DE1690068C3

DE1690068C3 - Magnetisch steuerbares Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE1690068C3
Application number: DE1690068A
Authority: DE
Inventors: Tohsiyuki Yokohama Kanagawa Yamada (Japan)
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1966-10-13
Filing date: 1967-10-13
Publication date: 1974-05-22
Also published as: US3519899A; DE1690068B2; DE1690068A1; NL6713818A; GB1200379A; FR1577237A

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisch steuerbares Halbleiterbauelement mit einem Halbieiterkorpei von länglicher Gestall und mit einer kleinen Dutie

rungskonzcntration, der zwei mit je einer Ohmschi ; Kontaktelektrode versehene, in Längsrichtung dv Halbleiterkörper einen Absland aufweisende Zonen zueinander entgegengesetzten Lfiitungstyps cntlv'i, bei dem der Teil des Halbleiterkörpers zwischen die

^n zwei Zonen einen Bereich mit gegenüber dem verbleibenden Teil erhöhter Ladungsträgerrekornbina tion aufweist, bei dem ein Magnetfeld den Halbleiterkörper senkrecht zu dessen Längsrichtung durchsetzt und bei dem ein elektrischer Strom den Halbleiter

körper in dessen Längsrichtung und in bezug auf die

Zonenanordnung längs des Halbleiterkörpers in

Flußrichtung durchfließt, so daß das Magnetfeld den

Stromweg dieses elektrischen Stromes beeinflußt.

Ein magnetisch steuerbares Halbleiterbauelement

dieser Art ist aus der Zeitschrift »Proceedungs of the IRE« Bd. 50 (1962) Nr. 12, Seiten 2428 bis 2435 bekannt.

Dieses bekannte, auch als »Madistor« bezeichnete, magnetisch steuerbare Halbleiterbauelement (vgl.

z.B. auch die Zeitschrift »radio und fernsehen« 12, 1963 Heft 17, Seiten 521 bis 523) arbeitet mit magnetischer Ablenkung des durch starke Injektion von Ladungsträgern hervorgerufenen Mikroplasmas. Das Mikroplasma stellt eine Anhäufung von Ladungsträ-

gern im Halbleiterkörper dar, das zu einer erheblicher Leitfähigkeit des Halbleiterkörpers führt. Die Leitfähigkeit kann durch das Magnetfeld beeinflußt werden das die Ladungsträger auf ihrem Weg zwischen der Zonen zueinander entgegengesetzten Leitungstyp!

ablenkt und in den Bereich erhöhter Ladungsträger rekombination zwingt, was zu einer Verarmung ai Ladungsträgern führt. Bei dem bekannten Halbleiter bauelement wird die erhöhte Ladungsträgerrekombi

nation an der Überfläche des Halbleiterkörpers für die Herabsetzung der Ladungsträgerkonzentration ausgenutzt. Dabei besteht ein Nachteil-darin, daß auf Grund des um den gesamten Halbleiterkörper herum vorhandenen Bereiches erhöhter Ladungsträgerrekombination das Magnetfeld einer Richtung und das Magnetfeld der dazu umgekehrten Richtung keine unterschiedliche Wirkung auf den Stromfluß zeigt. Das bekannte magnetisch steuerbare Halbleiterbauelement ist daher für viele Schaltzwecke nicht geeignet. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß für die beschriebene Funktion äußerst liefe Arbeistemperaturen von etwa —200° C erfo'rderlich sind. Das Halbleiterbauelement kann deshalb nur mit einer umfangreichen Kühlapparatur betrieben wer- *5 den. was seinen Einsatz auf Sonderfälle beschränkt.

Es ist weiter bekannt (»Zeitschrift für Naturforschung« Band 8a 1953 Nr. 11, Seiten 681 bis 686) einen eigenleitenden Germaniumkristall von länglieher Gestalt auf beiden Stirnseiten mit aufgelöteten Flächenclektroden zu versehen und seine freien Oberflächen zur Veränderung der Ladungsträgerrekombination zu behandeln. Bei diesem Halbleiterbauelement wird an die Flächenekktroden eine Spannung angelegt und senkrecht zur Längsrichtung des Germaniumkristalls ein Magnetfeld einwirken 'assen. Es ist möglich, die einander in Magnetfeldrichtung gegenüberliegenden Flächen des Halbleiterkörpers einer ungleichartigen Oberflächenbehandlung zu ur·- terwerfen, indem man die eine der Flächen zur Verminderung der Rekombination chemisch ätzt und die gegenüberliegende Fläche zur Steigerung dir Rekombination sundstrahlt. Hier sind also Bereiche erhöhter bzw. verminderter Ladungsträgerrekombination asymmetrisch in bezug auf die Mittelachse des elektrischen Stromes in Längsrichtung des eigenleiicndcn Halbleiterkörpers angeordnet. Da keine Ladungsträgerinjcktion in den Eigenhalbleiter erfolgt, ist die Empfindlichkeit dieses bekannten magnetisch steuerbaren HalbleitcrbauelcmcMes gering, und es sind insbesondere Feldstärken von etwa 10 000 Gauß für seine Steuerung erforderlich. Dadurch ist seine Anwendbarkeit stark eingeschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magneiisch steuerbares Halbleiterbauelement so auszubilden, daß mit relativ kleinen Feldstärken von etwa 1 Kilogauß steuerbare Strom-Spannungs-Kennlinien erhallen werden, die den von Flächentransistoren bekannten flachen Kennlinienverlauf unter der Magnetfeldeinwirkung behalten.

Diese Aufjialu· wild erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Halbleiterkörper in einem Abstand senkrecht zur Längsrichtung des Halbleiterkörpers voneinander entfernt angeordnete zwei mit je einer Ohmschen Kontaktelektrode versehene Zonen des gleichen, ersten Leitungstyps aufweist, zwischen denen sich ein Teil des Halbleiterkörpers kleiner Dotierungskonzentration befindet, daß der Halbleiterkörper in einem Abstand in Längsrichtung des Halbleiterkörpers von diesen zwei Zonen des gleichen, ersten Leitungstyps weiter eine mit einer Ohmschen Kontaktelektrode versehene Zone des zu dem ersten entgegengesetzten, zweiten Leitungstyps aufweist, daß der Abstand zwischen jeder der zwei Zonen des gleichen, ersten Leitungstyps einerseits und der Zone des entgegengesetzten, zweiten Leitungstyps andererseits größer als die Summe der Diffusionslängen der Elektronen und der Löcher in den Zonen des ersten Leitungstyps bzw. in der Zone des zweiten Leitungstyps ist, daß zwischen der Elektrode an der einen der zwei Zonen des ersten Leitungstyps und der Elektrode an der Zone des zweiten Leitungstyps eine erste Spannungsquelle angeschlossen ist, die in dem Halbleiterkörper den elektrischen Strom in dessen Längsrichtung erzeugt und aufrechterhält, und zwischen der Elektrode an dieser einen Zone des ersten Leitungstyps ein eine zweite. Spannungsquelle enthaltender Ausgangskreis angeschlossen ist, die den einen der zwei Übergänge zwischen den zwei Zonen des ersten Leitungstyps und dem zwischen diesen befindlichen Teil des Halbleiterkörpers niedriger Dotierungskonzentraiion in Flußrichtung und den anderen dieser zwei Übergänge in Sperrichtung beansprucht, daß der Bereich erhöhter Ladungsträgerrekombination eine in Längsrichtung des Halbleiterkörpers langgestreckte Gestalt aufweist und an der Oberfläche des Halbleiterkörpers bzw. an diese Oberfläche angrenzend asymmetrisch in bezug auf die Mittelachse des elektrischen Stromes in Längsrichtung des Halbleiterkörper angeordnet ist, und daß das den Halbleiterkörper senkrecht zu dessen Längsrichtung durchsetzende Magnetfeld eine solche Richtung aufweist, daß es auch senkrecht zu derjenigen Ebene durch die Mittelachse des elektrischen Stromes in Längsrichtung des Halbleiterkörpers geht, in der die Mittelachse in Längsrichtung des langgestreckten Bereiches erhöhter Ladungsträgerrekombination liegt.

Bei einer derartigen Ausbildung des Halbleiterbauelementes wird die Art der erzielten Kennlinie durch die im csgcnleitenden Halbleiterkörper im Abstand voneinander vorgesehenen Zonen des gleichen Leitungstyps bestimmt, während die Lage der Kennlinien mit hoher Empfindlichkeit durch das Magnetfeld gesteuert werden kann, wofür Feldstärken von weniger als 1 Kilogauß genügen. Man erhält so ein einfach aufgebautes Halbleiterbauelement, das für eine Vielzahl von praktischen-Anwendungen gut geeignet ist, bei denen eine einfache Umschaltung zwischen verschiedenen Leitfähigkeitszusländen erwünscht ist. Bei den beiden Zonen des gleichen, ersten Leitungstyps kann es sich dabei nach Belieben und Bedarf um n-leitendc oder p-leitende Zonen handeln, wobei dann lediglich die Zone des /weiten Leitungstyps den jeweils entgegengesetzten Leitungstyp aufweisen muß. Der Bereich erhöhter Ladungsträgerrekombination kann durch das Eindiffundieren von Rekombinationszentren bildenden Stoffen, wie Silber, Kupfer, Gold, Zink, Mangan, Eisen, Nickel oder Platin erzielt werden, aber auch durch eine mechanische Bearbeitung wie Polieren, Schleifen, Aufrauhen oder Ätzen. Gegenüber herkömmlichen Hall-Halbleiterbauelementen ist die Empfindlichkeit sogar um mehrere Größenordnungen angehoben.

Ausfuhrlingsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 vergrößert eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines magnetisch steuerbaren Halbleiterbauelements,

Fig. 2 eine symbolische Darstellung des Halbleiterbauelementes von Fig. 1,

Fig. 3 eine Schaltung mit dem Halbleiterbauelement von Fig. 1,

Fig. 4 und 5 Kennlinien des Halbleiterbauclementes von Fig. 1,

Fi g. 6 eine F i g. 1 ähnliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 7 eine Fig. 2 ähnliche Darstellung für die Ausführungsform nach Fig. 6 und

Fig. 8 AbisH Herstellungsstufen eines Halbleiterbauelemetttes gemäß einem Verfahren zur Herstellung von Planarhalbleiterbauelementen.

Fig. 1 zeigt rvvischen zwei der Erzeugung eines Magnetfeldes dienenden Polstücken 91 und 92 einen Halbleiterkörper 201 von parallelepipedischer Gestalt. Der Halbleiterkörper 201 weist in seiner Mitte einen eigenleitenden Teil 202 auf. Der Begriff »Eigenleitung« sol! liier bedeuten, daß im thermischen Gleichgewicht Elektronen und Löcher in einer Konzentration gleicher Größenordnung vorhanden sind. Die Konzentration der Elektronen soll höchstens das Zehnfache der Löcherkonzentration betragen und umgekehrt. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn sich die Konzentration der Elektronen und der Löcher gut nahekommen. Die Konzentration der Elektronen und Löcher im Halbleiterkörper 201 wird derart aufeinander abgestimmt, daß der Hall-Effekt möglichst gering ist. wodurch die Steuerharkeit des Halbleiterbauelementes durch Magnetfelder geringer Feldstärken verbessert wird.

Der eigenleitende Teil 202 des Halbleiterkötpers 201 liegt zwischen Zonen 203 und 204 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps. Die Zone 203 ist p-leitend, die Zone 204 ist η-leitend. Zwischen den Zonen 203 uiiJ 204 ist an der Oberfläche des Halbleiterkörper 20i ein Mereich 205 erhöhter J.adungsträgerrekomb»- nation ausgebildet Uiid zwar nur auf einer Seite 210 civ „lgenleitcnden Icils 202 des Halb'.eiterkörpers 201. Der Hereich 205 erhöhter Ladungsträgerrekombination wird dadurch erreicht, daß man in die Seite 210 des eigenlcitenden Teils 202 des Halbleiterkörpers 201 einen Rekombinationszentren bildenden Stoff, wie Silber, Kupfer. Gold, Zink, Mangan, Eisen, Nickel oder Platin eindiffundier<-n läßt. Stati dessen kann man auch diie Oberfläche 210a der Seite 210 durch Polieren. Schleifen, Aufrauhen oder Ätzen behapdeln. Die der Oberfläche 210a gegenüberliegende Oberfläche 210b des eigcr.!eitenden Teils 202 des Halbleiterkörper 201 bleibt unbehandelt.

Die η-leitende Zone 204 ist an der Oberfläche 210a des Halbleiterkörpers ausgebildet, die den Bereich 205 erhöhter Ladungsträgerrekombination aufweist. Von dieser Zone 204 durch einen ebenfalls eigenleitenden Teil 211 des Halbleiterkörpers 201 getrennt ist an der gegenüberliegenden Oberfläche 210b eine weitere Zone 214 ausgebildet, die im Leitungstyp mit der Zone 204 übereinstimmt, also ebenfalls n-leitend ist. Die beiden η-leitenden Zonen 204 und 214 bilden mit dem eigenleitenden Teil 202 bzw. 211 des Halbleiterkörpers 201 zwei Übergänge Jl und 72, die einen Abstand d voneinander haben.

Im Gegensatz zu den Zonen 204 und 214 ist die p-leitende Zone 203 am anderen Ende des Halbleiterkörpers 201 über die ganze Endfläche des Halbleiterkörpers 201 erstreckt. Die p-leitende Zone 203 ist mit einer Elektrode 215a versehen. Ebenso sind die η-leitende Zone 204 mit einer Elektrode 215b und die η-leitende Zone 214 mit einer Elektrode 215c versehen. Diese η-leitenden Zonen 204 und 214 werden in dem Halbleiterkörper 201 durch Legieren, Diffusion, Epitaxie erzeugt. Man verwendet zum Legieren beispielsweise eine Antimon-Zinn-Legierung.

In dem auf die beschriebene Weise aufgebauten Halbleiterbauelement 216 bilden die η-leitende Zone 204, der eigenleitende Teil 211 und die n-leitende Zone 214 eine n-i-n-Zonenfolge, bei der die Zone 204 eine Emitterzone darstellt, die Zone 214 eine Kollektorzone und die eigenleitenden Teile 202 und 211 die Basiszone. Entsprechend ist der Übergang Jl ein Emitterübergang und der Übergang JI ein Kollektorübergang. Zusätzlich weist das Halbleiterbauelement 216 beidseits des eigenleitenden Teiles 202

ίο des Halbleiterkörpers 201 die Zonen entgegengesetzten Leitungstyps, nämlich an der einen Endfläche die Zone 203 und an der anderen Endfläche die Zonen 204 und 214 auf. Diese Zonen haoen einen Abstand voneinander, der größer ist als die Summe der Diffusionslänge der Elektronen und der Löcher in den Zonen des einen bzw. des anderen 1 eitungstyps. Die p-leitende Zone 203 ist beispielsweise mittels einer Legierung aus Indium und Gallium erzeugt. Von den Zonen 203 bzw. 204 und 214 entgegengesetzten Leitungstyps aus werden Ladungsträger in den eigenleitenden Teil 202 des Halbleiterkörpers 201 injiziert, indem man ein positives Potential an die Elektrode 215a und ein negatives Potential an die Elektrode 21Sb anlegt. Dadurch wird ein erheblicher Stromfluß durch den eigenleitenden Teil 202 erzielt. Dieser Siromfl'iß kann durch ein über die Polstücke 91 und 92 angelegtes Magnetfeld beeinflußt werden, .veil ein derartiges Magnetfeld die Ladungsträger in die Nähe des Bereiches erhöhter Ladungsträgerrekombination hin ablenkt oder bei umgekehrter Polungsrichtung des Magnetfeldes von diesem Bereich sogar abhalten. Das Halbleiterbauelement 216 stellt also die Kombination eines Transistors mit einem magnetisch beeinflußbaren Halbleiter bauelement dar.

Fig. 2 zeigt eine symbolische Darstellung des Halbleiterbauelements 216 mit seinen oben bereits erläuterten Elektroden 215a, 215b und 215r, wobei die asymmetrische Anordnung ties Bereiches erhöhter Ladungsträgerrckombinatinp an einer Längsseite des Halbleiterbauelementes 216 wie ersichtlich angedeutet ist.

Fig. 3 zeigt die Schaltung des Halbleiterbauclemcntes 216 sowie seine Beeinflussung durch Magnetfelder H. Das Magnetfeld H_A soll dabei eine FeIdrichtung senkrecht zur Ebene der Fig. 3 und in diese hinein haben, während das Magnetfeld — H_A die ent gegengesetzle Feldrichtung hat. An das Halbleiterbauelement 216 sind zwei GIf hspannungsqueüen angelegt: So ist zwischen die Basiselektrode 2\Sa und die Emitterelektrode 215b eine Spannungsquelle Vab angeschlossen, zwischen die Kollektor- und die Emitterelektrode 215c bzw. 215b eine Spannungsquelle Vbc.

Es sollen nun die elektrischen Eigenschaften des Haltleiterbauelementes 216 beschrieben werden, wie sie sich bei einer Schaltung des Halbleiterbauelementes gemäß Fig. 3 ergeben.

F i g. 4 zeigt die Abhängigkeit des an der Basiselektrode 215a auftretenden Stromes lab von der zwisehen Kollektor und Emitterelektrode des Transistorhalbletterelements 216 angelegten Spannung Vbc. Diese beiden Größen hängen ohne Einwirkung eines Magnetfeldes gemäß der in Fig. 4 gezeigten Kennlinie 217 zusammen. Ist das Halbleiterbauelement 216 einem Magnetfeld H_A von solcher Richtung unterworfen, daß die durch den eigenleitenden Bereich 202 des Halbleiterkörpers 201 fließenden Ladungsträger vom Bereich 205 erhöhter Ladungsträgern

tion weggelenkt werden, so erhält man die Kennlinie 218. Steht das Halbleiterbauelement 216 andererseits unter Einwirkung eines Magnetfeldes — H_A von entgegengesetzter Richtung, so erhält man die Kennlinie 219.

Fig. 5 zeigt den Zusammenhang des zwischen den Elektroden 2156 und215edes Hälbleiterbauelemenles 216 fließenden Stromes/ibe und der Spannung Vbc der zwischen diesen Elektroden angeschlossenen zweiten Spannungsquelle. Die Kennlinie 220 von Fig. 5 gibt den Zusammenhang der beiden Größen ohne die Einwirkung eines Magnetfeldes. Die Kennlinien 220a bzw. 220a' sind die Kennlinien, die man bei Einwirkung von einander entgegengesetzt gerichteten Magnetfeldern H_A bzw. ~H_A erhalt. Dabei handelt es sich jeweils um Slirom-Spannungs-Kennlinien, die bei sich veränderndem Strom lab erhalten werden. Die Kennlinie 220' gilt fur den Fall, daß der Strom lab gleich Null gemacht wird.

Den Fig. 4 und 5 kann entnommen werden, daß die Eigenschaften des Halblleiterbauelementes 216, die aus den Kennlinien entnehmbar sind, auf einfache Weise mit Hilfe eines Magnetfeldes verändert werden können. Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß der für einen Transistor eigentümliche flache Kennlinienverlauf gemäß F i g. 5 bei der Veränderung der Kennlinien unter Einfluß von Magnetfeldern erhalten bleibt, was für die Anwendungen des Halbleiterbauelements von großer praktischer Bedeutung ist.

Fig. ft zeigt eine andere Ausführungsform eines Halbleiterbauelemcntes 216, bei dem an Stelle eines n-i-n-Transistors, wie bei Fig. 1, nunmehr ein p-i-p-Transistor verwendet wird. Hierfür ist gegenüber einer erst?n p-lcitenden Zone 203 eine zweite solche Zone 213 vorgesehen, zwischen die sich wieder der Teil 211 des eigenleitenden Teiles 202 des Halbleiterkörpers 201 erstreckt. Mit dem eigenleitenden Teil entstehen so wieder Übergänge JV und 72', die einen Abstand d voneinander haben. Die Übergänge Jl' und 72' stellen Emitter- und KoIlektor-iJbergänge dar, da der eigenleitende Teil 202 als Basiszone, die p-Ieitcnde Zone 203 als Emitterzone und die p-leitende Zone 213 als Kollektorzone dient.

Fig. 7 zeigt das Halbleiterbauelement 216 von Fig. 6 in einer Fig. 2 entsprechenden symbolischen Darstellung. Fig. 1 und Fig. 5 zeigen Halbleiterbauelemente 216, bei denen die Zonen 203, 213 bzw. 204, 214 an den zwei Enden eines Halbleiterkörpers 201 ausgebildet sind. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, das Halbleiterbauelement 216 nach einem Verfahren zur Herstellung von Planarhalbleiterbauelementen herzustellen, wobei dann sämtliche Zonen von ein und derselben Oberfläche des Halbleiterkörpers aus in diesem ausgebildet sind.

F i g. 8 dient der Erläuterung der Herstellung eines Halbleiterbauelementes mit den beschriebenen Eigenschaften nach einem Planarverfahren. Man beginnt mit der Herstellungeines Halbleiterkörpers 201. Er besteht aus Silizium, in das ausreichende Mengen von Ladungsträger injiziert werden können und das eine kleine Dotierungskonzentration hat. Diese soll derart niedrig sein, daß der Halbleiterkörper als eigenleitender Teil dienen kann. Der Halbleiterkörper , 201 ist auf seiner gesamten Oberfläche von einer Isolierschicht 221 aus SiO₂ überzogen. Diese kann man durch thermische Zersetzung, Aufdampfen, Oberflächenoxydation erhalten. Von einer Oberfläche 210a des Halbleiterkörper 201 her wird sodann ein Teil der Isolierschicht 221 durch Photoätzung entfernt unc auf diese Weise ein Fenster 221a ausgebildet. Durcl das Fenster 221 α wird in den Halbleiterkörper 20] ein Störstoff eindiffundiert, der beispielsweise einer p-Leitungstyp hervorruft, selbstverständlich abei auch den entgegengesetzten Leitungstyp hervorrufer kann; Man erhält so eine Zone ,214. ■·die beim fertiger Halbleiterbauelement als Köiicktorzone eines Transistors dient. Durch die Wärmebehandlung, die für du

ίο Diffusion beim Herstellen der Zone 214 erfordernd ist, wird das Fenster 221a von einer neuen Isolierschicht 221' abgedeckt. Die Isolierschicht 221' wire anschließend durch neuerliche Pholoätzung teilweise entfernt, so daß ein Fenster 221 b entsteht. Durch da; Fenster 221/) hindurch wird in die zuvor hergestellte Ze>ne 214 ein Störstoff entgegengesetzten Leitungs typs eindiffundiert. Die Dotierungskonzentration de; dabei entstehenden Gebiets 202' wird sehr klein ge wählt. Das sich anschließende, ebenfalls von der Diffusion erfaßte Gebiet 202" des Halbleiterkörpers 201 ist eigenleitend. Während des Diffusionsvorgange! entsteht auf dem Gebiet 202' eine weitere Isolier schicht 221". Diese wird neuerlich durch Photeiätzunj teilweise entfernt, worauf durch das entstehende Fen· ster ein Stc>rstoff des ersten, bei der Herstellung dei Zone 214 verwendeten Leitungstyps in das Gobic' 202' eindiffundiert wird, wodurch man eine Zone 204 eines mit demjenigen der Zone 214 übereinstimmenden Leitungstyps erhält. Die Zone 204 dient im ferti gen Halbleiterbauelement als Emitterzone des Tran sistors. Beim Diffusionsveirgang schließt sich das füi die Herstellung der Zone 204 erforderliche Fenstei erneut mit einer Isolierschicht ab. Auf eine mit dei Herstellung der Zonen 204 und 214 übereinstimmende Weise könnten selbstverständlich auch Zoner 203 bzw. 213 hergestellt werden.

Anschließend wird an einer anderen Stelle des Oberfläche 210a des Halbleiterkörpers 201 die Iso lierschichl 221 durch Photoätzung entfernt und durch

das entstehende Fenster hindurch zur Herstellung einer Zone 203 ein Störstoff eindiffundiert. Selbstverständlich kann die Zone 203 auch vor der Einbringung der Zonen 214, 204 und des Gebiets 202' oder gleichzeitig mit der Ausbildung des Gebiets 202' in der

Halbleiterkörper 201 eingebracht werden. Ferner isl darauf hinzuweisen, daß die ausgebildeten Zonen der jeweils in der Figur angedeuteten Leitungstyp haber müssen, wobei entweder für jede der Zonen der voi der Klammer angegebene Leitungstyp oder für jede

der Zonen der in der Klammer angegebene Leitungstyp erforderlich ist.

Schließlich wird die Isolierschicht 221 auf dei Oberfläche 210a des Halbleiterkörpers,201 oder aul der ihr gegenüberliegenden Oberfläche 210fc teil-

weise entfernt, um den Bereich 205 erhöhter Ladungsträgerrekombination auszubilden. Man erhält se ein Halbleiterbauelement 216 mit einem Transistoi aus den Zonen 204, 214 und dem Gebiet 202' unc einem die magnetische Steuerbarkeit des Halbleiter-

bauelementes 216 ermöglichenden Abschnitt aus dem eigenleitendenTeil 202 des Halbleiterkörpers 201, sowie den Zonen 203, 204 und dem Gebiet 202'. Die Steuerung wird durch ein Magnetfeld erzielt, desser durch Hb bzw. — Hb angedeutete Feldrichtung senk-

recht zur Ebene von Fig. 8h stehen.

Bei einem auf diese Weise hergestellten Halbleiterbauelement 216 liegen sämtliche Zonen an der gleichen Oberfläche 210 an dem Halbleiterkörper 201.

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Die Zonen können deshalb nach teilweisem Entfernen der Isolierschicht 221 leicht mit Ohmschen Kontaktelektroden 222a, 222h bzw. 222c versehen werden. Über die Ohmschen Kontaktelektrodcn 222a, 222b und 222c können die Elektrodenanschlüsse 215a, 215b, 215c mit den jeweiligen Zonen 203, 204 bzw. 215 in Verbindung stehen. Da sämtliche Elektroden auf der gleichen Seite des Halbleiterkörpers 201 auszubilden sind, können die Elektroden etwa durch Aufdampfen hergestellt werden. Der Herstellungsvorgang ist somit erleichtert. Gleichzeitig ist aber auch wie bei allen Planarhalbleiterbauelementen die Spannungsfestigkeit verbessert, da sämtliche Übergänge von der Isolierschicht 221 abgedeckt sind.

Beim oben beschriebenen Herstellungsverfahren wurde der Bereich 205 erhöhter Ladungsträgerrekombination nach den Zonen 203, 204 und 214 aus-

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gebildet. Selbstverständlich kann er aber auch bereits vorder Herstellung dieser Zonen ausgebildet werden, Als Halbleiterkörper kann außer einem Siliziumkörper auch ein Germanium körper oder ein Körper aus einer intermetallischen Verbindung dienen. Die Gestalt des Halbleiterkörpers 201 kann die eines rechtwinkligen Parallelepipeds'sein. Der Querschnitt kann aber auch andere Formen haben, beispielsweise diejenige eines Trapezes. Der Bereich 205 erhöhter Ladungsträgerrckombination kann durch Einbringen von Störsloffen erzielt werden, die als Rekombinationszentren dienen. Statt dessen kann der Bereich erhöhter Ladungsträgerrekombination aber auch durch Aufrauhen der Oberfläche erzielt sein. Man kann dazu Schleifmittel, beispielsweise Siliziumcarbid benutzen. Auch kann das Aufrauhen zusammen mit dem Einbringen von Störstoffen erfolgen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

. T.

Ί :

Claims

£f " * 3.1iPatentansprüche:Iί

1. Magnetisch steuerbares Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper von länglicher Gestalt und mit einer kleinen Dotierungskonzentration, der zwei mit je einer Ohmschen Kontaktelektrode versehene, in Längsrichtung des Halbleiterkörpers einen Abstand aufweisende Zonen zueinander entgegengesetzten Leitungstyps enthält; bei dem der Teil des Halbleiterkörpers zwischen diesen zwei Zonen einen Bereich mit gegenüber dem verbleibenden Teil erhöhter Ladungsträgerrekombination aufweist, oei dem ein Magnetfeld den Halbleiterkörper senkrecht zu dessen Längsrichtung durchsetzt, und bei dem ein elektrischer Strom den Halbleiterkörper in dessen Längsrichtung und in bezug auf die Zonenanordnung längs des Halbleiterkörpers in Flußrichtung durchfließt, so daß das Magnetfeld den Stromweg dieses elektrischen Stromes beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (201) in einem Abstand (d) senkrecht zur Längsrichtung des Halbleiterkörpers (201) voneinander entfernt angeordnete zwei mit je einer Ohmschen Kontaktelektrode versehene Zonen (203, 213 bzw. 204, 214) des gleichen, ersten Leitungstyps aufweist, zwischen denen sich ein Teil (211) des Halbleiterkörpers kleiner Dotierungskonzentration befindet, daß der Halbleiterkörper (201) in einem Abstand in Längsrichtung des Halbleiterkörpern (201) von diesen zwei Zonen (203, 213 bzw. 204, 214) des gleichen, ersten Leitungstyps weiter eine mit iiner Ohmschen Kontaktelektrode versehci.e Zone (204 bzw. 203) des zu dem ersten entgegengesetzten, zweiten Leitungstyps aufweist, daß der Abstand zwischen jeder der zwei Zonen (2Ö3, 213 bzw. 204, 214) des gleichen ersten Leitungstyps einerseits und der Zone (2C4 bzw. 203) des entgegengesetzten, zweiten Leitungstyps andererseits größer als die Summe der Diffusionslänge der Elektronen und der Löcher in den Zonen des ersten Leitungstyps bzw. in der Zone des zweiten Leitungstyps ist, daß zwischen der Elektrode (215£>) an der einen der zwei Zonen des ersten Leitungstyps und der Elektrode (215a) an der Zone des zweiten Leitungstyps eine erste Spannungsquelle (Vab) angeschlossen ist, die in dem Halbleiterkörper (201) den elektrischen Strom in dessen Längsrichtung erzeugt und aufrechterhält, und zwischen der Elektrode (215b) an dieser einen Zone des ersten Leitungstyps und der Elektrode (215c) an der anderen Zone des ersten Leitungstyps ein eine zweite Spannungsquelle (Vbc) enthaltender Ausgangskreis angeschlossen ist, die den einen der zwei Übergänge (71, J2) zwischen den zwei Zonen (203, 213 bzw. 204, 214) des ersten Leitungstyps Und dem zwischen diesem befindlichen Teil des Halbleiterkörpers niedriger Dotierungskonzentration in Flußrichtung und den anderen dieser zwei Übergänge in Sperrichtung beansprucht, daß der Bereich (205) erhöhter Ladungsträgerrekomjjination eine in Längsrichtung des Halbleiterkör-.' pers (2Oi) langgestre~!'^la Gestalt aufweist und an der Oberfläche des Halbleiterkörpers (201) bzw. • an diese Oberfläche angrenzend asymmetrisch in bezug auf die Mittelachse des elektrischen Stromes in Längsrichtung des Halbleiterkörpers (201) anordnetist, und daß das den Hammerkörper f-on senkrecht tu dessen Längsrichtung durchefzende Magnetfeld («) eine solche Richtung aufweist daß ^s auch senkrecht zu derjenigen Ebene durch die Mittelachse des elektrischen St4me_S1n Längsrichtung des Halbleiterkörper* (2OD steht in der die Mittelachse in LangsnchfungdeSnggestrecktenBereiches (205) erhöhter Ladungsträgerrekombination liegt.

2 Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte Bereich (205) erhöhter Ladungstragerrekomb.na-EtlSin den Halbleiterkörper (201)ei η diffundierte Rekombinationszentren b.ldende Stoffe erzeuet ist die aus Silber, Kupfer, Gold Zink, Mangln Eisen, Nickel oder Platin bestehen.

3 Ha bleiterbauelement nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte Bereich i205) erhöhter Ladungstragerrekomb.na-

durch Polieren, Schleifen Aufrauhen oder Ätzendes Halbleiterkörpers (201) ausgebildet ,st.

4 Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Zonen (203, 213 bzw. 204, 214) des gleichen ersten Leitungstyps η-leitend sind.