DE3345212A1 - Unipolartransistor - Google Patents

Unipolartransistor

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DE3345212A1 DE19833345212 DE3345212A DE3345212A1 DE 3345212 A1 DE3345212 A1 DE 3345212A1 DE 19833345212 DE19833345212 DE 19833345212 DE 3345212 A DE3345212 A DE 3345212A DE 3345212 A1 DE3345212 A1 DE 3345212A1
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Heinz Prof. Dr.Rer.Nat. 5100 Aachen Beneking
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Telefunken Electronic GmbH
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Description

  • Unipolartransistor
  • Die Erfindung betrifft einen Unipolartransistor mit einer Drain- und einer Sourcezone sowie einer Mehrzahl von Steuerelektroden, die mehrere die Source- und die Drainzone miteinander verbindende Kanalbereiche voneinander trennen. Aktive Halbleiterbauelemente zur Verstärkung von Signalen im oberen GHz-Bereich bzw. für schnelle Digital-Anwendung basieren auf dem Steuerungsmechanismus für die Majoritätsladungsträger. Bei den bekannten Anordnungen handelt es sich um triodenartige Strukturen, bei denen eine Spannungsverstärkung durch die hohe innere Rückwirkung (Durchgriff) begrenzt ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Unipolartransistor anzugeben, bei dem die innere Rückwirkung gegenüber den bekannten Anordnungen erheblich reduziert ist.
  • Die genannte Aufgabe wird bei einem Unipolartransistor der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Teil der Steuerelektroden mit einem festen Bezugspotential verbunden ist, während die restlichen Steuerelektroden für den Anschluß an das variable Steuersignal vorgesehen sind. Durch die Potentialfestlegung von Bereichen, die den an das variable Steuersignal angeschlossenen Steuerelektroden unmittelbar benachbart sind, wird die Steuerwirkung etwas reduziert. Der wesentliche Vorteil ergibt sich jedoch durch die wesentliche Reduzierung der inneren Rückwirkung aufgrund der veränderten Feldverteilung. Durch die Reduzierung des Durchgriffes entsteht eine höhere Spannungsverstärkung des Unipolartransistors, da diese Spannungsverstärkung dem Durchgriff umgekehrt proportional ist.
  • Die streifenförmigen Steuerelektroden verlaufen vorzugsweise parallel zueinander und werden in einer bevorzugten Ausführungsform im Folgewechsel an das Steuersignal und an das Festpotential angeschlossen. Es ist aber auch möglich, eine von dem 1:1-Verhältnis abweichende Beschaltungsweise zu wählen und z. B. zwei Steuerelektroden mit dem variablen Steuersignal und eine nachfolgende Steuerelektrode mit festem Bezugspotential zu versehen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung soll nachfolgend noch anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
  • Die Figur 1 zeigt einen Unipolartransistor nach der Erfindung, bei dem die streifenförmigen Steuerelektroden gleich breit sind und gleiche Abstände voneinander haben.
  • Im Beispiel der Figur 2 weisen die aufeinanderfolgenden Steuerelektroden eine unterschiedliche Breite auf.
  • Der Unipolartransistor nach Figur 1 ist für einen vertikalen Betrieb vorgesehen, d. h. der Strom fließt von der Source-Elektrode 11 an der Oberfläche der Halbleiteranordnung durch die sich anschließende Sourcezone 2 über die Kanalbereiche 9 zur Drainzone 1, die an der Unterseite der Halbleiteranordnung mit der Drainelektrode 10 versehen ist. Der Halbleiterkörper besteht beispielsweise aus Galliumarsenid oder aus Gallium-Indiumarsenid mit einer Störstellenkonzentration von ca. 5 x 1016 - 1017 Atomen/cm3. Die Steuerelektroden 3 - 8, die in ihrer Längsausdehnung im Inneren des Halbleiterkörpers parallel zueinander verlaufen, haben beispielsweise eine Länge von 0,1 mm und eine Breite von 0,3 - 0,6 um. Die Sourcezone 2 hat beispielsweise eine Dicke von 0,3 um, während die Drainzone ca. 1 um dick ist.
  • Die Halbleiteranordnung nach Figur 1 wird beispielsweise dadurch hergestellt, daß auf einem Grundsubstrat durch selektive Epitaxie die streifenförmigen Steuerelektroden 3 - 8 aus einem hochdotiertem Halbleitermaterial mit einem zu der Source- und Drainzone entgegengesetzten Leitungstyp abgeschieden werden. Die dabei entstehende Anordnung wird schließlich mit einer weiteren Epitaxieschicht 2, die die Sourcezone bildet, bedeckt. Diese Epitaxieschicht kann durch Gasphasen -oder durch Flüssigphasenepitaxie erzeugt werden.
  • Anstelle der Steuerelektroden aus hochdotiertem Halbleitermaterial können auch Metallstreifen auf das Grundsubstrat 1 abgeschieden werden, die mit diesem Grundsubstrat Schottky-Kontakte bilden. Als Kontaktmetall bei einem Galliumarsenid-Halbleiterkörper mit einer n-Dotierung eignet sich beispielsweise Wolfram.
  • Nach den epitaktischen Abscheidungsprozessen müssen die Steuerelektroden 3 - 8 beispielsweise dadurch freigelegt werden, daß die Epitaxieschicht 2 in einem für die Kontaktierung der Steuerelektroden vorgesehenen Bereich wieder entfernt wird. Die Steuerelektroden 3 - 8 können an dieser Stelle gegebenenfalls mit Anschlußelektroden 3a - 8a versehen werden. Die Steuerelektroden 3a, 5a und 7a werden nunmehr miteinander verbunden und an ein festes Bezugspotential angeschlossen. Die Steuerelektroden 4a, 6a und 8a werden gleichfalls miteinander verbunden und sind für den#Anschluß an das variable Steuersignal vorgesehen. Durch das feste Bezugspotential an den Steuerelektroden 3a, 5a und 7a bilden sich um diese Steuerelektroden im Kanalbereich 9 Raumladungsbereiche mit einer teilweisen Kanalabschnürung. Dadurch reduziert sich der Eingriff des Drain-Feldes in dem Source-Kanal-Bereich erheblich. Die Zusatzelektroden, die mit dem festen Bezugspotential verbunden sind, bewirken somit eine Stabilisierung des Potentialverlaufes im Inneren der Halbleiteranordnung.
  • Da die Größe des festen Bezugspotentials an den Steuerelektroden 3a, 5a und 7a frei wählbar ist, kann mit diesem Potential der Durchgriff und damit die Verstärkung des Unipolartransistors eingestellt werden.
  • Die Anordnung nach Figur 2 unterscheidet sich von der der Figur 1 nur dadurch, daß die streifenförmigen Steuerelektroden 3, 5 und 7 in ihrer Querausdehnung breiter sind als die Steuerelektroden 4, 6 und 8, wobei in der Querrichtung der Halbleiteranordnung breite und schmale Steuerelektroden im Wechsel angeordnet sind.
  • Die Steuerelektroden 3, 5 und 7, die für den Anschluß an ein festes Bezugspotential vorgesehen sind, haben beispielsweise eine Breite von 0,6 jim, während die Steuerelektroden 4, 6 und 8, die an das variable Steuersignal angeschlosssen werden, beispielsweise eine Breite von 0,4 um haben. Die Abstände zwischen den Steuerelektroden sind stets gleich groß und betragen beispielsweise ebenfalls 0,4 um.
  • Aus der Variation bzw. aus den Unterschieden der Querausdehnung der Steuerelektroden ergibt sich eine weitere Möglichkeit, den Durchgriff und damit die Verstärkung des Unipolartransistors in der gewünschten Weise einzustellen.

Claims (10)

  1. Patentansprüche 1) Unipolartransistor mit einer Drain- und einer Sourcezone sowie einer Mehrzahl von Steuerelektroden, die mehrere die Source- und die Drainzone miteinander verbindende Kanalbereiche voneinander trennen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Steuerelektroden (3, 5, 7) mit einem festen Bezugspotential verbunden ist, während die restlichen Steuerelektroden (4, 6, 8) für den Anschluß an das variable Steuersignal vorgesehen sind.
  2. 2) Unipolartransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden (3 - 8) parallel zueinander verlaufen und daß die Steuerelektroden im Folgewechsel an das Steuersignal und an das Festpotential angeschlossen sind.
  3. 3) Unipolartransistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden (3 - 8) aus hochdotiertem Halbleitermaterial vom zur Drain- und Sourcezone (1, 2) entgegengesetzten Leitungstyp bestehen oder daß es Metallstreifen sind, die mit dem umgebenden Halbleitermaterial Schottky-Kontakte bilden.
  4. 4) Unipolartransistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden (3 - 8) gleiche Abstände voneinander aufweisen, aber unterschiedlich breit sind.
  5. 5) Unipolartransistor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Anschluß an ein festes Bezugspotential vorgesehenen Steuerelektroden (3, 5, 7) breiter sind als die für den Anschluß an das variable Steuersignal vorgesehenen Elektroden (4, 6, 8).
  6. 6) Unipolartransistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmigen Steuerelektroden (3 - 8) ca. 100 um lang sind.
  7. 7) Unipolartransistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden (3 - 8) eine Breite von ca. 0,3 - 0,6 um aufweisen.
  8. 8) Unipolartransistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial aus GaAs oder GaInAs besteht.
  9. 9) Verfahren zum Herstellen eines Unipolartransistors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Halbleitersubstrat (1) vom ersten Leitungstyp streifenförmige Halbleiterbereiche (3 - 8) vom zweiten Leitungstyp durch selektive Epitaxie abgeschieden werden und daß danach auf diese Streifen und das Substrat ganzflächig eine weitere Halbleiterschicht (2) vom ersten Leitungstyp abgeschieden wird, daß schließlich die Enden der Steuerelektroden freigelegt und mit Anschlüssen (3a - 8a) versehen werden und daß auf die beiden einander gegenüberliegenden Oberflächenseiten der Halbleiteranordnung eine ohmsche Source- bzw. Drainelektrode (10 bzw. 11) aufgebracht wird.
  10. 10) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der streifenförmigen Halbleiterbereiche (3 - 8) auf dem Substrat streifenförmige Schottky-Metallkontakte abgeschieden werden.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4062036A (en) * 1974-04-06 1977-12-06 Nippon Gakki Seizo Kabushiki Kaisha Junction field effect transistor of vertical type
GB2000908A (en) * 1977-07-07 1979-01-17 Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Static induction transistor and its applied devices
WO1981000489A1 (en) * 1979-08-10 1981-02-19 Massachusetts Inst Technology Semiconductor embedded layer technology

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Title
IEEE Transactions on electron devices, Vol. ED- 29, No. 10, October 1982, p. 1708 *
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