NL8003944A

NL8003944A - Veldeffecttransistorinrichtingen en werkwijzen voor het vervaardigen ervan.

Info

Publication number: NL8003944A
Application number: NL8003944A
Authority: NL
Original assignee: Nippon Telegraph & Telephone
Priority date: 1979-11-26
Filing date: 1980-07-09
Publication date: 1981-06-16
Also published as: GB2065967B; CA1139893A; DE3024826C2; JPS5676576A; NL189534C; NL189534B; GB2065967A; DE3024826A1

Description

*

* I

-1- 21362/JF/mv

Aanvrager: Nippon Telegraph & Telephone Public Corporation, Tokio, Japan. Korte aanduiding: Veldeffecttransistorinrichtingen en werkwijzen voor het vervaardigen ervan.

5 De uitvinding heeft betrekking op een veldeffecttransistorin- richting, alsmede op een werkwijze voor het vervaardigen van een veldef-feettransistor.

In hèt bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een veldef-fecttransistorinrichting waarin functionele gebieden, welke de veldeffect-10 transistor vormen zijn aangebracht in een samengestelde halfgeleider-laag op een halfisolerend substraat, vervaardigd uit een gelijksoortige samengestelde halfgeleider! ai een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke transistor.

Een gebruikelijke veldeffecttransistor welke nu wijdverspreid 15 wordt gebruikt is dusdanig geconstrueerd dat een N type halfgeleider-laag, vervaardigd uit een samengestelde halfgeleider zoals GaAs epètaxiaal wordt gegroeid op een halfisolerend substraat, vervaardigd uit de gelijksoortige samengestelde halfgeleider, zodat een bronelectrode en een af-voerelectrode, met een vooraf bepaalde onderlinge afstand zijn aangebracht 20 op het opervlak van de halfgeleide laag, met ohmse contacten en een poort-electrode in een Schottky barriereovergang met de halfgeleider-laag is aangebracht ussen de bron- en afvoerelectroden. Een derg^lijke · constructie is beschreven in een artikel van Charles A. Liechti, getiteld Microwave Field-Effect Transistor 1976", I.E.E.E. Transaction on Micro-25 wave Theory and Techniques, Vol. MTT-24, No. 6, bladzijden 279-300,

Juni, 1976·

In een transistor met deze constructie, strekt een verarmingslaag zich uit in de halfgeleider-laag, van de Schottky overgang in overeenstemming met de grootte van de stuurspanning opgedrukt over de poort- en bron-30 electrode, zodat het dwarsdoorsnedegebied van een afvoerstroonbaan in de halfgeleider-laag wordt versmald in overeenstemming met de poobtstuurspanning.

Bovendien brengt de ' zoals hierboven beschreven geconstrueerd transistor de volgende problemen met zich mee.

Aangezien ten eerste de halfgeleider-laag epitaxiaèl wordt gegroeid.

35 op het halfisolerende substraat, hebben in de meeste gevallen, gedeelten van de halfgeleider-laag in de nabijheid van het substraat kristaldefecten. Aangezien bovendien deze gedeelten worden gevormd in de beginfase van de epitaxiale groei, is het moeilijk .de doteringsconcentratie uniform te 8003844 \ -2- 21362/JF/mv maken vanwege de vervaardigingstechniek. Vanwege deze reden is het uitermate moeilijk de karakteristieken van de transistor op of nabij het afsnijden van de afvoerstroom (poortafknijping) uniform te maken ongeacht een nauwkeurige sturing van dikte van de halfgeleidep-laag als de opvolgende 5 werkwijze voor vervaardigingsstappen van de transistor. Dit probleem is dus een van de factoren welke de opbrengst van bevredigende transistoren verlaagd. Dit geldt in het bijzonder met betrekking tot transistoren welke zijn ingericht in een geïntegreerde schakeling. Het is bijvoorbeeld gewenst de afvoerstroom aan en uit te schakelen met een relatief kleine TO poortstuurspannlng van rond + 1 volt, waardoor de dikte van de halfgeleider- 17 16 -3 laag rond 0,1 tot 0,15 micrometer wordt voor een 1.10 t/m 5-10 cm van een N type doteringsconcentratie in GaAs, zodat het probleem veroorzaakt door de constructie welke hierboven is beschreven, resulteert in een grotere spreiding in de poortafknijpspanning.

15 Vanwege deze reden is het moeilijk transistors in een geïntregeerde schakeling voor commercieel gebruik in te richten.

De transistor van dit type wordt verder vervaardigd door de stappen voor het vormen van een halgeleiderlaag van een geleidbaarheidstype door het implanteren van ionen van een verontreiniging in een.oppervlak van een 20 halfisolerend'substraat, vervaardigd uit een samenstelling zoals gallium arsenide, het vormen van bron- en afvoerelectroden in een ohms contact met het oppervlak van het substraat en het daarna vormen van een poortelectrode, ten einde een Schottkyovergang te vormen. Transistoren vervaardigd volgens deze werkwijze zijn beschreven in het artikel door W.B. Welch getitteld: 25 "Gallium Arsenide Field Effect Transistor by Ion Implantation”, Journal of Applied ':Physics, vol., 45 no. 8 bladzijden 3685-3687, augustus 1974 en een artikel door R.G. Hunsperger, getitteld: ”Ion-Implanted Microwave Foeld Effect Transistors in GaAs", Solid State Electronics, Vol. 18, bladzijden 349-352.

30 Bij de transistor met de hierboven beschreven constructie is het voor het herstellen van de verstoorde kristalstructuur veroorzaakt door de geïmplanteerde ionen, welke worden geïmplanteerd in het halfgeleidersub-straat voor het vormen van de halfgeleiderlaag en voor het electrisch activeren van de geïmplanteerde ionen van de verontreiniging, noöd-35 zakelijk het geïmplanteerde substraat te onderwerpen aan een uitstook-behandeling, waarin het substraat wordt verhit tot een hoge temperatuur van 800 tot 900 °C. Een dergelijke uitstookbehandeling wordt echter vergezeld door het volgende probleem. In het bijzonder worden achterblijvende 8003944 * A* -3- 21362/JF/mv verontreinigingen, zoals chroom, silicium etc. vervat in substraten ten tijde van het bereiden van het halfisolerende halFsubstraat te diffunderen of ongewenst externe verontreiningen kunnen worden ingebracht, of verontreinigingen geïmplanteerd in de vooraf bepaalde gedeelten met een vooraf 5 bepaalde concentratie neigen te diffunderen. Bovendien, wanneer het oppervlak van het halfisolerende halfgeleide substraat wordt onderworpen aan de hierboven beschreven hoge temperatuur ontleden oppervlakken van samengestelde halfgeleiders zoals GaAs vaak. Vanwege de verscheidene verschijnselen optredend ten tijde van het uitstoken is het moeilijk om op 10 zeer reproduceerbare wijze een halfgeleider te verkrijgen met een uniforme dikte en welke een verontreiniging met een uniforme concentratie bevat.

Dit veroorzaakt eveneens spreiding in de afknijpspanning van de resulterende transistor waardoor de opbrengst wordt verkleind.

Overeenkomstig is het een hoofddoel van de onderhavige uitvin-15 ding een veldeffecttransistor te verschaffen alsmede een werkwijze voor het vervaardigen ervan met een hoge opbrengst, welke geschikt is ingericht te worden in een geïntregeerde schakeling.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een veldeffecttransistorinrichting en een werkwijze voor het vervaardigen 20 ervan, welke is staat is de spreiding in de poortafknijpspanning te ver-i-kleinen.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterde veldeffecttransistorinrichting, welke geschikt is voor gebruik in een logische schakeling, welke slechts gering electrisch vermo-25 gen i'verbruikt.

Een verder doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterde veldeffebttransistorinrichting en een werkwijze voor het vervaardigen ervan, welke in staat is de afïneting van een kanaal welk dient te worden gevormd in overeenstemming met de nauwkeurigheid van 30 een masker, welke wordt gebruikt ten tijde van het vervaardigen van de transistorinrichting te bepalen en een uniforme karakteristiek te hebben en welke->kan worden vervaardigd met een hogere opbrengst dan de veld-effecttransistoren volgens de stand van de techniek.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaf-35 fen van een veldeffecttransistorinrichting en een werkwijze voor het vervaardigen ervan welke in staat is uitstekende karakteristieken te hebben en welke niet nadelig worden beïnvloed door de kristalkwaliteit van een samengestelde halfgeleider laag gevormd door de groeiing op een halfisos· 8003944 -A- 21362/JF/mv i lerend samengesteld halfgeleider substraat.

Nog een ander doel van de onderhavie uitvinding is het verschaffen van een veldeffecttransistorinrichting en een werkwijze voor het vervaardigen ervan met karakteristieken welke niet nadelig worden beïnvloed 5 door verscheidene factoren, veroorzaakt door een hoge temperatuur uit-stookbehandeling, welke wordt gebruikt ten tijde dat een N type halfgeleider laag wordt gevormd in een halfisolerend substraat door een N type ionenim-planterings techniek,

De uitvinding voorziet hiertoe in een veldeffecttransistor-10 inrichting , welke is gekenmerkt doordat deze omvat: een halfisolerende laag vervaardigd uit een samengestelde halfgeleider, een samengestelde halfgeleidende laag van een eerste geleidbaanheidstype, welke is aangebracht op de half-isolerende laag, ten minste twee halfgeleidende poortgebieden van een tweede geleidbaarheidstype, welke verschilt van het 15 eerste geleidbaarheidstype en welke zich uitstrekken van een hoofdopper -vlak van de halfgeleider laag in hoofdzaak naar de halfisolerende laag eri welke van elkaar op afstand zijn geplaatst,bron- en afvoerelectroden aangebracht aan beide zijden van de halfgeleider poortgebieden, om daarmede < een ohms contact te hebben en een poort electrode orgaan welk een ohms 20 contact heeft met de halfgeleider poortgebieden en welke verder een

Schottky contact heeft met de halfgeleiderlaag liggend tussen de halfgeleider poortgebieden, waarbij een omtrek van een resulterende transistor in contact is met ten minste twee van de half geleider poortgebieden, alsmede in een werkwijze voor het vervaardigen van een veldeffecttransistor, 25 welke is gekenmerkt, doordat deze de volgende stappen omvat: het vormen van een halfisolerende laag vervaardigd uit een samdng'eslelde halfgeleider en een samengestelde halfgeleiderlaag van een eerste geleidbaarheids type aangebraclit op de halfisolerende laag, het vormen van ten minste twee halfgeleider poort gebieden van een tweede geleidbaarheids type, welk verschilt van het eerste 30 geleidbaarheidstype en welke zich uitstrekken van het hoofdoppervlak van dn samengestelde halfgeleider-laag in hoofdzaak naar de halfisolerende laag en welke van elkaar op afstand zijn geplaatst door het implanteren van een verontreiniging van het type verschillend van het eerste geleidbaarheidstype van bovenaf het «hoofdoppervlak m hot vormen van poort-, t>r0n pn af~ 35 voerelectroden aan beide zijden van de_ halfgeleider poortgebieden, alsmede op de halfgeleider poortgebieden door het aanbrengen van metalen lagen welke in een ohms contact daarmee zijn, waarbij de tweede stap een werkwijze omvat, voor het dusdanig aanbrengen van ton minste twen halfgeleider poer» _ § o o sail -5- 21362/JF/mv gebieden dat deze in ?contact zijn met een omtrek van een resulterende transistor en dat de derde stap een werkwijze omvat voor het aanbrengen van een metalen laag om te worden gebruikt als de poortelectrode, ten einde in een ohms contact te zijn met de halfgeleider poortgebieden en verder 5 een Schottky contact met de halfgeleide laag aangebracht tussen de halfgeleider poortgebieden.

De uitvinding zal nu gedetailleerd worden beschreven aan de hand van voorkeursuitvoeringsvormen en onder verwijzing naar de tekening, waarin: ^ fig. 1 een perspectievische tekening is, welke een uitvoerings vorm toont van een veldeffecttransistorinrichting, welke de uitvinding belichaamt; fig. 2 een dwarsdoorsnede tekening is, genomen langs een lijn II-II getoond in fig.1; fig. 3 een grafiek is, welke de spanning- stroomkarakteris-1b tiek toont,welke wordt verkregen, wanneer electroden worden gevormd op een GaAs-substraat van het P type; fig. 4 een grafiek is welke de spanning-stroomkarakteristiek toont, welke wordt verkregen, wanneer electroden worden gevormd op een 2^ GaAs-substraat van het P type; ______ fig. 5A t/m 5F opeenvolgende stappen tonen van de werkwijze voor het vervaardigen van de transistor getoond in fig. 1; en fig. 6 een dwarsdoorsnede-tekening is, welke de hoofdonderdelen van een gemodificeerde uitvoeringsvorm van de veldeffecttransistor van de 25 fign.1 en 2 toont.

Defign. 1 en 2. tonen een voorkeuringsuitvoeringsvorm van ' de veldeffecttransistorinrichting volgens de onderhavige uitvinding.

In de tekening is het halfgeleider substraat 211 vervaardigd uit een samenstelling zoals-GaAs of InP. Het substraat 211 heeft een dikte van 30 rond 300 micrometer en een hoge soortelijke weerstand van 10 ohm.cm of meer. Op het substraat 211 is een N · type samengestelde halfgeleider laag 211 gevormd, welke bijvoorbeeld is vervaardigd uit GaAs of InP

d.m.v. epitaxiale groei. De halfgeleider laag 211 heeft een doterings- 16 3 concentratie van 5.10 atomen per cm bijvoorbeeld en een dikte van 35 0,1 tot 1 micrometer. Op het hoofdoppervlak van de halfgeleider laag 211 zijn metalen lagen '213 en 214 aangebracht, welke goud-tin en goud-germanium en dergelijke omvatten en welke parallel zijn aangebracht met 8003944 -6- 21362/JF/mv een geschikte afstand van bijvoorbeeld 5 tot 10 micrometer voor het vervaardigen van bron- en afvoerelectroden. Deze metalen lagen 213 en 214 zijn hier dusdanig gerangschikt dat deze in ..een ohms contact zijn met de halfgeleider laag 212.

5 Een aantal P type halfgeleider poortgebieden 215a, 215b, 215c en 215d zijn gevormd in de halfgeleider-laag 212 langs een rechte lijn op nagenoeg het middelpunt tussen de metalen lagen 213 en 214 en zich parallel zich daaraan uitstrekkend en met een afstand van bijvoorbeeld 18 rond 4 micrometer waarbij de doteringsconcentratie ervan van 1 tot 20.10 3 10 atomen per cm is. Deze halfgeleider poortgebieden 215a t/m 215d zijn gevormd door het implanteren van ionen van Be, Cd of Zn in de halfgeleider laag 212 en hebben een in hoofdzaak circelvormige dwarsdoorsnede configuratie, zich uitstrekkend van het hoofdoppervlak van de halfgeleider laag 212 naar of het grensvlak tussen de halfgeleider laag 212 en het 15 halfisolerende substraat 211 of dieper in het substraat 211. Een metalen laag 217 gemaakt uit'· molybdeen of goud is aangebracht als een poortelec-trode op het poortgebied 215a t/m 215d en op de kanaalgebieden 212a t/m 212c van de halfgeleiderlaag 212 welke zich bevindt in de ruimten tussen de poortgebieden 215a t/m 215d. De metalen laag 217 maakt direct contact 20 met het N type halfgeleider gebied 212a, 212b en 212c aangebracht tussen elk poortgebied 215a t/m 215d jvoor het vormen van een Sbhottky barrière overgang hiertussen.

Fig. 3 is een grafiek van de karakteristieken ten einde te bewijzen dat wanneer metalen lagen zijn aangebracht op het P type halfge-25 leider poortgebied daartussen een ohms contact wordt gevormd, terwijl fig. 4 een grafiek is van de karakteristieken ten einde te bewijzen dat wanneer metalen lagen worden aangebracht op een N· type halfgeleider laag daartussen een Schottky overgang wordt gevormd.

Fig.3 toont dat de spannings-stroomkarakteristieken verkregen 30 door het vormen van de eerste electrode vervaardigd uit Mo, met een diameter van 42 micrometer en een dikte van 0,2 tot 1,0 micrometer op het P type GaAs-substraat het vormen van de tweede electrode vervaardigd uit Molybdeen met een binnendiameter van 52 micrometer - en een dikte van 0,2 tot 0,3 micrometer, welke concentrisch is aangebracht met de eerste 35 circelvormige electrode en het opdrukken van de spanning tussen de electrode, waarbij de doteringsconcentratie op het oppervlak van het GaAs- 18 3 substraat meer is dan rond 5.10 per cm en elke molybdeen electrode is gevormd door dampdepositietechniek na verhit te zijn geworden tot een 8003344 k -7- 21362/JF/mv temperatuur van 300 tot 500 °C. Zoals getoond in de lineaire spanning-stroomkarakteristieken, wanneer electroden worden gevormd op een P type GaAs-substraat wordt daartussen een ohms contact gevormd.

Fig. 4 toont de spanningsstroomkahakteristieken verkregen door 5 het vormen van de eerste en tweede electrode van een afmeting gelijksoortig aan die getoond aan fig. 3 op een N type GaAs-substraat met een 17 3 doteringsconcentratie minder dan 3.10 per cm onder omstandigheden gelijk soortig aan die in fig. 3 en het opdrukken van een spanning daartussen. De spanning-stroomkarakteristieken welke gelijksoortig zijn aan diode 10 Karakteristiek' geven aari dat een Schottky overgang is gevormd tussen electroden en het , N type GaAs-substraat, wanneer de electroden worden gevormd op het N type GaS-substraat.

De hierboven beschreven structuur maakt het mogelijk dat de halfgeleider laag de volgende effecten heeft naast het effect veroorzaakt 15 door het verschaffen van een P type kolomvormig halfgeleider poortgebied in een N type halfgeleider.

De veldeffecttransistor geconstrueerd zoals hierboven beschreven heeft de volgende voordelen.

(1) Aangezien een aantal halfgeleider poortgebieden worden 20 gevormd < in een halfgeleider laag bestaand uit een samengestelde halfgelei-J der, gevormd op een halfisolerende halfgeleider laag vervaardigd uit ’èen gelijksoortige . samenstelling van het hoofdoppervlak van, de halfgeleider laag naar de halfisolerende halfgeleider is het mogelijk veldeffecttran-sistoren te verkrijgen met een uniforme kwaliteit met een hoge opbrengst, 25 welke geschikt zijn voor het maken van geïntregeerde schakelingen. In het bijzonder worden de verarmingslagen, welke zich uitstrekken van de halfgeleider poortgebieden en welke in hoofdzaak onder een rechte hoek zijn gevormd met betrekking tot de halfgeleider 212 in hoofdzaak parallel gevormd aan de richting van de dikte van de halfgeleider laag en strekken 30 zich uit naar de tegenoverliggende halfgeleider poortgebieden. Bij wijze van voorbeeld zal de toestand van de verarmingslaag gedetailleerd worden beschreven onder verwijzing naar fig. 2. De verarmingslaag wordt min of meer gedeformeerd op een gedeelte van de halfgeleider laag 212a in nabijheid van het substraat, vanwege kristaldefecten of niet uniforme 35 concentratie van de verontreiniging en in een normale toestand strekt de verarmingslaag zich verder uit dan vandere gedeelten, vanwege de geringe concentratie van de N type verontreinigingen. Vanwege deze reden worden deze gedeelten iets eerder met elkaar verbonden dan andere gedeelten.

8003944 * -8- 21362/JF/mv

Aangezien deze gedeelten zich enige honderden Angstroms dichter nabij het substraat bevinden hetgeen kleiner is dan de dikte (bijvoorbreid 1 micrometer) van de halfgeleider laag 212. Vanwege deze reden en ongeacht de variatie in de karakteristieken van deze gebieden in de nabijheid van het 5 substraat wordt de sturing van de afvoerstroom, dat wil zeggen de poort-karakteristiek bepaald door de toestand van de verlenging van de relatief uniforme verarmingslagen op plaatsen welke verschillen van de gedeelten in de nabijheid van het substraat. Het is dus mogelijk om tran-sistoren te verkrijgen met een uniforme karakteristiek. Volgens de uit-10 vinding wordt bovendien, aangezien de verarmingslagen zich uitstrekken in tegenovergestelde richtingen zelfs wanneer de dikte van de halfgeleider laag uitermate is verkleind tot verscheidene honderden Angstrom, bijvoorbeeld ten einde logisch transistoren te verkrijgen met een laag ver-mogensverbruik de poortafknijpkarakteristieken van de transistoren niet 15 nadelig beïnvloed door de kristaldefecten of niet-uniforme concentratie van de verontreiniging in de richting van de dikte. Het is dus mogelijk veldeffecttransistoren te verkrijgen welke minder vermogen verbruiken dan de transistoren volgens de stand van de techniek.

(2) Verder, aangezien het mogelijk is de breedte van het ka- 20 naai in overeenstemming met de ruimte tussen de halfgeleider poortgebieden te bepalen kan de poortstuurkarakteristiek van het transistor worden bepaald door de nauwkeurigheid van een masker, gebruikt voor het'vormen van de poortgebieden. Bovendien, aangezien de dikte van de halfgeleider laag niet wordt bepaald voor het doel voor het bepalen van het verbreden van het 25 kanaal zoals volgens de stand van de techniek werd gedaan is het mogelijk een willekeurig gewenste dikte te kiezen voor de halfgeleider laag waardoor het dus eervoudig wordt een veldeffecttransistor te vervaardigen met een gewenste stroomwaarde.

(3) Bovendien zijn volgens de onderhavige uitvinding de 30 halfgeleider poortgebieden aan beide uiteinden van een rij van poortgebieden aangebrachtiaan omtrekken of grensgebiéden van het transistorge-bied,zodat het mogelijk is een transistor te verkrijgen welke niet wordt beïnvloed door de constructie aan de omtrek van het transistorgebied.

(4) Aangezien, zoals hierboven beschreven, de halfgeleider 35 poortgebieden aan beide uiteinden van het array ervan zijn gepositioneerd aan de omtrekken van het transistorgebied, is het mogelijk te voorkomen dat de poortstuurkarakteristiek nadelig wordt beïnvloed door de zijwanden wanneer de transistor is gevormd als mesatype.

8003944 * -9- 21362/JF/rav (5) Bovendien is het door het positioneren van de halfgeleider poortgebieden aan de omtrekken van het transistorgebied zelfs wanneer de nauwkeurigheid van het positioneren van een masker, welk wordt gebruikt voor het vormen van de omtrekken van het transistor, min of meer kan ver- 5 kleinen, het mogelijk een hoge opbrengst aan transistoren te verkrijgen met gewenste karakteristieken. Dit voordeel kan worden vergroot door het vergroten van de aftnefcing van de halfgeleider poortgebieden in contact met de omtrek in de richting van de uitleiding van de poortgebieden.

(6) De hierboven beschreven structuur maakt het mogelijk dat 10 de halfgeleider laag het volgende effect heeft naast het effect veroorzaakt door het verschaffen van P type kolomvormige halfgeleider poortgebieden in een N type halfgeleider laag, gevormd op een halfisolerend*substraat. De metalen laag 217 omvattende de poortelectrode is gemaakt voor het vormen van een Schottky overgang 216a, 216b en 216c met een N type 15 halfgeleider gebied zelfs wanneer de metalen laag 217 niet noodzakelijk-wijs wordt aangebracht op de halfgeleider poortgebieden 215a t/m 215d maar op N type halfgeleider gebieden 212a t/m 212c aangebracht tussen de μ P type halfgeleider poortgebieden , alsmede op het N type halfgeleider gebied, welk- elk halfgeleider poortgebied omgeeft. De aldus gevormde 20 overgang kan worden benut als een poortovergang tesamen met de kolomvormige .’.P-N overgangen 217a, 217b, 217c en 217d, gevormd door de kolomvormige halfgeleider poortgebieden en de daaraan grenzende N type hal|geleider gebieden.Gedetailleerder gezegd,strekken wanneer een vooraf bepaalde instelspanning wordt opgedrukt op het poortelectrode, de verarmingslagen 25 218a t/m 218d zich uit van de P-N overgang tussen het ,P type halfgeleider poortgebied en het N type halfgeleider gebied daaraan grenzend in de richting parallel aan het hoofdopperürlak en verder strekken de verarmingslagen 219a t/m 219c zich uit van de Schottky overgangen 216a t/m 216c in de richting van de dikte van de halfgeleider laag 212 of de richting van de 30 half isolerende substraat 211. De gedeelten van de verarmingslagen 218a t/m 218d welke dichterbij liggen bij substraat 211 strekken zich uit voor'andere gedeelten ervan. Wanneer een instelspanning wordt opgedrukt •voor het vormen van de verarmingsgebieden aangegeven door de streeplijnen in fig. 2 en 'naarmate de keer instelspanning toeneemt,verkleinen de gebieden 35 omcirkeld door de streeplijnen verder om uiteindelijk een afgeknepen toestand te bereiken. Met andere woorden is in de structuur zoals getoond in de uitvoeringsvorm, zelfs wanneer het halfgeleider poortgebied is geminimaliseerd de daarop gevormde metalen laag 217 niet de vervaardigings- 8 0 0 .1 9 Λ 4 \ -10- 21362/JF/mv precisie overeenkomend met de afmeting van het oppervlak aan het kolom-vormige gebied. Overeenkomstig kan een dergelijke structuur de vervaardi-gingswerkwijze vereenvoudigen, zoals hierbeneden zal worden beschreven.

Het behoeft niet opgemerkt te worden, dat een vervaardiging zoals 5 deze, de verarmingslaag van de Schottky overgang niet noodzakelijkerwijze het halfisolerende substraat 211 bereikt. De transistorstructuur als geheel kan eveneens worden vereenvoudigd omdat demetalen laag 217 welke de poortelectrode omvat,kan worden ingebracht in de transistor door het in hoofdzaak aanbrengen ervan op de halfgeleider laag 212.inclusief de 10 halfgeleider poortgebieden.

De fign.5A t/m 5F tonen uitvoeringsvormen van vervaardiging werkwijzen van de veldeffecttransd»storinrichting getoond in de figuren 1 en 2. Allereerst wordt een halfisolerende substraat 230 vervaardigd, omvattende een samengestelde halfgeleider zoals GaAs of dergelijke en met 15 een specifieke weerstand van meer dan 10^ ohm.cm en een dikte van 200 tot 400 micrometer. Daarna wordt op het hoofdoppervlak van substraat 230 en N type Hhalfgeleider laag 231 gevormd, welke een samengestelde halfgeleider zoals GaAs omvat en met éen oppervlakte doteringsconcentratie van 15 17-3 10 t/m 3.10 cm en met een diktevan’0,1 tot 1 micrometer. Bij deze 20 uitvoeringsvorm wordt de doteringsconcentratie van de halfgeleider laag bepaald in een bereik zodat een Schottky overgang wordt gevormd tussen de halfgeleider laag en de metalen laag welke daarop dient te worden geplaatst. De halgeleider laag 231 wordt gevormd door bijvoorbeeld de epitaxiaèe groeiwerkwijzen zoals getoond in fig. 5A.

25 Daarna wordt een foto-resistlaag 233 gevormd op Öe N type halfgeleider laag 231 met een dikte van 0,5 t/m 3 micrometer. Een aantal vensters of openin gen 233a t/m 233d wordt aangebracht op de foto-resistlaag 233 door de foto-ets werkwijze, waardoor een lijn wordt gevormd. De openingen of vensters in deze uitvoeringsvorm hebben cirkel vormige con-30 figuraties en zijn dusdanig aangebracht dat deze op uniforme afstand liggen, zoals getoond in fig. 5D.

Ionen van P type verontreinigingen zoals Be, Zn of Cd worden geïmplanteerd vanuit de richting aangegeven dóór de pijl P door gebruik making van foto-resist laag 233 met de openingen als een masker. In dit 35 geval kan de implantatie plaats vinden bij 150 KeV en de verontreiniging-14 2 dosis kan 5.10 per cm zitfn. Bijgevolg worden de verontreinigingsionen geïmplanteerd in de halgeleider laag 231 en verder in de bovenlaag van het halfisolerende substraat 230 daaronder, via de openingen 233a t/m 3003944 ï -11- 21362/JF/mv 233d van de foto-resistlaag 233 ten einde geïmplanteerde gebieden 234a, 234b, 234c en 234d op de gedeelten, overeenkomend met de openingen 233a t/m 233d te vormen, zoals getoond in fig, 5C. De foto-resistlaag 233 wordt daarna verwijderd door het etsen onder gebruikmaking van een resistver- 5 wijdermiddel. Het substraat wordt onderworpen aan een -suitstookbewerking bij een lage temperatuur van 500 tot 600 °C gedurende 20 tot 60 minuten ten einde de geïmplanteerde gebieden 234a t/m 234d te activéren, ten einde de beschadiging veroorzaakt door de implantatie te herstellen en de geïmplanteerde gebieden in de P type halfgeleider poortgebieden 235a 18 3 10 t/m 235d de doteringsconcentratie te geven van meer dan 5.10 per cm .

Bijgevolg wordt een P-N overgang gevormd tussen de P type halfgeleider poortgebieden 235a t/m 235d en de rest van de laag van N type halfgeleider gebied 235a in de halfgeleider laag 231 zoals getoond in fig. 5D.

15 Het oppervlak van de halfgeleider laag 231 wordt verwijderd met deen dikte van 1Q tot 100 Angstrom «.door het lichtelijk etsen ervan. De eta-oplossing kan een bekende oplossing zijn van zwavelzuur, waterstofperoxyde en water.

Als een volgende stap, wordt een metalen laag'in de vorm van een 20 strook 240 gevormd op de halfgeleider poortgebieden 235a t/m 235d op de halfgeleider laag 231 en op het N type halfgeleider gebied 231a liggend tussen de poortgebieden. De metalen laag 240 is bijvoorbeeld van een metaal zoals Mo of Cr ten einde te werken als een poortelectrode.. De metalen laag 240 wordt gevormd met een dikte van 0,1 tot 2 micormeter door de 25 vacuümdepositiewerkwijze bij een temperatuur van 300 tot 500 °C zoals getoond in fig. 5E.

De metalen laag 240 kan worden aangebracht in de richting loodrecht op de dwarsdoorsnede ervan, zich uitstrekkend voorbij de P type halfgeleider poortgebieden 235a t/m 235d.

30 Daarna worden metalen lagen 242 en 243 gevormd op een dus danig wijze dat de metalen lagen zijn aangebracht aan beide zijden van de metalen strooklaag 240 en op afstand van de halfgeleider poortgebieden op een geschikte afstand en parallel aan de lijnrichting van de halfgeleider poortgebiedai 235a t/m 235d zoals getoond in fig. 5F. Fig. 5F 35 toont het substraat waarvan de dwarsdoorsnede is getoond in fig. 5E, waarbij dit is gesneden langs de lijn F-F. De metalen lagen 242 en 243 worden bijvoorbeeld gevormd door een Au-Ge-legering ten einde te werken als een bron- en afvoerelectrode voor de veldeffecttransistor. , welke 9003944 -12- 21362JF/mv dient te worden gevormd. De metalen lagen 242 en 243 worden aangebracht met een dikte van 0,1 t/m 0,3 micronmeter door bijvoorbeeld een bekende < vacuümde-positiewerkwijze en het daarna sinteren gedurende verscheidene seconden tot verscheidene minuten bij een temperatuur van 400 tot 500 °C. De totale 5 configuratie van de aldus verkregen transistor is identiek aan die getoond in fig. 1.

Bij deze uitvoeringsvorm worden de bron-, en afvoerelectroden gevormd na de formering van de poortelectrode. Daardoor, worden de metalen lagen 242 en 243 welke bron- en afvoerelectroden dienen te vormen later 10 worden gevormd kan de vervaardigingprecisie binnen het bereik liggen, hetgeen vergelijki^gsgewijs laag is. Eenvoudig kan worden ingezien aan de hand van deze uitvoeringsvorm dat de poortelectroden na de formering van de bron- en afvoerelectroden worden gevormd.

Bij de uitvoeringsvorm getoond in de fig. 1 en 2 kunnen metalen 15 zoals Mg, Li, Zn, Be of Cd worden aangebracht op het oppervlak van elk P type halfgeleider poortgebied 215a, 215b.......op een wijze welke gelijk soortig is aan het geval getoond in fig. 6 door of diffusie of implantatie-tachnieken in de formering van P+ of P++ halfgeleidergebieden ten einde het ohms contact te verzekeren tussen de P type halfgeleider poortgebieden 20 215a, 215b........ ai de metalen laag voor de poortelectrode 217.

Bovendien kunnen Be of Cd-ionen worden geïmplanteerd en daarna uitgestookt op het oppervlak van het N type halfgeleidergebieden'212a, 212b...... voor het vormen van gecompenseerde N~ oppervlakken .252a, 252b.......getoond in fig. 6.

25 Verder kunnen 0-of protonionen eveneens worden geïmplanteerd op het oppervlak van de N type halfgeleider gebieden 212a, 212b......In dit geval isolerende de resulterende oppervlaktegebieden 252a, 252b....op het N type halfgeleidergebieden 212a, 212b.....getoond in fig. 6 in hoofd zaak het poortelectrodemetaal 217van het N type halfgeleidergebieden 30 212a, 212b...... zodat de poortstuurspanning groter kan zijn dan de uitvoeringsvorm van de Schottky barriereovergangstype in geval van voorwaartse instelling.

De structuur getoond in fig . 6 maakt het mogelijk dat de metalen laag voor de poortelectrode uit een arbitrair metaal kan worden ge-35 vormd, -conclusies- 8003944

Claims

1. Veldeffecttransistorinrichting, met het kenmerk, dat deze omvat: een halfisolerende laag vervaardigd uit een samengestelde halfgeleider, een 5 samengestelde halfgeleidende laag van een eerste geleidbaarheidstype, welke is aangebracht op de half-isolerende laag, ten minste twee halfgeleidende poortgebieden van een tweede gelei dbaarh eids type, welk verschilt van het eerste geleidbaarheidstype en welke zich uitstrekken van een hoofdopper -vlak van de halfgeleiderlaag in hoofdzaak naar de halfisolerende laag en 10 welke van elkaar op afstand zijn geplaatst,bron- en afvoerelectroden aangebracht aan beide zijden van de halfgeleider poortgebieden, om daarmede een ohms contact te hebben en een poortelectrode orgaan welk een ohms contact heeft met de halfgeleider poortgebieden en welke verder een Schottky contact heeft met de halfgeleiderlaag liggend tussen de halfge- 15 leider poortgebieden, waarbij een omtrek van een resulterende transistor in contact is met ten minste twee van de half geleider poortgebieden.

2. Veldeffecttransistorinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat op een hoofdoppervlak van de halfgeleider poortgebieden van het type identiek aan de halfgeleider poortgebieden zijn gevormd, maar 20 met een doteringsconcentratie welke groter is dan die van de halfgeleider poortgebieden.

3. Veldeffecttransistorinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat op een hoofdoppervlak van de halfgeleider welke in Schottky contact is met het poortelectrode orgaan halfgeleider», gebieden van het type 25 identiek aan de halfgeleiderlaag zijn gevormd, maar met een doteringsconcentratie, welke kleiner is dan die van de halfgeleiderlaag.

4. Werkwijze voor het vervaardigen van een veldeffecttransistor, met het kenmerk, dat deze de volgende stappen omvat: het vormen van een halfisolerende laag vervaardigd uit een saihéng’estelde halfgeleider en een 30 samengestelde halfgeleide laag van een eerste geleidbaarheidstype aangebracht op de halfisolerende laag, het vormen van ten minste twee halfgeleider poort gebieden van een tweede geleidbaarheidstype, welk verschilt van het eerste geleidbaarheidstype en welke zich uitstrekken van het hoofdoppervlak van de samengestelde halfgeleider-laag in hoofdzaak naar de halfisolerende. laag 35 en welke van elkaar op afstand zijn geplaatst door het implanteren van een verontreiniging van het type verschillend van het eerste geleidbaarheidstype van bovenaf het £hoofdoppervlak en het vormen van poort-, bron en afvoerelectroden aan beide zijden van de halfgeleider poortgebieden, alsmede 3093944 -14- 21362/JF/mv t op de halfgeleider poortgebieden door het aanbrengen van metalen lagen welke in een ohms contact daarmee zijn, waarbij de tweede stap een werkwijze omvat voor het dusdanig aanbrengen van ten minste twee halfgeleider poortgebieden dat deze in <contact zijn met een omtrek van een resulterende 5 transistor en dat de derde stap een werkwijze omvat voor het aanbrengen van een metalen laag om te worden gebruikt als de poortelectrode, ten einde in een ohms contact te zijn met de halfgeleider poortgebieden en verder een Schottky contact met de halfgeleiderlaag aangebracht tussen de halfgeleider poortgebieden.

5. Werkwijze voor het vervaardigen van een veldeffecttransistor- volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de bron- en afvoerelectrode worden gevormd na de formering van de poortelectrode in de derde stap.

6. Werkwijze voor het vervaardigen van een veldeffecttransistor, volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat de tweede stap verder een 15 werkwijze omvat voor het vormen van gebieden met een grote concentratie vervaardigd uit een verontreiniging van het type identiek aan het type van de halfgeleider poortgebieden op een hoofdoppervlak daarvan.

7. Werkwijze voor het vervaardiging van een veldeffecttransistor volgens conclusie 4, 5 of 6, met het kenmerk, dat de tweede stap een werk- 20 wijze omvat voor het vormen van een gebied met een concentratie, welke kleiner is dan die van andere half geleiderlagen op het oppervlak van de half geleiderlaag , aangebracht tussen de halfgeleider poortgebieden.· Eindhoven, juli, 1980. 25 8003944