DE1564475C2

DE1564475C2 - Feldeffektanordnung

Info

Publication number: DE1564475C2
Application number: DE1564475A
Authority: DE
Inventors: Andrew Francis Pound Hill Crawley Sussex Beer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1965-12-22
Filing date: 1966-12-20
Publication date: 1984-01-26
Also published as: GB1139170A; CH470085A; NL6617926A; SE348320B; GB1136569A; FR1505959A; JPS4931592B1; NL155130B; DE1564475A1; US3436623A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Feldeffektanordnung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Feldeffektanordnung dieser Art ist aus »IBM-TDB« Juni (1964) 1,7 bekannt.

Im Betrieb wird bei solchen Anordnungen eine Spannung zwischen den Source- und Drain-Elektroden angelegt, die die Source-Elektrode in der Vorwärtsrichtung und die Drain-Elektrode in der Sperrichtung vorspannt. Ein Stromfluß zwischen der Source- und der Drain-Elektrode kann durch eine Spannung eingeleitet und gesteuert werden, die zwischen den Gate-Elektroden und dem darunterliegenden Halbleiterkörper angelegt wird. Diese Spannung hat eine derartige Polarität, daß unter der Isolierschicht ein Stromweg ' induziert wird, der aus einem Oberfiächenkanal von dem Leitungstyp des darunterliegenden Körpers entgegengesetzten Leitungstyp besteht und erlaubt, daß zwischen der Source- und der Drain-Elektrode Strom fließt. Diese Wirkungsweise wird als Anreicherungsmodus bezeichnet, weil der Oberflächenkanal durch Anlegen einer Spannung an die Gate-Elektrode gebildet wird. .

Solche Anordnungen können als ein Analogon einer Vakuumröhre betrieben werden. Ein modulierendes Signal wird mindestens, einer Gate-Elektrode, dem Signaleingangs-Gate, zugeführt, wodurch sich eine Änderung in der Leitfähigkeit des Oberflächenkanals und folglich im Strom zwischen der Source- und der Drain-Elektrode ergibt, während die andere(n) Gate-Elektrode(n), die Schirmelektrode(n), dafür sorgen, daß sich der Oberflächenkanal auf dem ganzen Abstand zwischen der Source- und der Drain-Elektrode erstreckt.

Bei der obengenannten, bekannten Anordnung sind zwei Gate-Elektroden nebeneinander angeordnet. Um einen ununterbrochenen Stromkanal erzeugen zu können, muß der Abstand zwischen diesen Elektroden sehr gering sein, was aber technologisch Schwierigkeiten bereitet.

Aus der FR-PS 13 77 764 ist ein Feldeffekttransistor mit zwei einander überlappenden Gate-Elektroden bekannt, die in Richtung der Source-Elektrode verschoben sind und in Abstand von der Drain-Elektrode liegen. Dieser bekannte Transistor ist vom Verarmungstyp, bei dem bereits ohne Gate-Spannung ein sich ununterbrochen von der Source- bis zur Drain-Elektrode erstreckender Kanal vorhanden ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde bei einer Feldeffektanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ohne Einhaltung strenger Toleranzen und Anwendung aufwendigen Ausrichtverfahren bei der Bildung der Gate-Elektroden und unter Beibehaltung verhältnismäßig geringer Gate-Drain- und paraertärer Kapazitäten die Bildung eines ununterbrochenen Stromkanals zu erleichtern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Anordnung, bei der eine der Gate-Elektroden sich über keinen der gleichrichtenden Übergänge erstreckt,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1,

F i g. 3 einen Dünnschichttransistor.

In F i g. 1 ist das Signal-Gate 33 völlig vom Abschirm-Gate 38 bedeckt, jedoch von diesem isoliert. Bei dieser Vorrichtung wird das Abschirm-Gate benutzt, um einen leitenden Kanal beiderseits des. Signal-Gates zu bilden, und das Signal-Gate wird oberhalb des Knicks betrieben, während ein diesem Gate zugeführtes Signal verstärkt wird.

Ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtungen nach den F i g. 1 und 2 ist folgendes:

1. Die P-leitende einkristalline Siliciumunterlage 27 wird mit Hilfe der üblichen thermischen Oxydationsverfahren mit einer Oxydschicht 32 versehen.

2. In der Oxydschicht werden mittels eines Fotoätzverfahrens Fenster hergestellt und es werden durch Diffusion von Phosphor durch diese Fenster hindurch N+-diffundierte Gebiete 28 und 29 gebildet. Die Gebiete 28 und 29 bilden mit der Unterlage 27 PN-Übergänge 28' bzw. 29'. Der Abstand zwischen den diffundierten Gebieten beträgt etwa ΙΟμπι. · .

3. In den Fenstern werden Aluminiumkontakte 30 und 31 angebracht, um ohmsche Kontakte mit den diffundierten Gebieten herzustellen. Diese Aluminiumkontakte können durch eine Maske aufgedampft werden, es kann jedoch auch eine Aluminiumschicht auf der ganzen Oberfläche der Unterlage angebracht werden, wonach die unerwünschten Teile durch ein Fotoätzverfahren beseitigt werden. Im gleichen Arbeitsgang, in dem die Aluminiumkontakte angebracht werden, kann auch das Signal-Gate 33 gebildet werden, das aus einer mitten zwischen den diffundierten Gebieten angebrachten 3 iim breiten Aluminiumschicht besteht.

4. Dann wird auf der ganzen Fläche der Unterlage bis zu einer Tiefe von 0,3 μιη mittels eines Tetraäth-

oxysilanzerlegungsverfahren eine Oxydschicht 34 angebracht.

5. Mit Hilfe eines Fotoätzverfahrens werden in der Oxydschicht 34 über den Stellen 35, 36 und 37 der aus Aluminium bestehenden Kontaktflächen 30 und 31 und des Signal-Gates 33 Löcher geätzt. Bei der letzten Bearbeitung der Anordnung können durch diese Löcher hindurch ohmsche Kontakte mit den drei Aluminiumschichten hergestellt werden.

6. Das Schirm-Gate 38 wird dann so angebracht, daß es das Gebiet der Unterlage zwischen den diffundierten Gebieten 28 und 29 bedeckt. Das Schirm-Gate wird durch die Oxydschicht 34 vom Signal-Gate 33 isoliert.

Die Anordnung wird dadurch fertiggestellt, daß mit den diffundierten Gebieten 28 und 29, die als die Source- bzw. die Drain-Elektrode der Anordnung dienen, und mit den beiden Gate-Elektroden ohmsche Kontakte hergestellt werden. Dann kann die Anordnung mit üblichen Verfahren auf einem Sockel montiert und in einem Gehäuse untergebracht werden.

Es dürfte einleuchten, daß einer der Vorteile der Anordnungen nach der Erfindung gegenüber bekannten Anordnungen in der geringeren Genauigkeit besteht, die bei der Anbringung der Gate-Elektroden erforderlich ist.

Bei der Anordnung nach F i g. 1 braucht das Signal-Gate 33 nicht über den diffundierten Gebieten 28 und 29 zu liegen, sondern es kann eine mehr oder weniger zentrale Lage in der Anordnung einnehmen, ohne daß die Charakteristiken der Anordnung erheblich geändert werden.

Bei den erfindungsgemäßen Anordnungen wird im Betrieb an das Schirm-Gate eine derartige Spannung gelegt, das in der Oberfläche der Unterlage ein stromführender Kanal induziert wird, wobei dieser Kanal den mit dem Signal modulierten Kanal unter dem Signal-Gate mit den diffundierten Oberflächengebieten verbindet.

Änderungen in der Lage des dem PN-Übergang 28' zunächstliegenden Randes der Gate-Elektrode 33 haben eine Änderung des Reihenwiderstandes des

to Kanalwegs zwischen der Source- und der Drain-Elektrode zur Folge, wodurch die Steilheit der Anordnung geändert wird.

Ein Dünnschichttransistor kann mit den bekannten Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichttransistors und den vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Feldeffektanordnungen hergestellt werden.

Auf einer flachen Seite einer isolierenden Glasunterlage 39 wurden Streifen 40 und 41 aus Gold im Abstand von ΙΟμπι voneinander angebracht (Fig.3). Dann wurde auf der Unterlage eine 1 μΐπ tiefe Schicht 42 aus polykristallinem Kadmiumsulphid 42 angebracht.

Darauf wurde mit Hilfe von Tetraäthoxysilan auf die beschriebene Weise eine Siliciumoxydschicht 43 angebracht; dann wurde die aus Aluminium bestehende Signalelektrode 44 angebracht. Danach wurde die abschirmende isolierte Gate-Elektrode 45, 56 so gebildet, daß sie die Source- und Drain-Elektroden überlappt.

Die Erfindung liefert somit verbesserte Feldeffektanordnungen mit isolierter Gate-Elektrode und Dünnschichttransistoren, die eine verringerte Kapazität zwischen Signaleingang und Drain-Elektrode aufweisen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Feldeffektanordnung vom Anreicherungstyp mit einem Halbleiterkörper, der mit einer Source- und einer Drain-Elektrode und mit zwei durch eine Isolierschicht vom Halbleiterkörper getrennten, den Stromkanal im Halbleiterkörper kontrollierenden Gate-Elektroden versehen ist, wobei eine Gate-Elektrode die Drain-Elektrode teilweise überlappt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gate-Elektrode (38, 46) zusätzlich die Source-Elektrode (28, 40) überlappt, außerdem über der anderen Gate-Elektrode (33, 44) liegt und durch eine elektrisch isolierende Schicht (34, 45) von ihr getrennt ist und daß die andere Gate-Elektrode (33, 44) die Source- und die Drain-Elektrode nicht überlappt.

2. Feldeffektanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (32, 43) unter den Gate-Elektroden eine Oxidschicht ist, von der wenigstens der größere Teil durch Oxidation der darunterliegenden Halbleiteroberfläche erzeugt worden ist.

3. Feldeffektanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper ein Einkristall ist.