DE2263091C2 - Feldeffekttransistor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Feldeffekttransistor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Feldeffekttransistor dieser Art bildet die epitaktische Schicht nur einen kleinen einkristallinen Ausläufer, auf dem die Gate- und die Drain-Elektrode angebracht werden, auf dem isolieren- _x den Material. Der Ausläufer entsteht nur dann, wenn die Substratfläche besonders kristallographisch ausgerichtet ist (FR-PS 15 55 057).

Der Erfindung liegt «die Aui-^abe zugrunde, einen Feldeffekttransistor der gekannten Art zu schaffen, der eine epitaktische Schicht mit tner ausreichenden Fläche für das Anbringen der Gate- und der Drain-EJektrode aufweist Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Eine Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ergeben sich keine Schwierigkeiten bei der Ausbildung des Teils der epitaktischen Schicht oberhalb des isolierenden Materials, weil das isolierende Material, das den Kanal auf einem Teil seiner Länge umgibt, ebenso wie der übrige Halbleiterkörper aus Galliumarsenid besteht, jedoch einen hohen spezifischen Widerstand hat.

Die Erfindung führt auch dazu, daß der Feldeffekttransistor trotz hoher Leistung eine Flächenüberhitzung verhindert, da die Stromdichte gleichförmig ist.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, in der ist

F i g. 1 ein schematischer Schnitt eines Feldeffekttransistors und

F i g. 2 ein schematischer Schnitt eines Feldeffekttransistors mit einer Mehrzahl von Elektrodeneinheiten.

Fig.! veranschaulicht im Schnitt einen Feldeffekttransistor (FET), bei dem entweder eine Source-Elektrode an der einen Hauptfläche des Halbleiterkörpers angeordnet ist und eine Drain-Elektrode an der anderen Hauplfläche angeordnet ist. Mit einem solchen Aufbau wird ein Kanal gebildet, der einen Teil hat, der sich von der einen Hauptfläche des Halbleiterkörpers zu dessen anderer Hauplfläche erstreckt.

F i g. 1 zeigt einen FET mit einer Schottky-Gate-Elek- <,-, trode 23 an der Fläche eines Halbleiterkörpers 18 aus Galliumarsenid. Eine Schicht nahe dessen Unterseite i?t ein N-Sourcebercich 19. Ein vertikaler Teil 20 eines Kanals ist angrenzend an den Sourcebereich 19 gebildet. Der vertikale Teil 20 ist homogen mit dem Sourcebereich 19 und von einer Galliumarsenid-Isoliersch'ieht 2t (nachfolgend mit Isolierschicht bezeichnet) mit einem sehr hohen spezifischen Widerstand (von z, B_r etwa 10* Ohm cm) umgeben. Das Galliumarsenid mit einem solchen hohen spezifischen Widerstand kann erhalten werden, indem in bekannter Weise eine geringe Menge von Chrom dem Galliumarsenid beigegeben wird

Das obere Stück des vertikalen Teils 20 de- Kanals stößt an eine epitaktische N-Galliumarsenidschicht 22 mit hohem spezifischen Widerstand an. Dieser Teil entspricht einem Vorsprung des Kanals. Ober der Schicht 22 ist eine Schottky-Gate-EIektrode angeordnet Die Dicke der N-Schicht 22 mit hohem spezifischen Wideretand ist kleiner als einige Mikrometer.

Eine Drain-Elektrode 25 ist über einer N-Schicht (N+-Schicht) 24 mit niedrigem spezifischen Widerstand angebracht Gemäß der Figur ist eine Legierungsschicht 26 hauptsächlich aus Gold unmittelbar unter der Drain-Elektrode 25 niedergeschlagen.

Die Gate- und Drain-Elektroden sind in der Praxis an einem Ende miteinander und elektrisch parallel zueinander gekoppelt Deshalb sind die Leitungen für eine Außenverbindung jeweils als eine Leitung gezeigt, wie durch 27 und 28 angegeben. Durch Anschließen einer Gleichstromquelle zwischen den Leitungen 27 und 29 des Drain und der Source fließt ein Kanalstrom von der Drain-Elektrode 25 über den Teil unmittelbar unter der Gate-Elektrode 23 und den vertikalen Teil 20 des Kanals zu der Source-Elektrode 30. Durch Anlegen einer Gleichvorspannung und einer Signalspannung an die Gate-Elektrode 23 über die Leitung 28 kann der Kanalstrom gesteuert werden. An die Stelle der Schottky-Gate-EIektrode kann eine isolierte Gate-Elektrode oder ein Sperrschicht-Gate treten.

Der FET-Aufbau in der Fig. I zeigt einen einzelnen FET und wird als eine Einheit verwendet Durch Bilden vieler Einheiten auf einem Halbleiterkörper und durch paralleles Verbinden der Einheiten ist es möglich, die zulässige Verlustleistung mit der Zahl der parallel geschalteten Einheiten zu erhöhen. Fig.2 zeigt den Aufbau eines Beispiels eines derartigen FET mit hoher Leistung. Die Teile entsprechend denen in F i g. 1 sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet Beim Beispiel der Fig.2 sind der Sourcebereich 19 und die Source-Elektrode 30 gemeinsam für alle Einheiten gebildet.

Der beschriebene Aufbau ist besonders nützlich, wenn er bei einem FET hoher Leistung verwendet wird. Da der vertikale Teil 20 des Kanals einen Reihenwiderstand für die Source ergibt, wirkt der Reihenwiderstand zusätzlich, um Ströme jeweiliger Einheiten gleichförmig zu machen und diese im Falle eines Betriebs mit hoher Leistung zu stabilisieren. Auch wenn der vorstehend erwähnte Teil 20 des Kanals unter einem bestimmten Winkel zur Fläche des Halbleiterkörpers geneigt ist, ändert sich die Wirkung der Anordnung des Reihenwiderstandes nicht wesentlich.

Durch Erhöhen der Flächen der Drain- und Sourcebereiche für jede Einheit, um eine große Ausgangsleistung zu erhalten, wird die Stromdiehtever= teilung während des Betriebs ungleichförmig aufgrund der örtlichen Differenz der Fremdstoffkonzentration. Dadurch tritt eine örtliche Überhitzung in dem Drainbereich oder in dessen Nähe auf, die letztlich zu einem Durchbruch der Vorrichtung führt.

Um dies zu vermeiden, wird der vorher erwähnte

vertikale Teil 20 des Kanals ausdrücklieh als Widerstandselement ausgenutzt und die Stromdichte wird gleichförmig über den gesamten Halbleiterkörper durch Wirkung der negativen Rückkopplung gemacht, die der vertikale Teil 20, d. h. das Widerstandselement, zeigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   L Feldeffekttransistor mit einem Halbleiterkörper aus Galliumarsenid, auf dessen einer Hauptfläche eine Source-Elektrode angeordnet ist und in dem sich von der Source-Elektrode zu der anderen Hauptfläche des Halbleiterkörpers ein Kanal erstreckt, der Ober einen Teil seiner Länge von isolierendem Material umgeben ist und der sich in einer auf dem isolierenden Material angeordneten |₀ epitaktischen Schicht aus Galliumarsenid, auf der eine Gate-Elektrode und eine Drain-Elektrode angeordnet sind, fortsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Material (21) aus Galliumarsenid mit sehr hohem spezifischen Wider- ₎₅ stand besteht
2. 2. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Material aus chromdotiertem Galliumarsenid mit einem spezifischen Widerstand von etwa 10⁸ Ohm cm besteht _Μ