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Feldeffekt -Transistor mit einem Halbleiterkörper aus zwei Zonen entgegengesetzten
Leitfähigkeitstyps und einer Nut zwischen den zwei ohmschen Elektroden und Verfahren
zu seiner Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf einen Feldeffekt-Transistor
mit einem Halbleiterkörper aus zwei Zonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps,
zwei ohmschen Elektroden auf der Oberfläche der einen, ersten Zone, mit einer Nut
in dieser ersten Zone zwischen den Elektroden, die den Stromweg zwischen den beiden
ohmschen Elektroden am p-n-Übergang verengt, und einer weiteren ohmschen Elektrode
an der anderen, zweiten Zone. Üblicherweise werden die ohmschen Elektroden auf der
einen Zone »Zuführungselektrode« und »Abführungselektrode« genannt, während die
Elektrode auf der anderen Zone mit »Torelektrode« bezeichnet wird. Die Erfindung
bezieht sich weiterhin auf Verfahren zur Herstellung solcher Halbleiteranordnungen.
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Bekanntlich beruht die Wirkung eines Feldeffekt-Transistors auf der
Tatsache, daß beim Anlegen einer Sperrspannung an die Torelektrode am Übergang zwischen
der Torelektrode und dem Stromweg eine Erschöpfungsschicht, das ist eine Schicht,
in der nahezu keine Ladungsträger vorhanden sind, gebildet wird, die in Abhängigkeit
vom Wert der angelegten Sperrspannung mehr oder weniger tief in den Stromweg von
der Zuführungselektrode zur Abführungselektrode eindringt und auf diese Weise die
Stromleitung längs dieses Stromweges wesentlich beeinflussen kann. Eine Ausdehnung
der Erschöpfungsschicht an der Stromwegseite des p-n-Überganges wird dadurch erreicht,
daß der spezifische Widerstand der Stromwegzone des Halbleiterkörpers groß gewählt
wird gegenüber dem spezifischen Widerstand an der anderen Seite des p-n-Überganges
in der Torzone, d. h. der zweiten Zone, des halbleitenden Körpers. Es ist bekannt,
daß auf diese Weise mittels eines Feldeffekt-Transistors eine Energieverstärkung
erreicht werden kann.
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Es wird zunächst an Hand der Fig. 1 bis 3, welche im Längsschnitt
drei verschiedene bekannte Ausführungsformen darstellen, der Stand der Technik bezüglich
des Feldeffekt-Transistors näher erläutert.
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In der USA.-Patentschrift 2 744 970 ist bereits das Prinzip
eines Feldeffekt-Transistors beschrieben und erläutert unter anderem an Hand der
Ausführungsform der vorliegenden Fig. 1. Die Halbleiteranordnung nach Fig. 1 besteht
aus einem gezogenen monokristallinischen Körper 1, in dem durch Änderung der Dosierung
der Schmelze während des Herausziehens eine halbleitende Zone 2 vom n-Typ und eine
halbleitende Zone 3 vom p-Typ, durch den p-n-Übergang 4 voneinander getrennt, vorgesehen
sind. Auf der n-Zone 2 sind die ohmsche Zuführungselektrode 5 und die ohmsche Abführungselektrode
6 angeordnet, und die p-Zone 3 bildet samt der darauf angebrachten Elektrode 7 die
Torelektrode des Systems. Zwischen Zuführungselektrode 5 und Abführungselektrode
6 ist eine Nut 8 in den Halbleiterkörper gefräst, welche den Stromweg zwischen diesen
beiden Elektroden in der n-Zone 2 oberhalb des p-n-Überganges 4 verengt. Wenn auch
dieserAufbau eines Feldeffekt-Transistors, bei dem die Zuführungselektrode und die
Abführungselektrode nebeneinander angebracht sind, mit einer Nut zwischen diesen
Elektroden, welche von der Oberfläche aus in den Halbleiterkörper in Richtung der
Torelektrode eindringt, an sich brauchbar ist, entbehrt die nähere Ausarbeitung
dieses Aufbaues und das Herstellungsverfahren, wie sie in der erwähnten Patentschrift
beschrieben wurden, diejenigen Maßnahmen, welche es eben ermöglichen, bei einer
solchen Struktur die hohen Anforderungen erfüllen zu können, welche in der Praxis
an einen Feldeffekt-Transistor hinsichtlich seiner Reproduzierbarkeit, Stabilität,
Rauschverhalten, Grenzfrequenz und auch Gestehungskosten gestellt werden.
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Man hat daher andere Ausführungsformen entworfen, welche in den Fig.
2 und 3 im Längsschnitt dargestellt sind. Der Feldeffekt-Transistor nach Fig. 2
hat senkrecht zur Zeichenebene einen rechteckigen Querschnitt. Auf zwei einander
gegenüberliegenden
Seiten des Körpers sind die Zuführungselektrode
5
und die Abführungselektrode 6 angeordnet, die auf der n-Zone 2 des Körpers
ohmsche Verbindungen darstellen. Auf den beiden anderen einander gegenüberliegenden
Seiten sind die Torelektroden angeordnet, welche aus den p-Zonen 3 und den darauf
angebrachten Elektroden 7 bestehen. Um negative Widerstandseffekte an den Torelektroden
infolge einer Löcherinjizierung von der Abführungselektrode 6 aus in die Torelektroden
zu vermeiden, ist ein zwischen der Abführungselektrode 6 und der gestrichelten Linie
10 befindlicher Teil 9 der n-Zone 2 mit einem besonders hohen Gehalt an Donatoren
dotiert und besitzt daher eine hohe Elektronenleitfähigkeit und folglich einen niedrigen
Löchergehalt. Eine bei einer bestimmten Sperrspannung an den Torelektroden auftretende
Eindringung der Erschöpfungsschicht in die n-Zone 2 ist mit den gestrichelten
Linien 10 angedeutet; die beiden den Erschöpfungsbereich bildenden Teile
sind je keilförmig, da infolge des Spannungsabfalls längs des Stromweges von der
Zuführungselektrode 5 zur Abführungselektrode 6 die Sperrspannung am Übergang der
Torelektrode in Richtung der Abführungselektrode zunimmt.
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In Fig. 3 ist noch eine weitere bekannte Ausführungsform eines Feldeffekt-Transistors
dargestellt, bei der der Halbleiterkörper senkrecht zur Zeichenebene einen kreisförmigen
Querschnitt hat. Die Zuführungselektrode 5 und die Abführungselektrode 6 sind auch
hier auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet, nämlich auf den beiden
Endflächen des Zylinderkörpers. Die p-Zone 3 und die darauf angebrachte Elektrode
7, welche zusammen die Torelektrode darstellen, umgeben jedoch ringförmig die n-Zone
2. Die für eine bestimmte Sperrspannung an der Torelektrode mit 10 bezeichnete
Ausdehnung der Erschöpfungsschicht ist daher in diesem Falle gleichfalls ringförmig.
Ein wichtiger Nachteil der beiden zuletzt genannten Ausführungsformen ist, daß es
nach diesen Ausführungsformen praktisch sehr schwer ist, Feldeffekt-Transistoren
mit einer Grenzfrequenz höher als 10 MHz herzustellen, denn die Grenzfrequenz steht
in umgekehrt proportionalem Verhältnis zum Produkt der Kapazität der Torelektrode
und des Widerstandes zwischen der Zuführungselektrode und der Abführungselektrode,
wenigstens soweit dieser sich zwischen den Torelektroden befindet. Sowohl diese
Kapazität als auch dieser Widerstand sind der Länge des Stromweges von der Zuführungselektrode
zur Abführungselektrode proportional, soweit diese zwischen den Torelektroden liegt,
und folglich ist die Grenzfrequenz dem Quadrat dieser Länge umgekehrt proportional.
Bei diesen Ausführungsformen, bei denen immer die Torelektroden zwischen der Zuführungselektrode
und der Abführungstlektrode liegen, ist eine beliebige Verkleinerung dieser Länge,
welche nämlich etwa gleich der Länge der Torelektroden in Richtung des Stromweges
ist, aus praktischen Gründen naturgemäß nicht möglich, und der Grenzfrequenz ist
somit eine praktische Obergrenze gesetzt.
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Die Erfindung bezweckt unter anderem einfach durchführbare Maßnahmen
zu schaffen, durch welche ein Feldeffekt-Transistor erzielt werden kann, der die
Nachteile der obenerwähnten bekannten Vorrichtungen nicht oder wenigstens in viel
geringerem Maße besitzt und in mancher Hinsicht, unter anderem hinsichtlich Reproduzierbarkeit,
Rauschverhalten, Grenzfrequenz und Stabilität, besonders gute Eigenschaften besitzen
kann. Die Erfindung greift dabei auf eine Ausführungsform zurück, die grundsätzlich
der bekannten Ausführungsform nach Fig. 1 ähnlich ist, gibt dabei jedoch einfach
durchführbare Maßnahmen an, welche die gerade für die Praxis brauchbare und besonders
geeignete Verwirklichung einer solchen Ausführungsform ergeben.
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Bei einem Feldeffekt-Transistor mit einem Halbleiterkörper aus zwei
Zonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, zwei ohmschen Elektroden auf der Oberfläche
der einen, ersten Zone, mit einer Nut in dieser ersten Zone zwischen den Elektroden,
die den Stromweg zwischen den beiden ohmschen Elektroden am p-n-übergang verengt,
und einer weiteren ohmschen Elektrode an der anderen, zweiten Zone, weist gemäß
der Erfindung die erste Zone eine von der Oberfläche zum p-n-l;Tbergang abnehmende,
durch Diffusion in die Oberfläche erzeugte Dotierung auf, und die Tiefe der Nut
reicht bis in den schwächer dotierten Teil der ersten Zone hinein. Die Elektroden
auf der einen Zone werden mit »Zuführungselektrode« und »Abführungselektrode« bezeichnet,
während die Elektrode auf der anderen Zone mit »Torelektrode« bezeichnet wird.
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Vorzugsweise besteht die erste Zone völlig aus einer in die Oberfläche
diffundierten Schicht. Mit einer in die Oberfläche diffundierten Schicht wird hier
eine Schicht gemeint, welche durch Diffusion einer oder mehrerer Verunreinigungen
einer bestimmten Art aus einem an diese Oberfläche grenzenden Medium, insbesondere
einem Gas, auch einer Flüssigkeit oder einem festen Stoff, in diese Oberfläche eindringt.
Sie muß jedoch von einer Schicht unterschieden werden, die durch Legieren angebracht
ist (ein Verfahren, welches früher zu Unrecht manchmal als Diffusion bezeichnet
wurde), und bei dem die Schicht des halbleitenden Körpers zunächst in einer darauf
angebrachten Schmelze gelöst wird und sich während der darauffolgenden Abkühlung
wieder an ihrer ursprünglichen Stelle absetzt unter Ausscheidung von in der Schmelze
vorhandenen Verunreinigungen. Ein Kennzeichen einer diffundierten Schicht liegt
unter anderem darin, daß eine solche Schicht in einer Ebene unter der Oberfläche,
längs der die Verunreinigung in den Körper diffundiert ist, einen verhältnismäßig
hohen Gehalt an diesen Verunreinigungen, d. h. eine niederohmige Oberfläche aufweist
und dieser Gehalt an Verunreinigung tiefer in der Schicht sehr beträchtlich abnimmt
und damit auch die örtliche Leitfähigkeit. Bei einer durch Legieren angebrachten
Schicht ist dagegen im allgemeinen der Gehalt in der Schicht, auch bis zur vollen
Eindringtiefe, besonders hoch. Die vorliegende Erfindung macht nun unter anderem
einen besonderen Gebrauch vom Auftreten einer niederohmigen Oberfläche in einer
diffundierten Schicht, wie es im nachstehenden noch näher erläutert wird. Besteht
der halbleitende Körper aus Germanium, so wird der spezifische Widerstand des Halbleiterkörpers
in der niederohmigen Oberfläche der diffundierten Schicht vorzugsweise kleiner als
0,5 52 - cm gewählt. Besteht der Halbleiterkörper aus Silicium, so wird der spezifische
Widerstand des Halbleiterkörpers in der niederohmigen Oberfläche der diffundierten
Schicht vorzugsweise kleiner als 1 S2 - cm gewählt.
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Neben dem Vorteil gegenüber den bekannten Halbleiteranordnungen nach
den Fig. 2 und 3, bei denen der Torelektrodenübergang immer zwischen der Zu-und
Abführungselektrode liegt und somit der zu erzielende kürzeste Abstand zwischen
der Zu- und Abführungselektrode durch die erforderliche Breite dieses Torelektrodenübergangs
beschränkt ist, während bei der Halbleiteranordnung nach der Erfindung diese Beschränkung
in viel geringerem Maße gilt, kann infolge
führungselektrode, wenigstens
teilweise die Zuführungs- oder die Abführungselektrode oder die beiden Elektroden
bedeckt.
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Die verschiedenen Möglichkeiten zur Durchführung der Erfindung werden
an Hand einiger Figuren und Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.
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Die Fig. 4 und 5 zeigen im Schnitt zwei verschiedene Ausführungsformen
eines Feldeffekt-Transistors nach der Erfindung.
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Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Draufsicht zweier weiterer Ausführungsformen
eines Feldeffekt-Transistors nach der Erfindung.
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Fig. 8 zeigt im Schnitt eine weitere besondere Ausführungsform eines
Feldeffekt-Transistors nach der Erfindung.
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In F ig. 4 ist ein Feldeffekt-Transistor nach der Erfindung dargestellt,
bei dem eine Zuführungselektrode 5 und eine Abführungselektrode 6 vorgesehen sind,
welche ohmsche Verbindungen bilden mit der ersten Zone 2 vom n-Typ, welche eine
von der Oberfläche zum p-n-Übergang 4 abnehmende, durch Diffusion in die Oberfläche
erzeugte Dotierung aufweist. Die Zuführungselektrode 5 und die Abführungselektrode
6 liegen. nebeneinander und sind mittels der Nut 8 getrennt, die über einen solchen
Abstand in die Zone 2 eindringt, daß sie bis in den schwächer dotierten Teil der
Zone 2 hineinreicht und im Bereich der Erschöpfungsschicht 10 des p-n-Überganges
4 der Torelektrode liegt. Ein Beispiel der Ausdehnung der Erschöpfungsschicht ist
durch die gestrichelte Linie 10 wiedergegeben. Der kürzeste Abstand zwischen der
Zuführungselektrode und der Abführungselektrode beträgt ungefähr 125 #t, und dieser
Abstand ist wesentlich kleiner als die Breite des p-n-Überganges 4, gemessen in
Richtung des Stromweges von der Zuführungs- zur Abführungselektrode; dies ist in
der Figur von links nach rechts.
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Es wird jetzt ein Beispiel der Herstellung des in Fig.4 dargestellten
Transistors besprochen. Es wird z. B. von einem Einkristallkörper mit p-Leitfähigkeit
ausgegangen, dessen Abmessungen durch die gestrichelte Linie 11 angedeutet sind.
Der ursprüngliche Körper hat praktisch einen rechteckigen Querschnitt senkrecht
zur Zeichenebene. Eine Donatorverunreinigung wird in diesen p-leitenden Körper diffundiert,
wodurch der Körper allseitig von einer n-leitenden Zone umgeben wird. Die untere
Seite des Körpers wird dann entfernt, z. B. durch chemisches Ätzen, und die Torelektrode
7 wird auf der frei gewordenen p-leitenden Zone 3 angebracht. Die Zuführungselektrode
5 und die Abführungselektrode 6 werden dann auf der der Torelektrode gegenüberliegenden
Seite des halbleitenden Körpers angebracht, und der Körper wird derart geätzt, daß
die n-leitende Oberflächenschicht überall entfernt wird, mit Ausnahme derjenigen
Teile, welche unter und zwischen der Zuführungs- und der Abführungselektrode liegen.
Darauf wird eine Nut 8 in der Oberfläche des Körpers zwischen der Zuführungselektrode
5 und der Abführungselektrode 6 geätzt, und zwar in der Weise, daß die untere Seite
der Nut den p-n-Übergang 4 nicht passiert oder diesem Übergang zu nahe kommt. Der
Stromweg von der Zuführungselektrode 5 zur Abführungselektrode 6 wird unterhalb
dieser Nut 8 in Richtung des Torüberganges 4 abgelenkt, so daß dieser Stromweg leicht
völlig von der Erschöpfungsschicht durchbrochen werden kann, ohne daß die Gefahr
besteht, daß die Erschöpfungsschicht die Zuführungs- oder die Abführungselektrode
erreicht, bevor diese Durchbrechung erfolgt. Beim Atzen ist die niederohmige Oberfläche
der diffundierten Schicht zwischen den Kontakten 5 und 6 völlig entfernt.
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Es werden jetzt beispielsweise einige Schritte dieses Verfahrens näher
beschrieben.
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Es wird von einem p-leitenden Halbleiterkörper ausgegangen, der aus
Germanium mit einem solchen Gehalt an Indium als Akzeptor besteht, daß der spezifische
Widerstand etwa 1 SZ - cm beträgt.
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Die Diffusion erfolgt dadurch, daß ein Gemisch von Antimontrichloriddampf
und Wasserstoffgas über den p-Typ-Körper geleitet wird und der Körper in einem Ofen
ungefähr 11/z Stunden auf etwa 770° C erhitzt wird. Die Stromgeschwindigkeit des
Wasserstoffgases beträgt etwa 421 pro Stunde, und der Antimontrichloriddampf wird
dadurch erzielt, daß in einem mit dem Ofen in Verbindung stehenden verschlossenen
Raum eine Antimontrichloridmenge auf eine Temperatur von etwa 50° C erhitzt wird.
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Die Torelektrode 7 auf der p-leitenden Zone 3 wird dadurch angebracht,
daß eine Indiummenge bei einer Temperatur von etwa 460° C auf dieser Zone auflegiert
wird. Nachdem dieser Kontakt zustande gekommen ist, werden die Zuführungselektrode
5 und die Abführungselektrode 6 durch stellenweise elektrolytischen Niederschlag
von Nickel angebracht. Die Verhältnisse, unter denen dieses Niederschlagen erfolgt,
sind nicht kritisch.
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Das Atzen eines bestimmten Teiles des halbleitenden Körpers 1 kann
dadurch erfolgen, daß die übrigen Teile mit einer Schutzschicht bedeckt werden und
somit nur der betreffende Teil der Ätzung ausgesetzt wird, oder dadurch, daß nur
der betreffende Teil des halbleitenden Körpers in das Ätzmittel eingetaucht wird.
Das Ätzmittel ist z. B. 20%iges Wasserstoffperoxyd, und das Atzen wird bei etwa
70° C durchgeführt.
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Statt des Wegätzens der unteren Seite des ursprünglichen Körpers,
bevor die Torelektrode 7 angebracht wird, kann auch das Ätzen unterlassen und die
Torelektrode 10 dadurch angebracht werden, daß durch den an der unteren Seite liegenden
p-n-Übergang hindurch bis in die p-Zone legiert wird. Es ist wohl verständlich,
daß der p-n-Übergang durchbrochen werden muß, z. B. durch Ätzen, um die Elektroden
5 und 6 von der Elektrode 7 zu isolieren.
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Das Anbringen des p-n-Überganges durch Diffusion bringt den Vorteil
mit sich, daß ein flacher p-n-Übergang erzielt wird, so daß der Transistor mehr
reproduzierbar ist und hinsichtlich der Regelung des Stromweges besser den gestellten
Anforderungen entspricht.
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Bemerkt wird, daß im Rahmen der Erfindung noch Änderungen hinsichtlich
des Herstellungsverfahrens und der richtigen Bemessung des Feldeffekt-Transistors
selbst möglich sind. So kann z. B. die ganze Oberfläche oder ein Teil derselben
mit einer Elektrodenschicht bedeckt werden, und diese Elektrodenschieht kann darauf
mittels einer Nut in zwei getrennte Elektroden 5 und 6 aufgeteilt werden, indem
das Elektrodenmaterial über eine verhältnismäßig schmale Strecke entfernt wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 bedecken die Elektroden 5 und
6 praktisch die ganze Oberfläche des halbleitenden Körpers. Das Ätzen wird dabei
derart durchgeführt, daß nur ein kleiner Teil des p-n-Über.-ganges 4 und der p-leitenden
Zone 3 verbleibt. Im übrigen vollzieht sich das Verfahren in gleicher Weise, wie
es an Hand von Fig. 4 beschrieben wurde.
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In den Fig. 6 und 7 sind andere als rechteckige Kontakte dargestellt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist an Stelle einer geradlinigen Nut eine verdes
Umstandes,
daß die Zu- und Abführungselektrode beide auf der niederohmigen Oberflächenzone
der diffundierten Schicht angebracht sind, der Vorteil eines geringen Rausches erzielt
werden, denn der Rausch ist ja von der Diffusion von Minoritätsladungsträgern abhängig.
Da die Zu- und AbfÜhrungselektrode beide auf einer Oberflächenzone mit einem niedrigen
spezifischen Widerstand angebracht sind, ist die verfügbare Zahl der Minoritätsladungsträger
und somit auch die Diffusion von Minoritätsladungsträgern klein und der Rausch somit
niedrig. Zwischen der Zuführungselektrode und der Abführungselektrode ist in der
ersten Zone eine Nut vorgesehen, die wenigstens stellenweise die Oberfläche der
diffundierten Schicht über der Torelektrode durchbricht. Nur an der Stelle der Nut
ist diese niederohmige Oberfläche unterbrochen. Infolge des Vorhandenseins dieser
niederohmigen Oberfläche werden die Zuführungs- und Abführungselektroden gleichsam
bis nahe an die Nut verlegt. Der Feldeffekt-Transistor nach der Erfindung bietet
dann auch den weiteren Vorteil eines niedrigen Reihenwiderstandes und infolge des
Vorhandenseins einer niederohmigen Zone vor der Abführungselektrode eine hohe Stabilität.
Unterhalb der niederohmigen Oberfläche einer diffundierten Zone nimmt der spezifische
Widerstand beträchtlich zu, und die Nut muß daher wenigstens bis in diese Zone eindringen,
um innerhalb des Bereiches der Erschöpfungsschicht der Torelektrode zu liegen. Vorzugsweise
wird der kürzeste Abstand zwischen der Zuführungs- und Abführungselektrode, längs
der Oberfläche des Halbleiterkörpers gemessen, kleiner gewählt als 2mal der kürzeste
Abstand zwischen der Zuführungselektrode und dem Übergang der Torelektrode und/oder
der kürzeste Abstand zwischen der Abführungselektrode und dem Übergang der Torelektrode.
Hierbei wird bemerkt, daß mit dem Ausdruck »Zuführungselektrode« und »Abführungselektrode«
entweder der eigentliche Kontaktkörper auf dem Halbleiterkörper oder, wenn eine
niederohmige Zone direkt vor dem betreffenden Kontaktkörper liegt, die virtuelle
Zuführungselektrode bzw. die virtuelle Abführungselektrode gemeint ist, welche sich
dort befindet, wo die niederohmige Zone in Richtung der anderen Elektrode endet.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist zwischen der Zuführungs-
und der Abführungselektrode eine verhältnismäßig lange Nut vorgesehen. Vorzugsweise
ist die Länge der Nut größer als 1,5mal die kleinste der beiden größten Abmessungen
der Zuführungs- und der Abführungselektrode. So kann von der Zuführungs- und der
Abführungselektrode die eine nahezu in der Mitte auf der ersten Zone angebracht
und völlig von der erwähnten Nut umgeben sein, während die andere Elektrode außerhalb
dieser Nut angebracht ist. In Draufsicht ist dann die eine Elektrode, z. B. die
Zuführungselektrode, vorzugsweise kreisförmig, während die andere Elektrode ringförmig
die eine Elektrode konzentrisch umgibt. Auch kann die eine Elektrode linsenförmig
und von der anderen Elektrode umgeben oder wenigstens größtenteils umgeben sein.
Wieder eine andere Ausführungsform ist diejenige, bei der die Zuführungs- und die
Abführungselektrode je kammförmig ausgebildet sind und die zahnförmigen Teile der
erwähnten Elektrode ineinander eingreifen, jedoch durch die bereits erwähnte Nut
voneinander getrennt sind. Durch das Anbringen einer verhältnismäßig langen Nut,
mit der eine Nut gemeint ist, die länger als eine geradlinige Nut ist, kann der
weitere Vorteil erzielt werden, daß die Transkonduktanz, gewöhnlich in der Literatur
mit g. bezeichnet, zunimmt, ohne daß die der Kontaktoberfläche proportionale Kapazität
zunimmt. Auch dieser Aufbau kann in sehr einfacher Weise bei dieser Ausführungsform
verwirklicht werden. Die erste Zone, in der sich der Stromweg von der Zuführungs-
zur Abführungselektrode erstreckt, ist vorzugsweise n-leitend, da die Beweglichkeit
von Elektronen im allgemeinen größer ist als die von Löchern.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann dieser Feldeffekt-Transistor
in einfacher und reproduzierbarer Weise hergestellt werden. So kann man z. B. in
einem n-leitenden Körper durch Diffusion eines Donators eine diffundierte Oberflächenschicht
anbringen. Auf der anderen Seite des Körpers kann dann ein Akzeptor einlegiert werden,
der die Torelektrode bildet. Auf der diffundierten Oberflächenschicht werden nebeneinander
die ohmsche Zuführungselektrode und die ohmsche Abführungselektrode angebracht.
Zwischen der Zuführungs- und der Abführungselektrode wird z. B. durch Ätzen eine
Nut vorgesehen, die stellenweise zwischen diesen Elektroden wenigstens die niederohmige
Oberfläche der diffundierten Schicht durchbricht. Auch durch Verwendung des Effektes,
die Zuführungs- und Abführungselektrode durch das Anbringen der niederohmigen Oberfläche
der diffundierten Schicht aufeinander zu verlegen, kann in einfacher Weise ein kürzester
Abstand zwischen der Zuführungs- und der Abführungselektrode erreicht werden, der
kleiner ist als 250[t. Vorzugsweise wird dieser Abstand kleiner als 125 #L oder
sogar kleiner als 50 #i gewählt.
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Ein besonders geeignetes Verfahren nach der Erfindung besteht darin,
daß in einen halbleitenden Körper eines bestimmten Leitungstyps eine Oberflächenschicht
entgegengesetzten Leitungstyps diffundiert wird und auf einem Teil dieser Schicht
eine ohmsche Zuführungselektrode und eine ohmsche Abführungselektrode angebracht
werden. Zwischen diesen Elektroden wird z. B. durch Ätzen eine Nut vorgesehen, die
wenigstens stellenweise zwischen diesen Elektroden die Oberfläche der diffundierten
Schicht durchbricht. Auch kann man auf der in die Oberfläche diffundierten Schicht
eine ohmsche Elektrode anbringen und darauf, durch Entfernung eines Teiles dieser
Elektrode, diese ohmsche Elektrode in die Zuführungselektrode und die Abführungselektrode
aufteilen. Gleichzeitig damit oder anschließend kann die Nut z. B. durch Atzen vorgesehen
werden. Vorzugsweise wird die Nut auf elektrolytischem Wege um eine ohmsche Elektrode
herum vorgesehen, insbesondere wenn eine der ohmschen Elektroden zentral um die
in der Mitte liegende Elektrode herum liegt. Dies kann dann dadurch erfolgen, daß
in einem geeigneten Ätzbad an die betreffende Elektrode eine positive Spannung gegenüber
dem Ätzbad angelegt wird. Während des elektrolytischen Ätzens kann man sehr vorteilhaft
den Effekt benutzen, daß beim Anlegen einer Spannung in der Sperrichtung zwischen
der einen Elektrode und der Torelektrode das Ätzen andauert und fortgesetzt wird,
bis die Nut die der betreffenden Sperrspannung entsprechende Erschöpfungsschicht
erreicht.
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Der Stromweg durch den halbleitenden Körper befindet sich in der erwähnten
einen Zone zwischen der Zuführungselektrode und der Abführungselektrode einerseits
und dem p-n-Übergang der Torelektrode andererseits. Vorzugsweise wird der p-n-Übergang
der Torelektrode gegenüber der Zuführungselektrode und der Abführungselektrode derart
vorgesehen, daß der p-n-Übergang, gerechnet in Richtung senkrecht zum Stromweg von
der Zuführungselektrode zur Abhältnismäßig
lange Nut vorgesehen,
indem die Zuführungselektrode 5 in Draufsicht linsenförmig gewählt ist. Die Zuführungselektrode
5 ist größtenteils von der Abführungselektrode 6 umgeben. Es ist verhältnismäßig
einfach, die Zuleitungen an den Stellen 12 und 14 zu befestigen, zumal die Zuleitung
der Zuführungselektrode auf dem breitesten Teil der linsenförmigen Elektrode angebracht
wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 sind die Zuführungselektrode 5
und die Abführungselektrode 6 auch mittels einer längeren Nut 8 getrennt. Die Elektroden
sind kammförmig ausgebildet, und die zahnförmigen Teile der Elektroden greifen auf
die in der Figur dargestellten Weise ineinander ein. Bei diesen Ausführungsformen
kann die Nut 8 z. B. durch chemisches oder elektrolytisches Atzen vorgesehen werden.
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In Fig.8 ist eine andere Ausführungsform eines Feldeffekt-Transistors
nach der Erfindung dargestellt. In den halbleitenden Körper 1 ist eine n-leitende
Oberflächenschicht 2 diffundiert. Die Torelektrode besteht aus der p-1eitenden Zone
3 und der darauf angebrachten Elektrode 7. Die ohmschen Elektroden 5 und 6 sind
auf der n-leitenden Zone angebracht. In Draufsicht ist der Kontakt 5 kreisförmig
und der Kontakt 6 ringförmig und konzentrisch mit dem Kontakt 5. Der Kontakt 6 besteht
z. B. aus elektrolytisch niedergeschlagenem Nickel, und der Kontakt 5 ist z. B.
dadurch angebracht, daß eine Zinn-Antimon-Lotmenge (99GewichtsprozentZinn, 1 GewichtsprozentAntimon)
auf das Ende eines verzinnten Kupferdrahtes 12 aufgebracht wird und dieser Draht
bei etwa 290° L an der n-Zone 2 festgelötet wird. Die Nut 8 ist durch elektrolytisches
Ätzen hergestellt, wobei von der Erschöpfungsschicht des Torüberganges 10 Gebrauch
gemacht wird. Zu diesem Zweck wurde der halbleitende Körper völlig mit einer Schutzschicht
bedeckt, nur mit Ausnahme der Oberfläche zwischen den beiden Elektroden 5 und 6,
und in diesem Zustand ist ein Ätzband eingetaucht, welches aus einer 100loigen wäßrigen
Lösung von Kaliumhydroxyd besteht. Die Elektrode 5 wurde mit Erde verbunden, und
an der Torelektrode 7 wurde eine Spannung von -10V aufrechterhalten. Eine Gegenelektrode
im Ätzbad wurde an eine Spannung von -0,1 V gelegt. Das Ätzen erfolgte bei Zimmertemperatur
direkt in der Umgebung der Elektrode 5 und dauerte an, bis die Nut die Erschöpfungsschicht
10 erreichte. Es kann so in einfacher Weise ein Feldeffekt-Transistor nach der Erfindung
mit der gewünschten Sperrspannung hergestellt werden.
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Da die n-Zone 2 durch Diffusion angebracht ist, hat ihre Oberfläche
einen niedrigen spezifischen Widerstand. Diese niederohmige Oberfläche erstreckt
sich auch nach dem Ätzen noch vom Kontakt 6 bis zum Kreis 13, so daß die Abführungselektrode
gleichsam nach dem Kreis 13 verlegt ist und daher nahe bei der Zuführungselektrode
5 liegt trotz des Umstandes, daß der Abstand zwischen den eigentlichen Elektroden
5 und 6 verhältnismäßig groß ist. Dieser besondere Vorteil, der auf den Umstand
zurückzuführen ist, daß die n-Zone eine diffundierte Schicht ist, erleichtert die
Herstellung eines Feldeffekt-Transistors nach der Erfindung in beträchtlichem Maße.
Diekreissymmetrische Ausbildung nach Fig. 8 bietet noch den weiteren Vorteil, daß
sie für gleiche Abmessungen das maximale Verhältnis zwischen der Nutlänge und der
Elektrodenoberfläche liefert und außerdem das elektrolv_ tische Atzen der Nut wesentlich
erleichtert.
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Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß an Stelle von Germanium auch
andere Halbleiter oder halbleitende Verbindungen, z. B. das bereits erwähnte Silicium,
verwendbar sind. Zahlreiche weitere Änderungen sind möglich. Der Stromweg von der
Zuführungs- zur Abführungselektrode kann sich auch in einer p-leitenden Zone befinden.
Im allgemeinen wird dieser Stromweg vorzugsweise in einer n-Zone vorgesehen, da
die Elektronenbeweglichkeit im allgemeinen größer ist als die Löcherbeweglichkeit.