DE3509963A1 - Junction-feldeffekttransistor mit selbstjustierendem gate - Google Patents
Junction-feldeffekttransistor mit selbstjustierendem gateInfo
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Description
F.-J.Tegude - 1
Junction-Feldeffekttransistor mit selbst justierendem Gate
Die Erfindung betrifft einen Junction-Feldeffekttransistor
(JFET) mit se lbstj ustierendem Gate aus anisotrop
ätzbarem Halbleitermaterial und ein Verfahren zu
dessen Herstellung.
Ein Junction-Fe Ideffekttransistors mit se lbstjustierendem
Gate ist aus IEEE Electron Device Letters, Vol. EDL-5 No. 7, July 1984, 285-287, bekannt. Er weist aber an den
Randgebieten der Source- und Drainkontakte eine ungünstige
Stromverteilung auf, die zu hohen parasitären
Widerständen führt und somit die Steilheit beschränkt.
Se lbstjustierend bedeutet, daß die Lage des Gates
zwischen Source und Drain nicht mit einem Maskenjustierschritt
festgelegt werden muß. Das selbstjustierende Gate
ermöglicht durch- das Entfallen des kritischen Justier-Schritts
eine wesentliche Verkleinerung der Kontaktabstände
des Transistors, der dadurch bessere Kennwerte aufweist. Um einen Junction-Feldeffekttransistor mit
selbst justierendem Gate herstellen zu können, wird eine
anisotrop ätzbare Halbleiterschicht benötigt. Der anisotrope
Effekt sollte dabei stark ausgebildet sein, was durch eine entsprechende Kristallstruktur gefördert wird.
Gut eignen sich aus Ga,As,In und P zusammengesetzte
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13.03.1985 -/-
F.-J.Tegude - 1
Halbleiter mit einer Kristallstruktur vom Zinkblendetyp.
Mit einem anisotropen Ätzmittel lassen sich bei entsprechender Orientierung des Kristalls zur Ätzmaske überhängende
Flanken oder auch Schrägen erzielen (Journal of Crystal Growth 58 (1982) 409-416). Dies läßt sich dadurch
erklären, daß der Ätzabtrag in verschiedenen kristallographischen Richtungen unterschiedlich ist. Das gilt vor
allem für Verbindungshalbleiter, z.B. der Gruppen III/V
oder II/VI.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, insbesondere
die Steilheit des Junction-Fe Ideffekttransistors
zu erhohen.
Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Junction-Fe Ideffekttransistor
durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung und ein Verfahren
zur Herstellung sind den Unteransprüchen zu entnehmen .
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen darin, daß durch das versenkte Gate eine günstige Stromverteilung
an den Source- und Drainkontakten auftritt, was letztlich auch die Steilheit des Transistors erhöht.
Im folgenden wird der erfindungsgemäße Aufbau und die
Herstellung des Junction-FeIdeffekttransistors anhand
zweier Ausführungsbeispiele in den Figuren 1 bis 6 erläutert.
Es zeigen:
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F.-J.Tegude - 1
Fig. 1 den Querschnitt eines erfindungsgemäßen
Junction-FeLdeffekttransistors nach der Diffusion,
Fig. 2 den Querschnitt nach dem anisotropen Xtzen, Fig. 3 den Querschnitt nach der Meta LLbeschichtung,
Fig. 4 den Querschnitt eines fertigen Bauelements,
Fig. 5 einen Ausschnitt der Draufsicht des in Fig.
dargesteLLten BaueLements und
Fig. 6 den Querschnitt nach einer schräg aufgedampften
Met a LLbeschichtung.
Die einzeLnen Herste L Lungsstufen des erfindungsgemäßen
Junction-FeLdeffektrransistors sind in den Figuren 1 bis
4 und 6 dargesteLLt. Die Transistoren werden dabei wie üblich nicht als Einzelstücke sondern als ganze Serie auf
einem Wafer hergestellt. Die Beschreibung erfolgt exemplarisch für ein einzelnes Bauelement. In Fig. 1 ist eine
auf ein halbisolierendes HaLb Leitersubstrat 2 mittels
Epitaxie aufgebrachte n-Kana l-HaLb Lei terschicht 1 zu
sehen. Das Halbleitersubstrat 2 besteht aus eisen-dotiertem
Indiumphosphit. Die n-KanaL-HaLb Leiterschicht 1 ist
eine dazu gitterangepaßte und mit Zinn p-dotierte Indium-Ga11 ium-Arsenidschicht. Darüber liegt eine aus
Siliziumnitrat (Si7N.) bestehende Diffusionsmaske 3.
3 4
Durch selektive Diffusion wird der Gate-Bereich 5 mit Zink p-diffundiert. Der Gate-Bereich 5 wird dabei durch
laterale Diffusion breiter aLs die öffnung der Di ffusi
onsmaske.
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F.-J.Tegude - 1 .
Beim nächsten Schritt (Fig. 2) wird
H_SO -H-O-H-O als Ätzmittel zur anisotropen
2 4 d. d. d
Ätze verwendet. Hierbei dient die Diffusionsmaske 3 als
Ätzmaske. Die Halbleiterschicht 1 weist eine Kristallstruktur
vom Zinkblendetyp auf, sie muß so orientiert sein, daß die (100)-Ebene die Oberfläche zur Ätzmaske
bildet, und daß die COTT]-Richtung parallel zur Längsachse der schlitzförmigen Maskenöffnung 4 liegt. Nur in
dieser Anordnung wird die Flanke 7 durch anisotropes
Ätzen erzielt. Das Ätzen darf nur im p-diffundierten Gebiet
5 erfolgen.
Nach Entfernen der Ätzmaske 3 im CF.-Plasma wird dem
Wafer zur Herstellung der Metallkontakte die Metallschicht
senkrecht aufgedampft. Sie besteht aus einer AuGe-Legierung und weist eine reine Au-Oberflache auf.
Aufgrund der überhängenden Flanken entstehen Unterbrechungen
9 der Metallschicht (Fig. 3) und somit eine Aufteilung
in Source 10, Drain 11 und Gate 12.
Ein zweiter Ätzgang (Fig. 4), der nicht unbedingt a η isotrop
sein muß, unterbricht die sperrfreie Verbindung zwischen Source 10 und Drain 11 im p-diffundierten Gebiet
5. Hierbei werden die Metallschichten 10, 11, 12 als Maske
benut zt.
In Fig. 5 ist die Spiegelsymmetrie des Junction-FeLdeffekttransistors
zu erkennen.
Erfolgt das Aufdampfen der Metallschicht nicht senkrecht
zur Oberfläche der Halbleiterschicht sondern schräg dazu,
erreicht man eine asymmetrische Anordnung zwischen den Source-, Drain- und Gatekontakten. Die in Fig. 6
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dargestellte Anordnung zeigt, daß der Gate-Kontakt 12 näher am Source-Kontakt 10 liegt. Dadurch wird der gegenkoppelnde
parasitäre Widerstand zwischen Source und Gate noch weiter verkleinert und insbesondere die Steilheit
des Transistors verbessert.
Bei den vorliegenden Beispielen wurde eine n-dotierte
Halbleiterschicht 1 und ein p-diffundiertes Gebiet 5 verwendet.
Grundsätzlich kann die Art der Dotierung auch
entgegengesetzt erfolgen, hat aber den Nachteil, daß die
Transporteigenschaften der Ladungsträger in einem p-dotierten
Kanal schlechter sind, was sich auf die Kenngrössen des Transistors negativ auswirkt. Trotzdem findet der
letztere Typ dennoch seine Anwendung, wenn beide Typen in einer entsprechenden Schaltungsanordnung als komplementäres
Paar angeordnet sind.
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Claims (1)
- Standard Elektrik Lorenz
AktiengeseLLschaft
StuttgartF.-J.Tegude - 1Patentansp rücheJunction-FeLdeffekttransistor (JFET) mit selbstjustierendem Gate aus anisotrop ätzbarem Halbleitermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß der Gate-Kontakt (12) in einer Vertiefung einer Schicht (1) liegt und die Kontakte von Source (10) und Drain (11) an der Oberfläche dieser Schicht (1) L i egen.2. Junction-Fe Ideffekttransistör nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem anisotrop ätzbaren Halbleitermaterial bestehende Schicht (1) auf einer halb-isolierenden Schicht (2) gitterangepaßt aufgewachsen i st.3. Junction-Fe Ideffekttransist οr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anisotrop ät2bare Schicht(1) aus Ga 11ium-Indium-Arsenid und die halb-isolierende Schicht (2) aus halbleitendem Indiumphosphid bestehen.ZT/P2-Se/Gn13.03.1985 -/-F.-J.Tegude - 14. Verfahren zur Herstellung eines Junction-Fe Ideffekttransistors nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:a) Gitteranpepaßtes Aufwachsen einer η-dotierten HaIb-Leiterschicht (1) auf einer halbisolierenden Schicht (2), wobei die Halbleiterschicht (1) eine Kristallstruktur vom Zinkblendetyp aufweist/ derart, daß die (100)-Ebene parallel zur Schichtf lache liegt,b) Aufbringen einer Diffusionsmaske (3) zur Dotierung des Gate Bereichs (5), so daß die Maske (3) eine schlitzförmige öffnung (4) aufweist, die parallel zur COTTD-Richtung der Halbleiterschicht (1) liegt,c) p-diffundieren der η-dotierten Halbleiterschicht (1) durch selektive Diffusion zum Gate-Bereich (5),d) anisotropes Xtzen im p-diffundierten Gebiet C5), unter Verwendung der Diffusionsmaske (3) als "Ätzmaske, derart, daß überhängende Flanken (7) entstehen,e) Ablösen der Maske (3),f) Aufdampfen des Kontaktmetalls für Source (10), Drain (11) und Gate (12) in einem Vorgang,g) Begrenzen des Gate-Bereichs (5) durch Xtzen, wobei gleichzeitig Source (10), Drain (11) und Gate (12) elektrisch voneinander getrennt werden.ZT/P2-Se/Gn13.03.1985 -/-
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