereich vom P-Typ vorsieht.

Ein so aufgebauter Feldeffekt-Transistor hat folgende Vorteile :

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1. Es werden hier ja eine größere Anzahl von Tor-Bereichen in einer Halbleiterschicht gebildet, die aus einem Verbindungs-Halbleiter besteht und die auf einer halbisolierenden Halbleiterschicht gebildet ist, welch letztere aus einer ähnlichen Verbindung von der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht bis zum halbisolierenden Halbleiter gebildet ist. Es ist daher möglich, einen Feldeffekt-Transistor gleichmäßiger Qualität bei hoher Steilheit zu erhalten , der sich zur Herstellung integrierter Schaltungen eignet. Bei ihm erstrecken sich die Verarmungszonen von den Torbereichen, welche im wesentlichen rechtwinklig zur Halbleiterschicht 212 sich erstrecken und die im wesentlichen parallel zur Dickenerstreckung der Halbleiterschicht 212 liegen und sich in Richtung auf die gegenüberliegenden Halbleiter-Torbereiche erstrecken. Der Zustand der Verarmungsschicht wird nunmehr genauer anhand vonFig. 2 beschrieben. Wegen KristalI-Defekten oder ungleicher Verteilung der Störstellen ist die Verarmungszone in einem Bereich der Halbleiterschicht 212a nahe dem Substrat mehr oder weniger deformiert. Im normalen Zustand erstreckt sich die Verarmungszone weiter als andere Bereiche wegen der niedrigeren Konzentration von N-Störstellen. Aus diesem Grund werden diese Bereiche miteinander etwas früher als andere Bereiche verbunden. Diese Bereiche sind nur wenige hundert Angstroms vom Substrat entfernt, was erheblich weniger ist als die Dicke (z.B. 1 Mikron ) der Halbleiterschicht 212. Unabhängig von einer Variation der Eigenschaften dieser Bereiche nahe des Substrats wird der Senkenstrom -d.h. die Tor-Charakterisitik - durch den Zustand der Verlängerung relativ gleichmäßiger Verarmungszonen in Bereichen bestimmt, die sich von den Bereichen nahe dem Substrat unterscheiden. Man erhält dadurch Transistoren gleichmäßiger Eigenschaften. Weiterhin: Gemäß der Erfindung erstrecken sich

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die Verarmungszonen in entgegengesetzter Richtung. Selbst wenn man die Dicke der Halbleiterschicht extrem auf einige hundert Angström beispielsweise reduziert, damit man logische Transistoren geringen Leistungsbedarfs erzeugen kann, so haben Kristall-Defekte oder ungleichmäßige Verteilung der Störstellen-Konzentration in Dickenrichtung keinen Einfluß auf die Tor-Abschalteigenschaften. Man kann damit Feldeffekt-Transistoren erzeugen, die einen geringeren Leistungsbedarf als bekannte Transistoren haben.

2. Da es möglich ist, die Kanalbreite entsprechend dem Raum zwischen den Torbereichen zu bestimmen, kann die Tor-Sfeuereigenschaft des Transistors durch die Genauigkeit einer Maske bestimmt werden, die zur Bildung der Torbereiche verwendet wird.

Ferner: Da die Dicke zwecks Bestimmung der Breite des Kanals gemäß dem Stand der Technik nicht vorbestimmt war, ist es |etzt möglich, sich irgendeine Dicke der Halbleiterschicht auszuwählen, so daß man ohne weiteres einen Feldeffekt-Transistor mit dem erwünschten Stromwert herstellen kann.

3. Die Torbereiche an beiden Enden der Torbereichanordnung sind so an Peripherien oder Grenzgebieten des Transistorgebiets angeordnet, daß es nun möglich ist, einen Transistor zu erhalten, der durch den Aufbau in der Peripherie des Transistorbereichs nicht beeinflußt wird.

4. Da - wie oben beschrieben - die Torbereiche an beiden Enden deren Anordnung an den Peripherien des Transistorbereichs angeordnet sind, ist es nunmehr möglich, die Tor-Steuereigenschaften davor zu bewahren, daß sie von den Seitenwänden beeinflußt werden, die sich bilden, wenn der Transistor als Mesa-Typ ausgebildet ist.

5. Indem man die Torbereiche an den Peripherien des Transistorbereichs anordnet,

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ist es auch dann möglich - selbst wenn die Genauigkeit der Maske, die zur Bildung der Peripherien des Transistors mehr oder weniger abnimmt - trotzdem Transistoren hoher Steilheit mit den erwünschten Eigenschaften zu erzielen. Dieser Vorteil kann noch vergrößert werden, indem man die Abmessung der Torbereiche größer macht, die in Kontakt mit der Peripherie in der Richtung der Reihe der Torbereiche sich erstreckt.

6. Die Metallschicht 217, die die Torelektrode umfaßt, bildet einen Schottky-Übergang 216a, 216b und 2Iac zusammen mit Halbleiterbereichen vom N-Typ selbst dann, wenn die Metallschicht 217 nicht notwendigerweise auf den Torbereichen 215a bis 215d , sondern auf Halbleiterbereichen 212a bis 212c vom N-Typ aufgebracht wird, welche sowohl zwischen den Torbereichen vom P-Typ angeordnet sind als auch auf dem N-Typ-Bereich, der jede der Halbleiter-Torbereiche umgibt. Der Übergang kann als Torübergang zusammen mit den säulenförmigen P-N-Übergängen 217a , 217b, 217c und 217d verwendet werden, die aus den säulenförmigen Torbereichen und den benachbarten N-Typ-Bereichen gebildet werden. Wenn eine bestimmte Vorspannung an die Torelektrode angelegt wird, dann erstrecken sich die Verarmungszonen 218a bis 218d vom P-N-Übergang zwischen dem P-Torbereich und dem N-Halbleiterbereich in paralleler Richtung zur Hauptoberfläche,und weiterhin erstrecken sich die Verarmungszonen 219a bis 219c von den Schottky-Übergängen 216a bis 216c in Richtung der Dicke der Halbleiterschicht 212 oder in Richtung des halbisolierenden Substrats 211. Diejenigen Bereiche der Verarmungszonen 218a bis 218d, die näher am Halbleitersubstrat 211 sind, erstrecken sich vor deren anderen Bereiche. Wenn daher eine Vorspannung angelegt wird, so daß sich Verarmungszonen

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bilden, wie sie gestrichelt in Fig. 2 dargestellt sind, und wenn die Störspannung ansteigt, dann schrumpfen die gestrichelt eingekreisten Bereiche weiter, so daß man in den Sperrzustand kommt. In anderen Worten: Selbst wenn der Halbleiter-Torbereich seine kleinste Größe hat, muß die darauf gebildete Metallschicht 217 keineswegs die Herstellgenauigkeit entsprechend der Größe der Oberfläche des säulenförmigen Bereichs haben. Dementsprechend kann - wie unten beschrieben - das Herstellungsverfahren vereinfacht werden.Es braucht wohl nicht besonders darauf hingewiesen zu werden, daß in Fällen wie diesem die Verarmungsschicht vom Schottky-Übergang nicht unbedingt das halb isolierende Substrat 211 erreichen muß. Der Transistoraufbau als ganzer kann ebenso vereinfacht werden, weil die die Torelektrode umfassende Metallschicht 217 dem Transistor einverleibt werden kann, indem man diesen auf die Halbleiterschicht 212 einschließlich der halbieitenden Torbereiche setzt.

Fig. 5 A bis Fig. 5 F zeigt ein Ausführungsbeispiel des Herstellungsverfahrens des Feldeffeki^Transistors nach den Fig. 1 und 2. Zunächst wird ein halbisolierendes Substrat 230 präpariert, das einen Verbindungshalbleiter aus GaAs oder dergleichen umfaßt und einen spezifischen Widerstand von mehr als 10 Ohm · cm und eine Dicke von 200 bis 400 Mikron hat. Dann wird auf der Hauptoberfläche des Substrats 230 eine Halbleiterschicht 231 vom N-Typ gebildet, die aus einem solchen Verbindungshalbleiter wie GaAs besteht, eine Störstellenkonzentration an der Oberfläche von 10 bis 3 c 10 cm und eine Dicke von 0,1 bis 1 Mikron hat. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Störstellenkonzentration der Halbleiterschicht in ihrer Spanne insofern bestimmt, als ein

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Schottky-Übergang zwischen der Halbleiterschicht und der darauf angeordneten Metal !schicht zu bilden ist. Beispielsweise wird die Halbleiterschicht 231 durch epitaxialen Niederschlag gebildet, wie dies Fig. 5 A zeigt. Dann wird auf der Halbleiterschicht 231 vom N-Typ eine Foto-Resish-Schicht 233 mit einer Dicke von 0,5 bis 3 Mikron gebildet. Längs einer Linie aufgereiht wird durch das Foto-Ätzverfahren in die Fotoresist-Schicht 233 eine Anzahl von Fenstern 233a bis 233d eingebracht. Die Öffnungen bei diesem Ausführungsbeispiel sind kreisförmig und haben gleichmäßigen Abstand, wie dies Fig. 5 B zeigt.

In Richtung des Pfeils P werden dann Ionen als P-Störstellen wie z. B. Be, Zn oder Ql implantiert, indem man die Fotoresisi^Schicht 233 mit ihren Öffnungen als Maske verwendet. In diesem Fall kann die Implantationsenergie

14 -2 150 KeV sein und die Dosis an Störstellen kann 5 χ 10 cm sein. Als Ergebnis hiervon werden die Ionen in die Halbleiterschicht 231 implantiert und weiterhin in die obere Schicht des halbisolierenden Substrats 230, welches darunter liegt, und zwar über die Öffnungen 233a bis 233d, so daß sich implantierte Bereiche 234a, 234b, 234c und 234d in Bereichen entsprechend den Bereichen 233a bis 233d von Fig. 5 C bilden. Indem man ein Fotorestist-Entfernungsmittel verwendet, wird dann die Fotoresist-Schicht 233 weggeätzt. Das Substrat wird dann während 20 bis 60 Minuten bsi einer niederen Temperatur von 500 bis 600 C vergütet, wodurch die implantierten Bereiche 234a bis 234d aktiviert werden und die Fäden beseitigt werden, die durch die Implantation hervorgerufen wurden. Ferner wird dadurch erreicht, daß die implantiertenBereiche

in den P-Typ-Torbereichen 235a bis 235d die gleichen Oberflächenstörstellenkonzentrationen bei mehr als 5 X 10^ cm" .

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Als Ergebnis hiervon wird zwischen den Torbereichen 235a bis 235d vom P-Typ und dem Rest der Schicht oder dem Halbleiterbereich 231a in der Halbleiterschicht 231 gemäß Fig. 5 D ein P-N-Übergang gebildet

Die Oberfläche der Halbleiterschicht 231 wird durch schwaches Ätzen auf die Dicke von 10 bis 100 Angström gebracht. Als bekannte Ätzlösung kann eine Mischung von Schwefelsäure, Wasserstoff-Peroxid und Wasser verwendet werden.

Als nächste Stufe wird eine Metallschicht in Gestalt eines Streifens 240 auf den Torbereichen 235a bis 235d der Halbleiterschicht 231 und auf dem Halbleiterbereich 231 α vom N-Typ gebildet, welche zwischen den Torbereichen liegt. Die Metallschicht 240 besteht beispielsweise aus einem solchen Metall wie Mo oder Cr und dient als Torelektrode. Die Metallschicht 240 wird mit einer Dicke von 0, 1 bis 1 Mikron durch Vakuumniederschlag bei einer Temperatur von 300 bis 500°C gemäß Fig. 5 E gebildet.

Die MetalIschkht 240 kann inaner Richtung senkrecht zu ihrem Querschnitt niedergeschlagen werden und erstreckt sich über die Torbereiche 235a bis 235d vom P-Typ hinaus.

Es werden dann Metallschichten 242 und 243 in einer Weise gebildet, so daß sich die Metallschichten zu beiden Seiten der streifenförmigen Metallschicht 240 befinden und eine geeignete Entfernung von den Torbereichen haben und parallel zur Reihenrichtung der Torbereiche 235a bis 235d angeordnet sind,

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wie dies Fig. 5 F zeigt. Fig. 5 F zeigt das Substrat, dessen Querschnitt in Fig. 5E gezeigt ist, wenn es Icings der Linie F-F geschnitten wird. Die Metallschichten 242 und 243 werden beispfelsweise aus einer Au-Ge-Legierung gebildet und dienen als Quellen- und Senken-Elektroden für den herzustellenden Feldeffekt-Transistor. Die Metallschichten 242 und 243 werden mit einer Dicke von 0,1 bis 0,3 Mikron niedergeschlagen. Dies kann z. B. durch eine bekannte Vakuum-Niederschlagsmethode geschehen, und dann werden sie während einiger Sekunden bis einiger Minuten bei Temperaturen von 400 bis 500 C gesintert. Die so erhaltene Konfiguration des Transistors ist identisch mit derjenigen, die in Fig. 1 gezeigt wurde .

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Quellen- und Senkenelektroden nach der Bildung der Tor-Elektrode hergestellt. Wenn daher die metallischen Schichten 242 und 243 , die die Quellen- und Senkenelektroden später abgeben sollen, hergestellt werden, kann die Herstellungsgenauigkeit sich auf einem relativ niedrigen Niveau befinden. Aus diesem Ausführungsbeispiel geht auch leicht hervor, daß die Tor-Elektroden nach den Quellen- und ^enkenelektroden gebildet werden können.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 können Metalle wie Mg, Li,

Zn, Be oder Cd auf der Oberfläche jedes Torbreichs 215a, 215b vom

P-Typ in der gleichen Weise aufgebracht werden, wie dies Fig . 6 zeigt, und zwar entweder durch Diffusion oder Implantations-Techniken bei der Herstellung von P oder P -Halbleiterbereichen, um den Ohmschen Kontakt

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zwischen den Torbereichen 215a, 215b .. vom P-Typ und der Metallschicht für die Tor-Elektrode 217 sicherzustellen.

Darüberhinaus können Be-oder Cd-Ionen implantiert werden, und dann auf

den Oberflächen der Halbleiterbereiche 212a , 212b vom N-Typ

vergütet werden, so daß kompensierte N Oberflächen 252a, 252b

gemäß Rg. 6 sich bilden.

Darüberhinaus können auch O - oder Proton-Ionen in die Oberflächen der Halbleiterbeeiche 212a , 212b .... vom N-Typ implantiert werden. In diesem Falle isolieren die entstehenden Oberflächenbereiche 252a, 252b ... auf den Halbleiterbereichen 212a, 212b .... vom N-Typ gemäß Fig. 6 im wesentlichen die Tor-Metall-Elektrode 217 von den Halbleiterbereichen 212a₇ 212b ... vom N-Typ in einer solchen Weise, daß die Torsteuerspannung größer sein kann als beim Ausführungsbeispiel mit dem Schottky-Übergang im Durchlaßbereich.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 ermöglicht, daß die Metallschicht für die Tor-Elektrode aus einem beliebigen Metall hergestel11 werden kann.

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Claims

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Patentansprüche:

\J Feldeffekt-Transistor mit einer halbisolierenden Schicht aus einem Verbindungshalbleiter, mit einer Verbindungshalbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeits- typs auf der halbisolierenden Schicht, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Es sind mindestens zwei Halbleiter-Torbereiche eines zweiten Leitfähigkeitstyps vorgesehen, der sich vom ersten Leitfähigkeitstyp unterscheidet und die sich von einer Hauptoberfläche der Halbleiterschicht im wesentlichen bis zur halbisolierenden Schicht erstrecken und die einen Abstand voneinander haben.

b) Es sind Quellen- und Senkenelektroden zu beiden Seiten der Halbleiter-Torbereiche vorgesehen und haben mit diesen einen Ohmschen Kontakt.

c) Es ist eine Torelektrodenvorrichtung vorgesehen, die einen Ohmschen Kontakt mit den Halbleiter-Torbereichen hat und die weiterhin einen Schottky-Kontakt mit der Halbleiterschicht hat, die zwischen den Halbleiter-Torbereichen angeordnet ist.

d) Ein Peripheriebereich eines resultierenden Transistors ist in Kontakt mit mindestens zwei der Halbleiter-Torbereiche.

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2. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf

einer Hauptoberfläche der Halb leiter-Torbereiche geformte Halbleiter-Torbereiche eines Typs vorgesehen sind, der identisch mit den Halbleiter-Torbereichen ist, jedoch eine Störstellenkonzentration hat, die höher als diejenige der Halbleiter-Torbereiche ist.
3. Feldeffekt-Transistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Hauptoberfläche des Halbleiters, der in einem Schottky-Kontakt mit den Torelektroden-Vorrichtungen steht, Halbleiterbereiche eines Typs gebildet sind, der identisch mit der Halbleiterschicht ist, jedoch eine Störstellen konzentrat ion hat, die niedriger ist als diejenige der Halbleiterschicht.
4. Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekh-Transistors, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Es wird eine halbisolierende Schicht aus einem Verbindungshalbleiter gebildet sowie eine Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps auf der halbisolierenden Schicht.

b) Es werden mindestens zwei Halbleiter-Torbereiche eines zweiten Leitfähigkeitstyps gebildet, der unterschiedlich ist vom ersten Leitfähigkeitstyp und die sich von der Hauptoberfläche der Verbindungshalbleiterschicht im wesentlichen bis zur halbisolierenden Schicht erstrecken und die voneinander einen Abstand haben, wobei Störstellen eines Leitfähigkeitsiyps implantiert werden, der sich vom ersten Leitfähigkeitstyp im oberen Bereich der Hauptoberfläche unterscheidet.

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c) Es werden zu beiden Seiten der Halbleiter-Torbereiche als auch auf den Halbleiter-Torbereichen Torelektroden, Quellenelektroden und Senkenelektroden gebildet, indem Metallschichten aufgebracht werden, die in Ohmschem Kontakt mit diesen stehen.

d) Dieser zweite Schritt umfaßt ein Verfahren, mit dem die mindestens zwei HaIWeiter-Torbereiche so angeordnet sind, daß sie in Kontakt mit einem Peripherie-Bereich eines resultierenden Transistors stehen,und der dritte Schritt umfaßt ein Verfahren zum Aufbringen der Metallschicht, die als Tor-Elektrode verwendet werden soll, so daß sie in Ohmschem Kontakt mit den Halbleiter-Torbereichen steht und weiterhin in einem Schottky-Kontakt mit der Halbleiterschicht steht, die zwischen den HaIWeiter-Torbereichen angeordnet ist.
5. Verfahren nach Anspruch A₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Quellen- und Senkenelektroden gebildet werden, nachdem die Torelektrode während des dritten Herstellungsschritts gebildet wurde.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt weiterhin ein Verfahren einschließt, bei dem man Bereiche hoher Konzentration aus einer Verunreinigung desjenigen Typs bildet, der identisch mit dem Typ der Halbleiter-Torbereiche auf deren Hauptoberfläche ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt einen Prozeß umfaßt, bei dem ein Bereich mit einer

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ORIGINAL INSPECTED

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Konzentration gebildet wird, die niederer als diejenige anderer Halbleiterschichten auf der Oberfläche derjenigen Halbleiterschicht ist, die zwischen den Halbleiter-Torbereichen liegt.

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