DE1210084B - Mesa-Unipolartransistor mit einem pn-UEbergang in dem mesafoermigen Teil des Halbleiterkoerpers - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIl

Deutsche KL: 21g-11/02

Nummer: 1210 084

Aktenzeichen: B 64060 VIII c/21 g

Anmeldetag: 19. September 1961

Auslegetag: 3. Februar 1966

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Feldeffekt ausnutzende Halbleiterbauelemente, insbesondere auf solche vom sogenannten Mesa-Typ, sowie auf das Verfahren zu ihrer Herstellung.

Bekanntlich besteht ein Mesa-Unipolartransistor im wesentlichen aus einer Halbleiterscheibe eines gegebenen Leitfähigkeitstyps, einer Schicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, die in eine der Oberflächen der Scheibe eindiffundiert ist, zwei ohmschen Elektroden, die auf der eindiffundierten Schicht angebracht sind, und einer Gleichrichterelektrode zwischen diesen ohmschen Kontakten, die die Steuerelektrode des Transistors darstellt. Zwischen dieser Gleichrichterelektrode und dem Übergang zwischen der Scheibe und der eindiffundierten Schicht wird eine Raumladung erzeugt. In diesem Fall erscheint eine Raum-' ladungssperrschicht, wenn der Übergang in Sperrrichtung vorgespannt wird. Wenn die Dicke der diffundierten Schicht zwischen dem Übergang und der Gleichrichterelektrode gleich α ist, erhält man die Spannung, die üblicherweise als Sperrspannung bezeichnet wird und erforderlich ist, um die Sperre vollständig über das Gebiet zu legen — wie bekannt ist — durch eine passende Lösung der eindimensionalen Poissonschen Gleichung.

Wenn der Halbleiterkörper eine Ladungsdichte pro Kubikzentimeter gleich JV und eine Dielektrizitätskonstante K hat, ergibt sich die Sperrspannung zu

Vf =

eNa* 2K

worin e die Elektronenladung ist.

Der Strom des Unipolartransistors wird dann durch das Sperrspannungsphänomen begrenzt, und der Wert des Begrenzungs- oder Sättigungsstromes für angewandte Hochspannungen ist von CC. D a c e y in einem Artikel »Space-Charge Limited Hole Current in Germanium«, veröffentlicht in »Physical Review«, Bd. 90, Nr. 5,1. Juni 1953, S. 759 bis 763, beschrieben worden.

Es sind auch Mesa-Unipolartransistoren vorgeschlagen worden, bei denen die zwischen der Quellen- und Saugelektrode befindliche Gleichrichterelektrode weggelassen wird; der Raumladungsbezirk erstreckt sich von dem erwähnten Übergang bis zur äußeren Oberfläche der Scheibe. Die deutsche Auslegeschrift 1 094 884. ζ B. beschreibt einen Mesa-Transistor dieser Art. Er besteht aus einer Halbleiterscheibe, die eine ohmsche Steuerelektrode auf der einen Seite, eine diffundierte Schicht auf der anderen Seite und auf dieser diffundierten Schicht Quellen- und Saugelektroden hat sowie eine dazwischen befindliche Kerbe.

Mesa-Unipolartransistor mit einem pn-übergang in dem mesaförmigen Teil des Halbleiterkörpers

Anmelder:

Jean N. Bejat, Fontenay-aux-Roses, Seine;
Paul'Durand, Issy-les-Moulineaux, Seine;
Jean P. Girard, Nice, Alpes Maritimes;
Marc E. Savelli,

Fontenay-le-Fleury, Seine-et-Oise;
Marc A. Chappey,
Georges Tsoucaris, Paris;
Alice, L. Soula, Bourg-la-Reine, Seine;
Jean R. Delmas, Vanves, Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. G. Schliebs, Patentanwalt,
Darmstadt, Büchnerstr. 14

Als Erfinder benannt:
' Jean N. Bejat, Fontenay-aux-Roses, Seine;
Paul Durand, Issy-les-Moulineaux, Seine;
Jean P. Girard, Nice, Alpes Maritimes;
Marc E. Savelli,

Fontenay-le-Fleury, Seine-et-Oise;
Marc A. Chappey,
Georges Tsoucaris, Paris;
Alice L. Soula, Bourg-la-Reine, Seine;
Jean R. Delmas, Vanves, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 19. September 1960 (838 950),
vom 23. Februar (853 671),
vom 4. September 1961 (872 291) - -

Zwischen dem Übergang und dem Boden der Kerbe wird eine Raumladung erzeugt, wenn die Steuerelektrode in Sperrichtung vorgespannt wird.

Die vorstehend erwähnten Mesa-Transistoren nach der früheren Technik, bei denen die Raumladung nicht durch zwei Übergänge begrenzt wird, sondern durch einen Übergang und eine freie Oberfläche, weisen zahlreiche Nachteile auf. Die erste Schwierigkeit Hegt darin, daß die diffundierte Schicht einen kleineren spezifischen Widerstand hat als die Scheibe und daß der Widerstandsgradient von der äußeren Oberfläche der diffundierten Schicht her zum Übergang hin zu-

609 503/296

3 4

nimmt. Damit die vom Übergang erzeugte Raum- der betrachteten Art auf der vollständigen Sperrung ladung sich vorzugsweise in der diffundierten Schicin; beruhe. Versuche zeigten, daß der Abstand zwischen zur Oberfläche derselben hin ausbreitet und nicht zum beiden Elektroden ein wichtigerer Parameter ist als die Innern der Scheibe hin, ist es erforderlich, daß die Dicke des Kanals. Wie gesagt, muß die durch die diffundierte Schicht einen höheren spezifischen Wider- 5 Grenzgeschwindigkeit der Ladungsträger hervorgestand als die Scheibe hat. Damit das Verhältnis zwischen rufene Sättigung mit der Sättigung auf Grund der der Ausdehnung der Raumladung und dem Übergangs- Sperrspannung zusammenwirken,
potential nahezu linear bleibt, muß der Widerstands- Es ist bekannt, daß die durchschnittliche Geschwingradient vom Übergang aus in Richtung auf die Ober- digkeit der Ladungsträger oder die Beweglichkeit in fläche der diffundierten Schicht hin zunehmen. Die Be- io starken elektrischen Feldern weniger wächst und dingungen für ein ordnungsgemäßes Arbeiten der hier schließlich konstant wird, wenn ein sogenannter in Betracht gezogenen Transistoren hinsichtlich des kritischer Feldwert erreicht wird,
relativen Widerstands der Scheibe und der diffundierten Das Vorhandensein dieses kritischen Feldes ist seit Schicht und ebenfalls hinsichtlich der Richtung, in der langem bekannt; es wurde vor allem von E. J. R y d e r sich der Widerstand als Funktion der Dicke ändert, 15 in einem Artikel »Mobility of Holes and Electrons in stehen im Gegensatz zu denen, die im allgemeinen bei High Electric Fields« erwähnt, der in der Zeitschrift Legierungstransistoren der früheren Technik vor- »Physical Review«, Bd. 90, Nr. 5, Juni 1953, S. 766, herrschen. erschienen ist. Unter dem Einfluß dieses kritischen

Eine zweite Schwierigkeit ergibt sich aus der Tat- Feldes erreicht die Trägergeschwindigkeit einen Grenzsache, daß die Strecke nicht vollständig gesperrt 20 wert. Die Kurve, die die Trägergeschwindigkeit als werden kann, weil die Raumladungszone durch die eine Funktion des elektrischen Feldes darstellt, besteht freie Oberfläche der Scheibe begrenzt ist; demzufolge aus drei Teilen. Der erste Teil, der am Ursprung bekönnen Strom-Spannungs-Kurven mit ausgeprägtem ginnt, stellt im wesentlichen eine gerade Linie dar, da Sättigungsknick nicht erzielt werden. wegen der geringen Feldstärke Potentialdifferenz und

Die Erfindung beschäftigt sich mit Mesa-Unipolar- 25 Strom dem Ohmschen Gesetz folgen und die Bewegtransistoren mit einem pn-Übergang in dem mesa- lichkeit dann gleich der konstanten Geschwindigkeit förmigen Teil des Halbleiterkörpers, zwei ohmschen bei schwachem Feld ist. Der zweite Teil besteht im Elektroden mit einem spaltförmigen Abstand an der wesentlichen aus einer Parabel, deren Konkavität in Schicht auf dem mesaförmigen Teil und mit einer Richtung auf die Abszisse verläuft. Die Trägergeohmschen Elektrode auf der entgegengesetzten Ober- 30 schwindigkeit erhöht sich im wesentlichen mit der fläche des Halbleiterkörpers und stellt sich die Aufgabe, Quadratwurzel des elektrischen Feldes. Der dritte Teil zu erreichen, daß die Sättigungsspannung ziemlich ■ der Kurve ist nahezu parallel mit der Abszisse und niedrige Werte aufweist. Sie geht von der Erkenntnis zeigt, daß sich die Trägergeschwindigkeit mit zunehaus, daß die Sättigungsspannung sowohl von der mendem elektrischem Feld sehr wenig erhöht, weil sie Größe des Spaltes zwischen den ersteren Elektroden 35 einen Grenzwert erreicht hat, der von der Art des Halbais auch von der Dicke des pn-Überganges abhängt. leiters abhängt. In dieser Abhandlung wird das kri-

Der erfindungsgemäße Mesa-Unipolartransistor ist tische Feld als Wert des Feldes am Übergang zwischen

dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltbreite zwischen dem zweiten und dritten Teil definiert, und nicht als

den beiden Elektrodenkanten etwa gleich dem Quo- Übergang zwischen dem ersten und zweiten Teil, wie

tienten 40 es oft geschieht.

% £■ Um die Sättigung des Transistorstroms durch die

— · -jr Begrenzung der Geschwindigkeit der Ladungsträger

bei einer gegebenen niedrigen Spannung zu erhalten,

ist, in dem E₁ das kleinste elektrische Feld darstellt, ist es erforderlich, Quellen- und Saugelektrode durch für das die Ladungsträger ihre Grenzgeschwindigkeit 45 ^eme solche Entfernung zu trennen, daß für die ererreichen, K die Dielektrizitätskonstante des Halb- wähnte Spannung das elektrische Feld mindestens den leitermaterials, e die Elektronenladung und JV die Zahl kritischen Wert hat. Genauer gesagt, das Feld, das die der dotierenden Fremdatome ist. beweglichen Träger beschleunigt, und das Feld, das

Bei den Mesa-Unipolartransistoren nach der Er- Sie Raumladung entwickelt, sind im wesentlichen

findung beruht die Sättigung sowohl auf der Sperr- 50 senkrecht zueinander gerichtet und im wesentlichen

spannung als auch auf der Tatsache, daß der Spalt gleich groß, wenn die Steuerspannung Null ist. Das

zwischen Quellen- und Saugelektrode so gewählt ist, Sperrspannungsfeld E₀ ,kann aus der oben angegebenen

daß die Geschwindigkeit der Ladungsträger ihren Sperrspannung abgeleitet werden und ist

Grenzwert für eine Spannung erreicht, die im wesent- eNa

liehen der Sperrspannung gleichkommt. Während die 55 E₀ = —-=— (K — Dielektrizitätskonstante). (1)
durch die Sperrspannung allein bewirkte Sättigung

nicht ausreicht, um Saugstrom-Saugspannungs-Kenn- Das kritische Feld E₁ wird dargestellt durch

linien zu erhalten, die Pentodencharakter mit im eiV7

wesentlichen waagerechten Sättigungsästen haben, er- E₁ = (2)

möglicht die gleichzeitige Ausnutzung beider Ursachen 60

für Sättigungserscheinungen, ,nämlich Sperrspannung wobei / die Breite des Abstandes zwischen Eingang

und Grenzgeschwindigkeit der Ladungsträger, dieses und Ausgang ist. Um das kritische Feld vor dem die

Ergebnis zu erhalten. Sperrung hervorrufenden Feld zu erreichen, muß man

In der früheren Technik wurde die Verminderung 1 > α machen.

der Dicke des leitenden Kanals, d. h. der diffundierten 65 In der Tat haben Versuche gute Ergebnisse erbracht

Schicht,, für wichtiger erachtet als die Verminderung sowohl hinsichtlich der Mischsteilheit als auch der

des Abstands zwischen Quellen- und Saugelektrode, Sättigungsspannung, wenn / und α im wesentlichen

da man annahm, daß die Sättigung eines Transistors gleich gewählt werden.

Wenn man für die Trägergeschwindigkeit, das kritische Feld und die Grenzgeschwindigkeit in Germanium und Silizium die nachstehenden Angaben nimmt, die in Iveys Lehrbuch »Advances in Electronic Physics«, Bd. VI, S. 245, Academic Preß, New York, veröffentlicht worden sind:

Halbleiter	Typ	Beweg lichkeit cm2	Kritisches Feld V/cm	Grenz geschwindig keit
Germaniums Silizium J	N P N P	V-see	3 300 8 000 17 000 62 000	Gm/sec
3900 1000 1200 370	i 6-106 1 9-1Ö6

so kann man die nachstehenden typischen Werte für / angeben. Diese Werte sind Maximalwerte, wenn man für die Zahl N der dotierenden Fremdatome einen Wert nimmt, der einer verhältnismäßig widerstandsfähigen Schicht entspricht.

Mit einem Germanium vom Typ N

JV = 4 · 10¹³ (spezifischer Widerstand — 33 Ohm-cm) e =1,6' 10-¹⁹ Coulombs
K = 1,42 · 10-¹² Farad/cm
E₁ = 3300 Volt/cm

findet man

Mit Silizium vom Typ N

JV = 0,88 · 10¹*

(spezifischer Widerstand = 40 Ohm-cm)
e = 1,6 · 10-¹⁹ Coulombs
K = 1,06 · 10-¹² Farad/cm
E₁ = 17 000 Volt/cm

findet man

12μ.

Wie schon erwähnt, sind die Werte (3) und (4) Maximalwerte, denn die Berechnung des Ausdrucks (2) setzt voraus, daß die Dicke des leitenden Kanals zwischen Quellen- und Saugelektrode linear abnimmt, während sie sich tatsächlich nach einer zwischen einer linearen und einer quadratischen Funktion liegenden Funktion ändert (vgl. W, S h ο c k 1 e y, »Unipolar: Field-Effect Transistor« in Pfoc. L R. E., November 1952, S. 1369); der tatsächliche Wert von / liegt zwischen

	näher	an	K	e
und			Ύ
		l/ K	e
		\ ~Εχ
und

Die Erfindung wird nunmehr im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser bedeuten

Fig. 1 und 2 Mesa-Unipolartransistoren der früheren Technik mit einer diffundierten Schicht,

Fig. 3a und 3b Mesa-Unipolartransistoren mit einer diffundierten Schicht gemäß der Erfindung,

F i g. 4 eine Kurvenschar für den Saugstrom als Funktion der Saugspannung für Transistoren nach der Erfindung,

Fig, 5a und 5b einen Transistor, dessen ohmsche Elektroden kreis- bzw. ringförmig sind,
F i g. 6 andere Ausführung der Elektroden.
Die F i g. 1 zeigt einen Mesa-Unipolartransistor, ίο der in der deutschen Auslegeschrift 1056 747 beschrieben ist. Auf einer der Flächen der P-leitenden Gernianiumscheibe 1 wird beispielsweise durch eine Arsendiffusion eine dünne äußere Schicht 2 vom Typ N gebildet. An zwei Stellen der Schicht 2 werden durch Aufdampfen einer Gold-Antimon-Legierung zwei ohmsche Kontakte 3 und 4 gebildet, die die Quellen- und Saugelektrode des Transistors darstellen. Zwischen den Elektroden 3 und 4 wird durch Aufdampfen von Aluminium eine äußere Zone 5 vom Typ P gebildet, die die Steuerelektrode darstellt. Des weiteren sind eingezeichnet Vorspannungsquelle 6 für die Steuerelektrode, eine Quelle für den Saugstrom 7, eine Signalquelle 8 und ein Belastungswiderstand 9.

Der leitende Kanal verläuft von der QuellenäS elektrode 3 zu der Saugelektrode 4, und die Raumladung erstreckt sich von der Steuerelektrode 5 aus in Richtung auf und bis zu der Übergangsebene 10 zwischen Scheibe 1 und Schicht 2.

Die nutzbare Länge des Leitkanals wird bestimmt von der Länge der Steuerelektrode in Richtung des Kanals, der die Quellenelektrode 3 mit der Saugelektrode 4 Verbindet. Die Zonen 11 und 12, die sich zwischen beiden Elektroden befinden und auf die die Steuerelektrode keine Wirkung hat, verursachen einen unerwünschten Reihenwiderstand. Außerdem wird die maximale Saugspannung von der Dürchgangsspannung des parallel liegenden PNP-Transistors bestimmt, der durch die diffundierte Schicht 2, die Elektrode 5 und die Scheibe 1 gebildet wird. Die Erfahrung zeigt, daß bei Transistoren dieser Art das Durchgangsspannuugspotential unter bzw. bei etwa (4) 10 Volt liegt. Wie bereits erwähnt, erstrebt die Erfindung den Fortfall der Steuerelektrode 5.

Die F i g. 2 zeigt einen Mesa-Uüipolartransistor, 4S der in der deutschen Auslegeschrift 1 094 884 beschrieben ist. Auf einer der Flächen der Germaniumscheibe 13 vom Typ P befindet sich eine ohmsche Elektrode 14, und auf der anderen Fläche bildet sich durch Diffusion eine äußere Zone 15 vom Typ N mit der Dicke w aus. So Zwei ohffische Kontakte 16 und 17 werden durch ein elektrolytisches Verfahren ohne nachfolgende Legierung gebildet; der Widerstand der Zone 15 ist an ihrer Oberfläche so gering, daß die Kontakte durch einfache Elektrolyse gebildet werden können. Daher wächst der Widerständsgradient von der Kontaktfläche zwischen 13 und 15 aus in Richtung auf die Oberfläche der diffundierten Schicht 15. Die Bezugszahlen 6 bis 9 beziehen sich auf die gleichen. Elemente wie in Fi g. 1. Die diffundierte Schicht 15 wird in ihrer Dicke zwischen den beiden Elektroden 16 und 17 durch eine Kerbe 18 vermindert, die eine Zwischenraumbreite von / hat, was dem Abstand zwischen den beiden Elektroden entspricht. Gemäß der Auslegeschrift muß die nachstehende Ungleichung erfüllt werden:

25 μ < / < 2 w.

Diese Ungleichung erfordert Diffusionsstärken erheblicheö Ausmaßes, und zwar von mindestens 12,5 μ..

7 8

Die Erzeugung einer dicken Schicht durch Diffusion fläche in Richtung auf die äußere Oberfläche zunimmt

erfordert eine ziemliche Zeit und setzt die Qualität und überall in der äußeren Schicht größer ist als der

des Einkristalls herab durch Verminderung der der Scheibe. Dicke und Oberflächenwiderstand der

Lebensdauer der Minoritätsträger. diffundierten Schicht können variiert werden durch

Der leitende Kanal erstreckt sich zwischen den 5 Auflösung der Schicht bei Germanium in einer Lö-

beiden Elektroden 16 und 17; die Raumladung wird sung von Natriumhypochlorit, wobei die Konzen-

zwischen der Übergangsfläche 20 und dem Boden der tration des Natriumhypochlorits nach einer sehr

Kerbe 18 erzeugt. Die nutzbare Länge des Leitkanals lansgamen Auflösungsreaktion des Germaniums

wird bestimmt durch die Länge des Bodens der Kerbe 18 gewählt wird — beispielsweise ein zehntel Mikron

parallel zu Fläche 20. Die Zonen 19 und 19' des Leit- io pro Minute. Bei Silicium nimmt man eine Mischung

weges, die etwa parallel zu den seitlichen Wänden der von Wasserstoffsuperoxyd von 110 Raumteilen und

Kerbe verlaufen, verursachen einen parasitären Reihen- Ammoniumfluorid. So liegt beispielsweise die Dicke

widerstand. der diffundierten Schicht zwischen 0,5' und 10 μ

Wie bereits erläutert, hat ein Mesa-Unipolartran- und ihr spezifischer Widerstand zwischen 15 und

sistor nach der Erfindung weder die Steuerelektrode 5 15 20 Ohm-cm.

des Transistors in der F i g. 1 noch die Kerbe 18 des Die Schicht vom Typ P kann auch durch epiTransistors der F i g. 2. Außerdem ist der Abstand taktisches Wachstum erhalten werden. Wie man epizwischen Quellen- und Saugelektrode im wesentlichen taktische Schichten von Germanium oder Silizium gleich und vorzugsweise geringer als die Dicke der erhält, die auf Germanium oder Silizium eines Leitdiffundierten Schicht und wird so groß wie oder 20 fähigkeitstyps den anderen Leitfähigkeitstyp erzeugen, kleiner als ist in einer Reihe von Artikeln beschrieben, die im „ LB. M. Journal of Research and Development, Bd. 4, — . — Nr. 3, Juli 1960, erschienen sind. Der grundlegende -^i N Artikel dieser Serie stammt von J. C. Marinace

25 und trägt den Titel »Epitaxial Vapor Growth of Ge

gewählt, so daß die Träger die kritische Geschwindig- Single Crystals in a Closed-Cycle Process«, S. 248 bis; keit mit einer Spannung erreichen, die weniger 255. Dicke und spezifischer Widerstand der Schicht als die Sperrspannung beträgt und dieser fast gleich sind von der gleichen Größenordnung wie im vorherkommt, gehenden Fall.

Gemäß den Fig. 3a und 3b weist der Transistor 30 In beiden Fällen werden die Elektroden auf der

eine Scheibe 21 aus Silizium vom Typ P auf, die ein diffundierten Schicht durch Aufdampfen im Vakuum

kompensierter Einkristall ist mit einer ohmschen hergestellt. Wegen des äußerst geringen Abstandes

Elektrode 25 auf einer Fläche und einer eindiffun- zwischen den gegenüberliegenden Kanten der Quellen-

dierten äußeren Schicht 22 des Typs N auf der und Saugelektrode muß das Anlegen der Elektroden

anderen. . 35 ohne Legieren geschehen, weil die beiden Kanten der

Auf der Schicht 22 befinden sich zwei ohmsche legierten Teile möglicherweise in Berührung mitein-Elektroden 23 und 24, die Quellen- und Saugelektrode ander kommen könnten. Man kann zwei Metalle nachdarstellen und nicht durch elektrolytische Abscheidung einander im Vakuum aufdampfen, wobei das erste auf einem Teil der äußeren Oberfläche, die nur einen gut haftende Schichten auf dem Halbleiterkörper und geringen spezifischen Widerstand besitzt, erhalten 4° das zweite gut haftende Schichten auf den Schichten worden sind, sondern durch Aufdampfen im Vakuum, des ersten ergibt und ein Verbundlöten nach dem wie aus der Beschreibung des Herstellungsverfahrens sogenannten Thermokompressionsverfahren gestattet, für diese Transistoren weiter unten hervorgehen wird. Das französische Patent 1246 813 beschreibt die Her-Der Abstand/ zwischen den Elektroden23 und 24 stellung ohmscher Kontakte auf Silizium- und Gerist im wesentlichen gleich der Dicke der diffundierten 45 maniumkörpern, wobei zunächst eine Chromschicht Schicht. . aufgedampft wird und anschließend eine Goldschicht.

Die Schicht 22 vom Typ P wird entweder durch Der Halbleiterkörper wird auf einer Temperatur von

Ausdiffusion oder mittels eines epitaktischen Verfah- 250° C gehalten.

rens gewonnen, wobei die beiden letzteren Verfahren Das ganze Gebiet der Quellen- und Saugelektroden

vorzuziehen sind, da sie einen weitaus höheren spezi- 50 wird zur gleichen Zeit angelegt. Dann wird die Schicht

fischen Schichtwiderstand ermöglichen als ihn die durch Einritzen oder Einkratzen mit einem Diamanten

Scheibe 21 besitzt, der außerdem von der Übergangs- in zwei Teile geteilt und anschließend chemisch be-

fläche26 zwischen 21 und 22 in Richtung auf die handelt. Wegen des äußerst geringen Abstandes der

äußere Oberfläche von 22 zunimmt. beiden Elektroden ist es erforderlich, daß sich der

Die aufeinanderfolgenden Schritte des Verfahrens 55 Belag nicht mit dem Halbleiterkörper legiert, weil die

zur Herstellung eines Transistors werden für einen elektrische Kontinuität der beiden legierten Teile

Germanium-Transistor angegeben, der nach dem Aus- unter die Oberfläche reicht und es notwendig wäre,

diffusionsverfahren erhalten wurde. den Kratzer, der die beiden Teile voneinder trennt,

Ein Einkristall von kompensiertem Germanium auszuhöhlen.

vom Typ N, der beispielsweise einen spezifischen 60 Der Metallbelag wird mit einem pyramidenförmigen

Widerstand von ungefähr 0,5 Ohm-cm hat, wird bis Diamanten eingeritzt, z. B. mit einem KOOP-Dia-

auf eine hohe Temperatur mit einer Abscheidungsvor- manten in Richtung seiner längsten Diagonale. Der

richtung für Verunreinigungen, wie einer Vakuum- Versuch zeigt, daß die Breite des Kratzers, der mit einem

oder Kühlfalle, erhitzt. Da die Donatorverunreini- pyramidenförmigen Diamanten mit quadratischer

gungen im Germanium sich schneller zu der Ober- 65 Basis in die metallisierte Oberfläche eines Halbleiters

fläche hin verbreiten als die Akzeptorverunreinigungen, gemacht wird, bei einem gegebenen Halbleiter abhängt

erhält man an der Oberfläche eine Schicht vom Typ P, von dem auf diesen Diamanten ausgeübten Druck. In

deren spezifischer Widerstand von der Übergangs- Fällen, bei denen die metallisierten Oberflächen aus

Claims (1)

1. 9 10

   einer Doppelschicht von Chrom und Gold bestehen, Halbleiter Silizium Typ P

   ruft ein Druck von 5 g einen Kratzer von 0,8 μ Breite mit einer

   hervor, ein Druck von 10 g einen Kratzer von 1 μ, ein Schicht vom

   Druck von 16 g einen Kratzer von 1,3 μ und ein Druck N-Typ

   von 32 g einen Kratzer von 2,3 μ. S oberfläche jeder ohmschen Elektrode 170 · 50

   Nachdem der geeignete Druck durch einen Versuch _{Dicke der diffundierten Schicht 5 μ}

   festgestellt worden ist, wird das metallisierte Stuck „ . , . , _ „ ,

   durch passende mechanische Mittel so eingestellt, daß Zwischenraum zwischen Quellen- und

   man auf ihm mit dem Diamanten einen Kratzer der saugelektrode 5 μ

   gewünschten Form anbringen kann. Der erhaltene io Mischsteilheit 1,4 mA je Volt

   Kratzer hat in seiner gesamten Länge die gleiche Breite Sättigungsspannung 10 Volt

   und Tiefe. Sättigungsstrom für Vg = 0 (dieser

   Da es mit dieser Methode möglich ist, einen Kratzer Strom hängt ab von der Ausdehnung

   mit einer Breite von weniger als 1 μ zu erzielen, kann der Schicht quer über den Leitkanal) 10 mA

   nach dem Durchziehen des Diamanten eine uner- 15 G_renzfrequenz 300 MHz
   wünschte elektrische Kontinuität zwischen den beiden

   Elektroden erhalten bleiben. Diese Kontinuität wird Das Kenrüinienfeld dieses Transistors ist in der F i g. 4

   beseitigt, wenn die in dem Kratzer verbleibenden Me- dargestellt.

   tallteilchen durch eine chemische Reaktion entfernt Patentansprüche-

   werden, die den Metallbelag selbst nicht angreift, 20

   sondern nur den darunter befindlichen Halbleiter. Die 1. Mesa-Unipolartransistor mit einem pn-Über-Metallteilchen können dann mechanisch durch Ab- gang in dem mesaförmigen Teil des Halbleiterspülen beseitigt werden. körpers, zwei ohmschen Elektroden mit einem

   Bei Siliziumtransistoren vom Typ P mit einer spaltförmigen Abstand an der Schicht auf dem diffundierten Schicht vom Typ N wird folgende Be- 25 mesaförmigen Teil und mit einer ohmschen Elekhandlung angewandt. Der Transistor wird 15 Sekunden trodeauf der entgegengesetzten Oberfläche des Halblang in Königswasser (Verdünnung 4:1) eingetaucht, leiterkörpers, dadurch gekennzeichnet, in Wasser abgespült, dann 2 Sekunden lang in Dash- daß die Spaltbreite zwischen den beiden Elektroden-Reagens 1:1:5 (FH zu 50%, 10 cm³; NO₃H₅10 cm³; kanten etwa gleich dem Quotienten
   CH₃CO₂H, 50 cm³) getaucht und schließlich in Wasser 3° KE
   und Aceton abgespült. — * -^

   In den Fig. 5a und 5b ist die eine Elektrode43 ^e

   kreisförmig und die andere Elektrode 44 ringförmig. ist, in dem E₁ das kleinste elektrische Feld darstellt,

   In der F i g. 6 hat der Transistor 46 zwei kamm- für das die Ladungsträger ihre Grenzgeschwindig-

   förmige Elektroden 47 und 48, deren Zähne inein- 35 keit erreichen, K die Dielektrizitätskonstante des

   andergreifen. Bei den Fig. 5 a, 5 b und 6 ist der Ab- Halbleitermaterials, e die Elektronenladung und N

   stand zwischen den Elektroden im wesentlichen so groß die Zahl der dotierenden Fremdatome ist.

   wie die Dicke der Schicht bzw. nicht wesentlich ge- 2. Mesa-Unipolartransistor nach Anspruch 1,

   ringer als diese. dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht

   Es muß erwähnt werden, daß Elektrodenstrukturen, 4° auf dem mesaförmigen Teil bis zur pn-Übergangs-

   die wie in der F i g. 6 miteinander verzahnt sind, in fläche und die Spaltbreite zwischen den Elektroden-

   der früheren Technik bei Unipolartransistoren be- kanten im wesentlichen gleich sind,

   kannt waren; in der früheren Technik jedoch besitzt 3. Mesa-Unipolartransistor nach Anspruch 1

   eine der miteinander verzahnten Elektroden einen oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der spezi-

   Gleichrichterkontakt zur Erzeugung eines Feldeffekts 45 fische Widerstand der Schicht auf dem mesa-

   auf den leitenden Kanal im Halbleiterkörper, und an förmigen Teil wesentlich größer ist als der der

   jeder Seite dieser Gleichrichterelektrode befindet sich anderen Zone des Halbleiterkörpers und der

   eine ohmsche Elektrode, die mit der erwähnten Gleich- Widerstandsgradient vom Übergang her zu der

   richterelektrode verzahnt ist. Im Gegensatz dazu gibt freien Oberfläche der Schicht hin zunimmt.

   es bei der Erfindung nur zwei ineinandergreifende 50

   Elektroden, die immer ohmisch sind. In Betracht gezogene Druckschriften:

   Zur Unterrichtung werden einige Charakteristika Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 056 747;

   eines Unipolartransistors nach den F i g. 3 a und 3b USA.-Patentschrift Nr. 2 967 985;

   angegeben. belgische Patentschrift Nr. 563 129.

   Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   609 503/296 1.66 © Bundesdruckerei Berlin