DE1514350B1 - Feldeffekttransistor mit einem mehrere parallele Teilstromwege enthaltenden Stromweg steuerbarer Leitfaehigkeit - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Feldeffekttransistor die Teilstromwege verschiedene Sperrspannungen er-

mit einem mehrere parallele Teilstromwege enthal- geben.

tenden Stromweg steuerbarer Leitfähigkeit, an den Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen erge-

eine Ladungsträgerzuführungselektrode und eine La- ben sich aus den Unteranspriichen. dungsträgerableitungselektrode angeschlossen sind, 5 Die Erfindung wird im folgenden an Hand der

und mit einer Steuerelektrode, die durch eine dünne Zeichnung näher erläutert, es zeigen

Isolierschicht von dem Stromweg steuerbarer Leit- F i g. 1 und 2 eine perspektivische bzw. von der

fähigkeit isoliert ist. Seite gesehene Schnittansicht einer ersten Ausfüh-

Bei den bekannten Feldeffekttransistoren mit iso- rungsform der Erfindung mit einem seitlich abgelierter Steuerelektrode hat die Verstärkungskennlinie io stuften Isolator,

einen scharfen Knick, d. h., daß die Steilheit g_m F i g. 3 ein Diagramm mit einer für die in F i g. 1

plötzlich absinkt, wenn die Steuerelektrodenspannung dargestellte Ausführungsform typischen Verstärkungs-

im Sinne abnehmenden Stromes zwischen der Ladungs- kennlinie,

trägerzuführungselektrode (Quellenelektrode) und der F i g. 4 und 5 eine perspektivische bzw. eine von Ladungsträgerableitungselektrode (Abflußelektrode) 15 der Seite gesehene Schnittansicht einer zweiten Auseinen gewöhnlich als Sperrspannung V_m bezeich- führungsform der Erfindung mit einem Isolator, neten Wert unterschreitet, bei dem der Abflußstrom dessen Dicke sich in seitlicher Richtung ändert, praktisch Null wird. Verstärkungskennlinien mit F i g. 6 und 7 eine perspektivische bzw. eine von scharfem Knick werden zwar für bestimmte Anwen- der Seite gesehene Schnittansicht eines dritten Ausdungszwecke gebraucht, z. B. zum Schalten, bei 20 führungsbeispiels der Erfindung, das einen Isolator anderen Anwendungsgebieten, z. B. geregelten Ver- mit einer in seitlicher Richtung abgestuften Dielektristärkern, wird dagegen eine Kennlinie mit näherungs- zitätskonstante enthält,

weise exponentiellem Verlauf bevorzugt, wie sie als F i g. 8 eine Schnittansicht durch den Stromkanal »Regelkennlinie« bezeichnet wird. einer vierten Ausführungsform der Erfindung, die Durch die USA.-Patentschrift 2 951191 ist bereits 25 einen Isolator mit einer in seitlicher Richtung sich ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor bekanntgewor- stetig ändernden Dielektrizitätskonstante enthält, den, der eine Art Regelkennlinie hat. Dies wird bei F i g. 9 und 10 Schnittansichten eines fünften Ausdem bekannten Feldeffekttransistor durch eine spe- führungsbeispiels der Erfindung, das einen Kanal zielle Formgebung der den Stromweg steuerbarer mit seitlicher abgestufter Dielektrizitätskonstante entLeitfähigkeit bildenden Halbleiterschicht erreicht. 30 hält,

Diese Schicht kann z. B. derart keilförmig ausgebildet F i g. 11 eine Schnittansicht durch den Kanal eines

sein, daß sich die Dicke des Stromweges quer zur sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das

Verbindungsrichtung zwischen den ohmschen Elek- einen Kanal mit einer in seitlicher Richtung sich

troden gesehen kontinuierlich ändert. stetig ändernden Dielektrizitätskonstante enthält,

Bekanntlich lassen sich eine gute Aussteuerungs- 35 F i g. 12 eine Schnittansicht durch den Stromkanal

fähigkeit und eine hohe Anfangssteilheit (bei der eines siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Steuerelektroden-Vorspannung 0) nur mit sehr dün- das einen Kanal enthält, dessen Leitfähigkeit sich in

nen Stromwegen steuerbarer Leitfähigkeit erreichen. seitlicher Richtung ändert, und

Meist besteht der Stromweg eines Feldeffekttran- F i g. 13 eine Schnittansicht durch den Kanal eines

sistors mit isolierter Steuerelektrode sogar nur aus 40 achten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das zeigt,

einer Art Inversionsschicht im Halbleiterkörper an- daß verschiedene in seitlicher Richtung verlaufende

grenzend an die die Steuerelektrode vom Halbleiter- strukturelle Änderungen in Kombination verwendet

körper trennende Isolierschicht. Es ist daher in der werden können.

Praxis nicht möglich, Stromwege steuerbarer Leit- In allen Figuren sind entsprechende Teile mit

fähigkeit mit sich quer zur Stromrichtung ändernder 45 gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Dicke reproduzierbar herzustellen. Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Bau-

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend elementen beschrieben, die einen η-leitenden Strom-

die Aufgabe zugrunde, einen Feldeffekttransistor der kanal enthalten. Die Erfindung läßt sich selbstver-

eingangs genannten Art anzugeben, der eine Regel- ständlich in gleicher Weise auch auf Bauelemente mit

kennlinie hat und einfach sowie reproduzierbar her- so p-leitendem Kanal anwenden. Für p-leitende Bauele-

gestellt werden kann. mente gelten daher die folgenden Erläuterungen ent-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch sprechend, nur die Polaritäten sind umzukehren,

gelöst, daß sich die Dicke und/oder die Dielektrizi- In den F i g. 1 und 2 ist ein Feldeffekttransistor 31

tätskonstante der Isolierschicht und/oder die Dielek- gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung

trizitätskonstante und/oder die spezifische Leitfähig- 55 dargestellt, das einen Isolator mit in seitlicher Richtung

keit des den Stromweg bildenden Materials quer zur abgestufter Dicke enthält. Das Bauelement 21 weist

Richtung des Stromweges derart ändern, daß sich einen Halbleiterkörper 23 aus p-leitendem Silicium

für eine bestimmte Steuerelektrodenspannung an den nennenswerten spezifischen Widerstandes auf, in dem

Teilstromwegen verschiedene effektive Feldstärken eine Quelle 25 und ein Abfluß 27 aus n-leitendem

und für den Transistor als Ganzes eine Regelkenn- 60 Silicium im Abstand voneinander gebildet sind. Der

linie ergeben. Bereich des Körpers 23 zwischen Quelle 25 und Ab-

Die Dicke und/oder die Dielektrizitätskonstante fluß 27, der im folgenden als Stromkanal 31 be-

der Isolierschicht können sich kontinuierlich oder zeichnet wird, ist von einem Isolator 29 überdeckt,

diskontinuierlich ändern. Ebenso kann sich die Di- Der Stromkanal 31 wird als η-leitend angesehen,

elektrizitätskonstante und/oder die spezifische Leit- 65 da der Abflußstrom ein Elektronenstrom ist. In dem

fähigkeit des den Stromweg bildenden Materials Stromkanal kann bei der Steuerelektrodenspannung

quer zur Richtung des Stromweges kontinuierlich Null ein Überschuß an Elektronen herrschen, oder der

oder diskontinuierlich ändern, so daß sich für Elektroneilüberschuß kann im Kanal auch durch An-

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legen einer positiven Steuerelektrodenspannung er- messungen der Einzelstromwege verschiedene Neigunzeugt werden. Der Isolator 29 besteht vorzugsweise aus gen und Schnittpunkte haben. Die Steilheit g_m eines Siliciumoxyd, man kann jedoch auch andere Isolier- Einzelstromweges kann qualitativ durch die folgende materialien verwenden. Gleichung ausgedrückt werden:

Der Isolator 29 hat drei verschiedene Dicken oder 5

Stufen 29a, 29b, 29c. Er ist im Bereich 29α über der _ / (Wa) \ , (E^)_ (W)

einen Seite des von der Quelle 25 zum Abfluß 27 füh- ^gm ~ ^η"^βμ \ l I ^ s l ^7< '

renden Stromkanals 31 am dünnsten, über der anderen
Seite des Stromkanals 31 zwischen Quelle 25 und Ab- dabei bedeutet:

fluß 27 im Bereich 29 c am dicksten, während die Dicke io _die Anfangsdichte der Ladungsträger im Strom-

im Bereich 29 ο im mittleren Teil des von der Quelle 25 kanal·

zum Abfluß 27 führenden Kanals 31 einen mittleren _{e die} elektrostatische Ladungseinheit eines Elek-

Werthat. _trons.

Auf dem Isolator 29 befindet sich eine Steuerelek- die Beweglichkeit der Ladungs-Träger im Strom-

trode 33, die also durch den Isolator vom Stromkanal 15 kanal·

31 getrennt wird. Die Steuerelektrode 33 kann die ganze _{Egx die} Dielektrizitätskonstante des Isolators;
Oberflache des Isolators 29 zwischen Quelle 25 und Ab- _{s die} Schichtdicke des Isolators;

fluß 27 bedecken. Wie inFig.1 dargestellt ist, be- _{L die Länge des} Stromkanals unter der Steuerdeckt die Steuerelektrode 33 im Gegensatz zum elektrode in Richtung von Quelle zu Abfluß ge-

Isolator 29 nur etwa zwei Drittel des Abstandes 20 messen ·

zwischen der Quelle 25 und dem Abfluß 27. Die Quelle _{w die Bre}-_{te des} Stromkanals senkrecht zum Ab-

25 und der Abfluß 27 sind mittels niederohmiger _{stand von Quelle zu Abfluß gemessen;}

Elektroden 35 bzw. 37 kontaktiert, die vorzugsweise χ _die Schichtdicke des Stromkanals,

aus Metall bestehen.

Der Transistor 21 kann in einer Schaltung 39 be- 25 Es ist ersichtlich, daß man unterschiedliche Einzeltrieben werden, die einen die Quellenelektrode 35 mit kennlinien erhalten kann, indem man nur in einem der Masse oder Bezugspotential 43 verbindenden Leiter 41 beiden Terme auf der rechten Seite der Gleichung enthält. Zwischen die Steuerelektrode 33 und die einen oder mehrere Parameter ändert. Man sieht Quellenelektrode 35 ist mittels eines Steuerelektroden- außerdem, daß Änderungen irgendeines Parameters in anschlußleiters 45 eine Steuerelektrodenvorspannungs- 30 nur einem der beiden Terme der Verstärkungsgradquelle 47 geschaltet, zu der eine Signalquelle 49 in kennlinie eine Regelcharakteristik, d. h. einen nach Reihe liegt. Die Abflußelektrode 37 ist über einen Ab- links (F i g. 3) verschobenen Sperrspannungswert verflußleiter 51, eine Spannungsquelle 53 und einen leiht. Bei dem Bauelement können sich also die Arbeitswiderstand 57, die alle in Reihe geschaltet sind, Schichtdicke 5 oder die Dielektrizitätskonstante E_0x mit Masse verbunden. An Klemmen 57, die dem Ar- 35 des Isolators, die Ladungsträgerdichte n₀ oder die beitswiderstand 55 parallel geschaltet sind, kann als Schichtdicke! des Stromkanals in Querrichtung ändern. Ausgangssignal der Schaltungsanordnung ein ver- Auch in seitlicher Richtung verlaufende Änderungen

stärktes Abbild des der Steuerelektrode 33 von der der Dielektrizitätskonstante E_cn des Kanals ergeben Signalquelle 49 zugeführten Signals abgenommen wer- eine Regelkennlinie, wenn dies auch nicht aus der obigen den. Die in F i g. 1 eingezeichneten Polaritäten der 40 Gleichung ersichtlich ist. Normalerweise ist dieser Vorspannungen gelten für ein Bauelement 21 mit einem Effekt relativ klein, wenn der Isolator wesentlich dicker η-leitenden Stromkanal. ist als der Stromkanal. Der Effekt wird jedoch größer,

In Fig. 3 ist durch die Kurve 59 der Verlauf des Ver- wenn die Schichtdicke 5¹ des Isolators in bezug auf die Stärkungsgrades bzw. der Steilheit g_m in Abhängigkeit Schichtdicke λ des Stromkanals kleiner oder die Divon der Steuerelektrodenspannung V₀ dargestellt. Der 45 elektrizitätskonstante E_0x des Isolators viel größer als rechte Teil der Kurve 59 ist linear, während der linke die Dielektrizitätskonstante E_Ch des Kanals wird.
Teil eine Regelcharakteristik aufweist. Die Kurve 59 Unter »seitlicher Richtung« soll hier die Richtung

entspricht dabei wenigstens annähernd der Summe von quer zu den Abflußstromwegen und längs der Steuerdrei Kurven 59 a, 59 b und 59 c dreier Bauelemente, die elektrode verstanden werden. Da der Transistor eine sich nur durch die Dicke des Isolators unterscheiden 50 Anzahl von Abflußstromwegen mit bestimmten, jedoch und einen Stromkanal aufweisen, dessen Breite ein unterschiedlichen Sperrspannungen längs der Steuer-Drittel der Breite des Stromkanals des in den F i g. 1 elektrode und quer zum Stromweg umfaßt, hat das und 2 dargestellten Transistors ist. Bauelement eine Regelkennlinie.

Entsprechend einer solchen Betrachtung hat die in Die in F i g. 1 dargestellte Schaltungsanordnung 39

F i g. 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung 55 stellt nur ein spezielles Beispiel einer geeigneten einen einzigen Stromkanal, der praktisch aus drei Ab- Schaltungsanordnung dar. Das Bauelement kann auch flußstromwegen zusammengesetzt ist, die verschiedene in anderen Schaltungsanordnungen verwendet werden. Sperrspannungen und dementsprechend verschiedene Es kann sich dabei um eine Verstärkerschaltung mit Verstärkungskennlinien aufweisen. Das additive Zu- regelbarem Verstärkungsgrad für einen Hochfrequenzsammenwirken der drei Abflußstromwege ergibt eine 60 empfänger handeln, bei dem eine Spannung zur autozusammengesetzte Verstärkungskennlinie mit Regel- matischen Verstärkungsregelung, die eine Funktion der charakteristik, d. h. also mit nach größeren Steuer- Empfangsfeldstärke ist, der Steuerelektrode des Transpannungswerten herausgerückter Sperrspannung. sistors zugeführt wird. In F i g. 1 würde dann die Si-

Bei F i g. 3 schneiden sich die Einzelkennlinien gnalquelle 49 ein Hochfrequenzsignal und die Vor-59a, 59b, 59 c alle bei V₉ = 0. Dieser spezielle Fall 65 Spannungsquelle 47 eine Spannung zur automatischen liegt vor, wenn die Einzelstromwege mit der Ausnahme Verstärkungsregelung liefern. Allgemein gesprochen der Isolatordicken identisch sind. Die Einzelkenn- können die Quellen 47 und 49 jeweils ein unipolares linien können jedoch auf Grund unterschiedlicher Ab- oder Gleichspannungssignal, ein niederfrequentes

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Wechselspannungssignal oder ein hochfrequentes beispiel der Erfindung dargestellt, das dem in F i g. 1 Wechselspannungssignal liefern. Die in F i g. 1 dar- dargestellten ersten Alisführungsbeispiel entspricht mit gestellte Schaltungsanordnung kann also auch als den Ausnahmen, daß der Isolator 29 eine gleichförmige Mischstufe betrieben werden. Dicke und Dielektrizitätskonstante hat, während der

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanord- 5 Kanal 31 aus drei verschiedenen Bereichen31a, 31 b, nung ist der Halbleiterkörper 23 nicht kontaktiert. Er 31 c, die sich hinsichtlich ihrer Dielektrizitätskonstante kann jedoch auch an eine Gleich- oder Wechselvor- unterscheiden, besteht. Die Dielektrizitätskonstante spannung angeschlossen werden, die ein Hilfseingangs- des Stromkanals ist also abgestuft und ändert sich signal für das Bauelement darstellt. Wenn der Körper zwischen den einzelnen Teilen des Stromkanals dis-23 dünn ist und einen relativ hohen Widerstand auf- io kontinuierlich um diskrete Beträge quer zur Flußweist, kann außerdem beim Körper 23 gegenüber der richtung des Abfliißstromes.

Steuerelektrode 33 eine nicht dargestellte Hilfssteuer- Die eine, in F i g. 10 linke Seite 31a des Stromkanals

elektrode angebracht werden, um einen Hilfssignal- hat beispielsweise die niedrigste Dielektrizitätskoneingang oder -ausgang zu erhalten. stante, während die Dielektrizitätskonstante auf der an-

In den F i g. 4 und 5 ist ein zweites Ausf ührungsbei- 15 deren, rechten Seite 31 c des Stromkanals die höchste spiel 61 der Erfindung dargestellt, das dem oben be- Dielektrizitätskonstante hat. Im mittleren Teil 316 hat schriebenen ersten Ausführungsbeispiel entspricht mit die Dielektrizitätskonstante einen Zwischen- oder der Ausnahme, daß der Isolator 29 keilförmig oder Mittelwert.

stetig verlaufend und nicht stufenförmig ausgebildet Wenn der Steuerelektrode 33 des in F i g. 10 darge-

ist. Durch die Keilform ergibt sich eine kontinuierliche 20 stellten Transistors eine Vorspannung zunehmender Änderung der Dicke des Isolators von der einen Seite Größe zugeführt wird, sperrt der Teil des Transistors des Stromkanals zur anderen, d. h. quer zur Flußrich- mit dem Stromkanalteil 31 c, dessen Dielektrizitätskon- g tung des Abfiußstromes. Man kann eine solche An- stante am höchsten ist, zuerst, während der mit dem " Ordnung so betrachten, als ob sie eine unendliche An- Stromkanalteil 31a, dessen Dielektrizitätskonstante zahl von Stufen hätte, die eine unendliche Anzahl, also 25 am niedrigsten ist, zuletzt sperrt. Die Bereiche unterein kontinuierliches Spektrum von Abflußstromwegen schiedlicher Dielektrizitätskonstante des Stromkanals steuern, deren Sperrspannungen sich stetig in einem 31 können aus verschiedenen Halbleitermaterialien beendlichen Bereich ändern. stehen, die beispielsweise in aufeinanderfolgenden Ver-In den F i g. 6 und 7 ist ein drittes Ausf ührungsbei- fahrensschritten epitaktisch auf einer gemeinsamen spiel 63 dargestellt, das dem in den F i g. 1 und 2 dar- 30 Halbleiterunterlage niedergeschlagen werden, gestellten Ausführungsbeispiel entspricht mit der Das in F i g. 11 dargestellte sechste Ausführungsbei-Ausnahme, daß an die Stelle des Isolators 29 ein Isola- spiel der Erfindung entspricht dem in F i g. 9 dargetor65 gleichförmiger Dicke tritt. Der Isolator 65 ent- stellten fünften Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, hält jedoch drei verschiedene, in seitlicher Richtung daß der Stromkanal 31 eine quer zur Flußrichtung des aufeinanderfolgende Bereiche 65a, 65b, 65c mit ver- 35 Abfiußstromes sich stetig ändernde Dielektrizitätsschiedenen Dielektrizitätskonstanten. Die Dielektrizi- konstante an Stelle einer abgestuften Dielektrizitätstätskonstante des zusammengesetzten Isolators 65 ist konstante aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel also quer zur Richtung des Abflußstromes im Strom- ändert sich die Dielektrizitätskonstante des Stromkanal 31 abgestuft. Der Teil 65a des Isolators, der kanals 31 kontinuierlich von einer Seite des Kanals zur sich auf der einen, in F i g. 7 linken Seite des Strom- 40 anderen, so daß sich in entsprechender Weise auch kanals 31 befindet, hat die niedrigste Dielektrizitäts- die Sperrspannung quer zum Stromkanal stetig in konstante. Der Teil 65 c auf der anderen Seite des die einem endlichen Spannungsbereich ändert. Ein geQuelle mit dem Abfluß verbindenden Stromkanals 31 eignetes Herstellungsverfahren wird weiter unten noch _ hat die höchste Dielektrizitätskonstante, während die angegeben. ^ Dielektrizitätskonstante des mittleren Teils65b einen 45 Fig. 12 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel, das mittleren Wert hat. dem in F i g. 9 dargestellten fünften Ausführungsbei-Führt man der Steuerelektrode 33 eine Vorspannung spiel entspricht mit der Ausnahme, daß die Dielektrizizu, so wird der Teil des Transistors, dem der Teil 65 c tätskonstante des Stromkanals 31 quer zu diesem des Isolators zugeordnet ist, zuerst gesperrt. Der Teil weder abgestuft noch sich stetig ändernd ausgebildet des Transistors, der dem Isolatorteil 65 a niedrigster 50 ist, statt dessen ändert sich die spezifische Leitfähigkeit Dielektrizitätskonstante zugeordnet ist, sperrt zuletzt, des Stromkanals entweder stufenweise oder kontinuieralso bei der dem Betrag nach am größten Vorspannung. lieh. Je höher die Leitfähigkeit des Stromkanals ist, um Einen Isolator 65 mit verschiedenen Dielektrizitäts- so höher ist auch die Steilheit bei V₀ = 0. konstanten kann man dadurch herstellen, daß man Eine sich in Querrichtung ändernde spezifische Leitnacheinander verschiedene Isoliermaterialien auf dem 55 fähigkeit im Stromkanal läßt sich in an sich bekannter Stromkanal 31 niederschlägt. Weise durch entsprechende Änderung der Verunreini-F i g. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das dem in gungs- oder Dotierungskonzentration erreichen. Ein F i g. 6 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ent- für durch Aufdampfen hergestellte Dünnschichttransispricht mit der Ausnahme, daß die Dielektrizitäts- stören geeignetes Verfahren besteht darin, einen Teil konstante des Isolators nicht abgestuft ist, sondern 60 des Stromkanals durch eine Schutzmaske abzudecken, sich quer zur Richtung des Abflußstromes stetig gleich- während im Aufdampfraum eine Gasentladung herrscht, sinnig ändert. Bei dieser Ausführungsform ändert sich Hierbei wird die spezifische Leitfähigkeit des nicht abgedie Dielektrizitätskonstante des Isolators 65 also fort- deckten Teiles des Stromkanals erhöht, laufend von der einen Seite des Stromkanals 31 zur an- Ein anderes bei Siliciumtransistoren anwendbares deren, so daß sich die Sperrspannung quer zum Strom- 65 Verfahren besteht darin, den ganzen Stromkanal mit kanal in einem endlichen Spannungsbereich stetig dotiertem Oxyd zu überziehen, das mittels Silan niederändert, geschlagen wird, und dann dieses Oxyd von einem Teil In den F i g. 9 und 10 ist ein fünftes Ausführungs- des Stromkanals wieder zu entfernen. Der ganze Strom-

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kanal wird dann mit einer weiteren Oxydschicht unter- Atmosphäre auf etwa 1050⁰C erhitzt, um in den nicht schiedlicher Dotierungskonzentration überzogen, und durch die Oxydschicht abgedeckten Bereichen Quellen

das Bauelement wird schließlich erhitzt, um die Dotie- und Abflußbereiche zu bilden. Anschließend wird die

rungsstoffe aus den dotierten Oxyden in dem Strom- Oxydschicht vollständig entfernt. Die Scheibe wird

kanal eindiffundieren zu lassen. 5 dann ungefähr 5 Stunden in trockenem Sauerstoff auf

Andere Ausführungsbeispiele der Erfindung lassen etwa 900⁰C erhitzt, so daß sich eine zweite, etwa 400 Ä

sich durch Kombination der oben beschriebenen dicke Oxydschicht auf der Scheibenoberfläche bildet.

Maßnahmen und Verfahren herstellen. F i g. 13 zeigt Man läßt die Scheibe nun auf Raumtemperatur ab-

beispielsweise ein achtes Ausführungsbeispiel der Er- kühlen und erhitzt sie anschließend erneut für etwa

findung, dessen Aufbau dem in F i g. 1 dargestellten io 5 Minuten in trockenem Wasserstoff auf etwa 400⁰C,

ersten Ausführungsbeispiel entspricht mit der Aus- um dem Stromkanal die gewünschten Eigenschaften

nähme, daß der Isolator 29 zwei Stufen verschiedener zu verleihen. Die zweite Oxydschicht wird dann über

Dicke aufweist, die jeweils aus zwei Teilen unterschied- dem Quellen- und Abflußbereich selektiv entfernt, z. B.

licher Dielektrizitätskonstante bestehen. Der Isolator durch Ätzen.

29 umfaßt also vier Teile 29α bis 29 d unterschiedlicher 15 Als nächstes wird der den Stromkanal bedeckende Dicke und/oder Dielektrizitätskonstante. Außerdem Teil der Oxydschicht in der Schichtdicke abgestuft, ist der Stromkanal in fünf Teile 31 α, 31 b, 31 d, 31 /und wobei man sich einer Reihe photolithographischer 31 h verschiedener spezifischer Leitfähigkeit unterteilt. Verfahrensschritte und Teilätzungen bedient, durch Die Teile des Stromkanals sind räumlich bezüglich der die die Dicke der Oxydschicht entsprechend verringert Teile unterschiedlicher Dielektrizitätskonstante des 20 wird. Die Anzahl dieser Verfahrensschritte hängt von Isolators versetzt. Eine solche Anordnung enthält prak- der gewünschten Anzahl von Dickenabstufungen ab. tisch acht Stromwege mit verschiedenen Sperrspan- Bei dem vorliegenden Beispiel wurden vier Stufen nungen. Der Kanalteil 31 b umfaßt also einen Teil 31c, erzeugt, deren Dicken 100, 200, 300 bzw. 400 Ä beder an den Isolator 29h angrenzt. Der Kanalteil 31 d trugen. Die ganze Scheibe wird dann mit Metall begrenzt nicht nur an den Isolatorteil 29 b an, sondern 25 dampft, das dann selektiv von allen Bereichen mit Ausumfaßt auch einen Teil 31 e, der an den Isolatorteil 29 c nähme des Quellenbereiches, des Abflußbereiches und angrenzt. In entsprechender Weise enthält der Kanal- des abgestuften Bereiches der Oxydschicht wieder entteil 31/einen an den Isolatorteil 29d angrenzenden Be- fernt wird. Die Scheibe wird dann in die einzelnen Baureich 31g. ' elemente oder Bauelementgruppen unterteilt, die dann

Bei den Bauelementen gemäß der Erfindung kann 30 in einer Fassung od. dgl. montiert und mit Anschlüssen

der Stromkanal aus einem Einkristall, z.B. Silicium- versehen werden, z. B. unter Verwendung von Thermo-

einkristall, bestehen und direkt in einem Einkristall- kompressionsverfahren. Anschließend werden die Ein-

körper gebildet oder epitaktisch auf einem Einkristall- heiten gekapselt.

körper erzeugt werden. Bei solchen monokristallinen Eine andere Möglichkeit zum Erzeugen einer abge-Strukturen kann der Isolator aus der Dampfphase 35 stuften Oxydschicht besteht darin, das Oxyd unter Verniedergeschlagen oder bei bestimmten Materialien, Wendung photolithographischer Verfahren teilweise wie Silicium, durch thermische Oxydation an Ort und anstatt vollständig zu entfernen und erneut das Oxyd Stelle erzeugt werden. aufwachsen zu lassen. Auf den Bereichen, wo sich be-

Die Erfindung umfaßt auch Bauelemente, bei denen reits Oxyd befindet, bilden sich dabei dickere Schichten,

der Stromkanal aus polykristallinem Material besteht, 4° während auf den Bereichen, wo Oxyd entfernt worden

z. B. Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid oder Tellur, und war, dünnere Schichten entstehen,

vorzugsweise durch Aufdampfen hergestellt ist. Bei Eine kontinuierlich verlaufende Oxydschicht kann

solchen polykristallinen Strukturen wird der Isolator durch selektives Niederschlagen des Isoliermaterials,

vorzugsweise durch Aufdampfen gebildet. Bei Bau- z. B. durch Aufdampfen, erzeugt werden. Hierzu kann

elementen mit Stromkanälen aus polykristallinem 45 man beispielsweise während des Aufdampfens eine

Material kann das den Stromkanal bildende Material durchbrochene Maske langsam seitlich über den Strom-

auch auf dem Isolator oder umgekehrt niedergeschla- kanal führen. Die sich stetig ändernde Schichtdicke des

gen werden. Oxyds wird dabei durch die Bewegungsgeschwindigkeit

Die Herstellungsverfahren für Feldeffekttransistoren der Maske und die Aufdampf geschwindigkeit be-

mit isolierter Steuerelektrode entsprechen denen für 5° stimmt. Man kann der Oxydschicht durch entsprechende

bipolare Planartransistoren und integrierte, mono- Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit der Maske

lithische Bauelemente. Man kann Diffusionsverfahren ein gewünschtes Profil verleihen,

verwenden, und die Abmessungen lassen sich durch Bauelemente mit sich stetig ändernder oder abge-

Maskierverfahren und photolithographische Ver- stufter Dielektrizitätskonstante des Isolators für die

fahren steuern. 55 Steuerelektrode können durch Verwendung mehrerer

Ein Feldeffekttransistor mit abgestufter Oxyd- Aufdampfquellen beim Aufdampfen erzeugt werden, schicht und Regelcharakteristik kann beispielsweise wobei verschiedene Materialien nacheinander durch auf folgende Weise hergestellt werden: Eine schwach eine bewegliche Maske aufgedampft werden. Man kann dotierte, p-leitende Siliciumschicht, deren Durch- beispielsweise drei Aufdampfschiffchen verwenden, die messer etwa 24 mm und deren Dicke etwa 0,018 mm 60 drei verschiedene Isoliermaterialien mit unterschiedbeträgt, wird einseitig poliert und durch Erhitzen auf liehen Dielektrizitätskonstanten enthalten, entspreetwa 900°C in einem Wasserdampf enthaltenden Ofen chend den Bereichen 65a, 6Sb, 65c in F i g. 7. Nachan der Oberfläche stark oxydiert. Die oberflächliche dem der den Bereich 65 a bildende Isolator durch die Oxydschicht wird dann in bestimmten Bereichen ab- Maske aufgedampft worden ist, wird diese seitlich in geätzt, wobei man sich bekannter Maskier- und 65 eine dem Bereich 65 b entsprechende Stellung verschophotolithographischer Verfahren bedient. ben, und der diesen Bereich bildende Isolator wird nun

Anschließend wird die Scheibe etwa 10 Minuten in niedergeschlagen. Durch Wiederholung dieser Vereiner einen Donator, wie Phosphor, enthaltenden fahrensschritte wird dann schließlich das den dritten

Bereich 65 c bildende Material aufgedampft. Wenn man die Maske stetig verschiebt und allmählich von einem Aufdampfschiffchen auf das nächste überwechselt, erhält man eine Isolierschicht mit sich stetig ändernder Dielektrizitätskonstante.

Bei der Herstellung von Bauelementen mit abgestufter oder sich stetig ändernder Dielektrizitätskonstante im Halbleiter kann man sich derselben Verfahren bedienen und aus mehreren Aufdampfquellen mehrere, z. B. drei verschiedene Halbleitermaterialien durch eine bewegliche Maske aufdampfen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Feldeffekttransistor mit einem mehrere parallele Teilstromwege enthaltenden Stromweg steuerbarer Leitfähigkeit, an den eine Ladungsträgerzuführungselektrode und eine Ladungsträgerableitungselektrode angeschlossen sind, und mit einer Steuerelektrode, die durch eine dünne Isolierschicht zo von dem Stromweg steuerbarer Leitfähigkeit isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dicke und/oder die Dielektrizitätskonstante der Isolierschicht (29, 65) und/oder die Dielektrizitätskonstante und/oder die spezifische Leitfähigkeit des den Stromweg (31) bildenden Materials quer zur Richtung des Stromweges (31) derart ändern, daß sich für eine bestimmte Steuerelektrodenspannung an den Teilstromwegen verschiedene effektive Feldstärken und für den Transistor als Ganzes eine Regelkennlinie ergeben.

2. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dicke und/oder die Dielektrizitätskonstante der Isolierschicht (29, 65) kontinuierlich ändern.

3. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dicke und/oder die Dielektrizitätskonstante der Isolierschicht (29, 65) diskontinuierlich ändern.

4. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dielektrizitätskonstante und/oder die spezifische Leitfähigkeit des den Stromweg (31) bildenden Materials kontinuierlich ändern.

5. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dielektrizitätskonstante und/oder die spezifische Leitfähigkeit des den Stromweg (31) bildenden Materials diskontinuierlich ändern.

6. Feldeffekttransistor nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (31a bis 31 A) verschiedener Dielektrizitätskonstante und/oder spezifischer Leitfähigkeit des Stromweges bezüglich der Teile (29 a bis 29 d) verschiedener Dicke und/ oder Dielektrizi tätskonstante der Isolierschicht in be zug aufeinander versetzt angeordnet sind (F i g. 13)

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen