DE2439875A1

DE2439875A1 - Halbleiterbauelement mit negativer widerstandscharakteristik

Info

Publication number: DE2439875A1
Application number: DE2439875A
Authority: DE
Inventors: Hitoo Iwasa; Gota Kano; Naoyuki Tsuda
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1973-08-20
Filing date: 1974-08-20
Publication date: 1975-04-10
Also published as: JPS5410228B2; CA1013073A; DE2439875C2; JPS5047577A; GB1473394A; JPS5047569A; JPS5410229B2; FR2246072B1; FR2246072A1; US4064525A

Description

Halbleiterbauelement mit negativer Widerstandscharakteristik

Priorität:

20. August 1975 30. August 1 973

Anmelde-Nr.:

Sho 48-93563 (93568/1973) JAPAN Sho 48-97984 (97984/1973) JAPAN

Die Erfindung betrifft ein Halbleiter-Zweipolelement mit negativer Widerstandscharakteristik,, das komplementäre Feldeffekttransistoren auf einem einzigen Träger aufweist.

Ha IbI e it er el entente mit negativer Widerstandscharakteristik sind in zwei Ausführungsformen bekannt, und zwar als Einzelelement sowie als zusammengesetzte Schaltung mit einer Vielzahl von miteinander verdrahteten Halbleiterelementen. Für die zuerst genannte Art sei auf Halbleiterelemente mif N-förmiger negativer Widerstandscharakteristik wie Tunneldioden· (Esaki), Gunndioden usw. sowie mit S-fqrmiger negativer Widerstandscharakteristik wie Thyristoren, Unijunktions-

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transistoren usw. hingewiesen. Die zuletzt genannte Bauart wird beispielsweise vertreten duroh Flip-Flops mit S-förmiger Charakteristik oder durch einen Schaltkreisaufbau, der in Reihenschaltung ein Paar komplementäre Feldeffekttransistoren mit N-förmiger Charakteristik aufweist.

Von den obengenannten bekannten Vorrichtungen sind die mit S-förmiger Charakteristik weit verbreitet, während die mit N-förmiger Charakteristik nur für besondere Zwecke verwendet werden. Der Hauptgrund hierfür besteht darin, daß oei dem Dekannten Einzelelement mit N-fÖrmiger negativer Tffiderstandscharakteristik, das durch die physikalische Vorrichtung der Tunneldiode, der Gunndiode usw. verwirklicht ist, der elektrische Strom im AUS-Bereich (d.h. im Talbereich der N-förmigen Charakteristik) verhältnismäßig groß ist, so daß ein völliger Abschaltzustand (cut-off state) des Stromes nicht verwirklicht werden kann. Außerdem besteht bei der Schaltungsanordnung mit Reihenschaltung eines Paares komplementärer Feldeffekttransistoren der zuletzt genannten Art ein Nachteil darin, daß es schwierig ist, die Bauelemente auf kleinen Einzelträgern zu integrieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bauelement zu schaffen, bei dem komplementäre Feldeffekttransistoren auf einem einzigen Träger integriert sind, und das eine Dynatron-Charakteristik hat und sehr wenig Strom im höheren spannungsstabilen Bereich (dem sogenannten Abschnürstrom-öder Abschaltstrom) zeigt, d.h. eine praktisch vollkommene Abschaltstromcharakteristik.

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Aufgabe der Erfindung 1st es auch, ein kleines integriertes Schaltelement zu schaffen, das einen sehr geringen Bereich des Trägers pro Einheitszelle einnimmt, d.h. ein Halbleiterbauelement mit negativer Widerstandscharakteristik, das in sehr hoher Dichte aufgebaut ist.

Diese Vorrichtung ist. so aufgebaut, daß zwei Feldeffekttransistoren mit einem p-leitenden Kanal bzw, einem n-leltenden Kanal, die beide elektrisch in Sperrichtung betrieben sind (depletion mode) auf einem einzigen Halbleitert.-ra.39r, z.B. einem einzigen Sillciumträger geschaffen sind, und daß beide Sourcer Elektroden oder beide Drain-Elektroden oder die Source-Elektrode eines Feldeffekttransistors und die Drain-Elektrode des anderen Feldeffekttransistors miteinander verbunden sind, wodurch die beiden Feldeffekttransistoren in Reihe geschaltet sind, und daß die Tor-Elektrode, jedes der beiden Feldeffekttransistoren mit der Drain-Elektrode bzw. der Scurce-Elektrode des anderen Feldeffekttransistors, die jeweils nicht an der obengenannten Reihenschaltung teilhat, verbunden ist.

Beim Anlegen einer Spannung von bestimmtem Bereich an die beiden nicht in Reihe geschalteten Elektroden, d.h. zwei äußere Klemmen zeigt deren Spannung-Strom Charakteristik eine sogenannte Dynatronkennlinie, d.h. eine Kurve In Form eines -A-(Lambda), die eine negative Wlderstandserschelnung über einen verhältnismäßig breiten Bereich der angelegten Spannung hat.

Von außen gesehen zeigt sich dies Halbleiterbauelement

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als eine Vorrichtung mit zwei Klemmen auf einem einzigen Träger. Folglich läßt sich dies Halbleiterbauelement nicht nur in sehr hohem Maße integrieren^ sondern eignet sich auch dazu, einen Zustand mit einem Wert des minimalen Stroms von praktisch 0 zu erreichen. Polglich läßt sich das erfindungsgemäße Halbleiterbauelement zum Schalten, Speichern, für große Schwingungsamplituden und verschiedene andere Zwecke verwenden.

Das Halbleiterbauelement gemäß der Erfindung hat einen Schaltungsaufbau, bei dem zwei komplementäre Feldeffekttransistoren, die beide In Sperrichtung betrieben und auf einem einzigen Träger ausgebildet sind, miteinander in Reihe geschaltet sind. Dabei 1st die Tor-Elektrode der beiden Feldeffekttransistoren mit der nicht in Reihe geschalteten Source-Elektrode oder Drain-Elektrode des anderen Feldeffekttransistors und umgekehrt verbunden. Diese Verbindungen lassen sich durch tellweises Überlagern der miteinander zu verbindenden Elektrodenberelche erzielen oder durch eine Ausgestaltung, bei der ein bestimmter Bereich funktionsmäßig als die eine Elektrode des einen Feldeffekttransistors und gleichzeitig als eine andere Elektrode des anderen Feldeffekttransistors arbeitet.

Unter Reihenschaltung der komplementären Feldeffekttransistoren ist eine Reihenschaltung der Kanäle der komplementären Transistoren zu verstehen, die durch Verbinden der entsprechenden SouKse-Elektroden des Transistors mit η-leitendem Kanal und des Transistors mit p-leltendem.Kanal oder der entsprechenden Drain-Elektroden der beiden Transistoren oder der Source-Elektrode des

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einen Transistors mit der Drain-Elektrode des anderen Transistors geschaffen 1st. Die nicht in Reihe geschalteten Elektroden bedeuten andererseits diejenigen Elektroden der Feldeffekttransistoren, die nicht in einer der obengenannten Welsen miteinander in Reihe geschaltet sind. Wenn ,z.B. beide Source-Elektroden beider Transistoren miteinander verbunden sind, dann fallen die Drain-Elektroden der beiden Transistoren in diese Kategorie.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die inneren Verbindungen im Schaltkreisaufbau durch gegenseitigen Kontakt oder te11weises Überlagern bestimmter leitfähiger Bereiche, die Im Halbleiterträger ausgebildet sind und durch Verwendung von Elektroden-Schichten aus elektrisch leitfähigen Metallen wie Aluminium, Gold usw. geschaffen. Deshalb ist dies Halbleiterbauelement eine sogenannte Zweiklemmen-Schaltkreisvorrichtung, bei der die äußeren Klemmen, d.h. die Eingangsklemmen für die Eingangsspannung von den beiden nicht in Reihe geschalteten Elektroden gebildet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend mit vorteilhaften Einzelheiten anhand schematischer Zeichnungen verschiedener Ausführungsbelsplele näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 ein Ersatzschaltungsdlagramm* zum Erläutern der Theorie der Erfindung;

Fig. 2 eine typische Spannung-Strom Charakteristik eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung;

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Pig. 3 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines- Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung;

Pig. 3a ein Ersatzschaltungsdiagramm des In Pig. 3 gezeigten AusfUhrungsbeispielsj

• Pig. 4 einen Querschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung;

Pig. 4a ein Ersatzschaltungsdiagramra des in Pig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels;.

Pig. 5 eine teilweise perspektivische Ansicht eines anderen Ausführungsbeisplels eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung;

Pig. 5a ein Ersatzschaltungsdiagramm des in Pig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiels;

Fig. 5b eine teilweise perspektivische Ansicht eines gegenüber dem in PIg. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel abgewandelten Ausführungsbeisplels eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung;

Pig« 5c eine teilweise perspektivische Ansicht, die Im einzelnen den Aufbau des in PIg. 5b gezeigten abgewandelten AusfUhrungsbeispiels darstellt;

Pig. 5d ein Ersatzschaltungsdiagramm des In den Figuren 5b und 5c gezeigten Ausführungsbeispiels.

Wie der Ersatzschaltungsaufbau gemäß Fig. 1 zeigt, weist das Halbleiterbauelement mit negativer Widerstandscharakteristik gemäß der Erfindung als Schaltungsmerkmal zwei Feldeffekttransistoren PI und P2 auf, die elektrisch in Sperrichtung (depletion mode) betrieben sind und sich nach Art der Leitfähigkeit ihrer

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Kanäle voneinander unterscheiden, d.h. es handelt sich um sogenannte komplementäre Feldeffekttransistoren, die In Reihe geschaltet sind.

Genauer gesagt, zeigt Fig. 1 ein Beispiel einer Schaltung, bei der die Tor-Elektrode 1 eines Feldeffekttransistors Fi mit . · η-leitendem Kanal mit der Drain-Elektrode 2 eines Feldeffekttransistors F2 mit p-leltendem Kanal verbunden 1st, während andererseits die Tor-Elektrode 3 des Feldeffekttransistors F2 mit p-leitendem Kanal mit der Drain-Elektrode ^f\ dei; Faldeffekttran--· sistors F1 mit η-leitendem Kanal verbunden ist und schließlich beide Source-Elektroden beider Feldeffekttransistoren F1 und F2 mit Hilfe einer Verbindungsstelle 5 in Reihe geschaltet sind.

Von den Aufbaumerkmalen her sind die komplementären Feldeffekttransistoren, die beide in Sperrlchtung betrieben sind, auf der Hauptfläche eines Halbleiterträgers von bestimmtem Leitfähigkeitstyp gebildet, und die Bereiche der beiden Drain-Elektroden oder der-beiden Source-Elektroden oder, jeweils einer Drain-Elektrode und der anderen Source-Elektrode der beiden komplementären Feldeffekttransistoren stehen miteinander in Kontakt oder sind einander überlagert, um sie In Reihe zu schalten. Und schließlich ist noch Jede Tor-Elektrode durch einen aufgedampften Aluminiumfilm oder Goldfilm oder mit Hilfe der welter unten erläuterten funktioneilen Integratlonsmethode mit der nicht in der obenerwähnten Welse in Reihe geschalteten Elektrode des anderen der komplementären Feldeffekttransistoren verbunden.

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Wenn, eine Spannung V an eine Drain-Elektrode 4 und die andere Drain-Elektrode 2 der in Reihe geschalteten beiden Feldeffekttransistoren PI und F2 (wobei das positive Potential an der Seite der Elektrode 4 liegt) angelegt wird, wird eine Strom-' Spannung Charakteristik gemäß Flg. 2 zwischen dieser Spannung "V und einem Source-Strom I erhalten. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, steigt vom Beginn der Spannung 0 an der Strom I und zeigt eine positive Widerstandscharakteristik bei zunehmender Spannung; aber der Strom zeigt auch allmählich eine Sättigungscharakteristi'k, und nachdem der Strom die Spannung im Spitzen punkt des Stromes, d.h. die erste Schwellenspannung Vth1 überstiegen hat, fällt der Strom in dem mit gestrichelter Linie bezeichneten Bereich stark ab, während die Spannung, zunimmt, d.h. es zeigt sich eine sogenannte negative Widerstandscharakteristik. Wenn schließlich die Spannung die zweite Schwellenspannung Vth2 erreicht, erreicht der Strom I den minimalen Bereich oder Abschaltbereich. Dieser Abschal tbereich des Stromes dauert solange an, bis die Spannung den Punkt VB erreicht, bei dem sich bei dem einen oder anderen der beiden Feldeffekttransistoren eine Durchbruchserscheinung einstellt. Wenn die Spannung den Punkt VB überschreitet, wird ein Durchbruchsstrom erzeugt. Bei dem In Fig. 2 gezeigten ^schaltkreisaufbau ergibt sich ein erster, stabiler Bereich von (KV£:Vth1 und ein zweiter stabiler Bereich von Vth2£Lv<VB und ein unstabiler Bereich im Bereich angelegter Spannung von Vth1<V<Vth2.

Flg. 3 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung. In Fig.

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1st auf einem Siliciumträger 6 von p-Leitfähigkelt mit einem spezifischen Widerstand von 10 - 30-H.cm eine epitaxial gewachsene Schicht 7 von n-Leitfähigkeit in einer Dicke von ca. 1,5/1 mit einem spezifischen Widerstand von 2 - 4ilcm gebildet. In der η-leitenden Schicht 7 sind p-leltende diffundierte Bereiche 8 und 9 "bis zu einer Tiefe von ca. 1. /i mit Stb'rstellenkonzentrationen von ca. 5x10 cm gebildet. Ferner sind in der η-leitenden epitaxial gewachsenen Schicht n⁺-leitende diffundierte Bereiche 10 und 11 in einer Tiefe von ca. 0,5,/U zu beiden Selten des p-leitenden Bereichs S gebildet. Außerdem ist noch ein n⁺-leitender Bereich 12, dessen Tiefe ca. 0,5yU beträgt, Im p-leitenden Bereich 9 gebildet, sowie zwei p⁺-leitende Bereiche 13 und 14 in einer Tiefe von 0,3/U zu beiden Selten des n⁺-leitenden Bereichs 12 im p-leltenden Bereich 9. Dabei ist der p⁺-leitende diffundierte Bereich 14 so bemessen, daß er einen .Teil des n⁺-leitenden Bereichs 11 erreicht und ihm Überlagert ist. Der die Tor-Elektrode bildende.Bereich 12 ist mit dem die Drain-Elektrode bildenden Bereich 1 0 verbunden, und der die Tor-Elektrode bildende Bereich 8 1st mit dem die Drain-Elektrode bildenden Bereich 13 verbunden, und zwar jeweils durch aufgedampfte Aluminium- oder Goldfilme I5I bzw. 161.

Bei dem oben beschriebenen Aufbau, wie er in .Fig. ,3a gezeigt 1st, weist der Feldeffekttransistor PI mit n-leitendem Kanal den n⁺-leitenden Bereich 10 als Drain-Elektrode, den n⁺- leltenden Bereich 11 als Souroe-Elektrode■· und den p-leltenden Übergangsbereich 8 als Tor-Elektrode auf, während der Feldeffekttransistor F2 mit p-leltendem Kanal den p⁺-leltenden

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Bereich 13 als Drain-Elektrode, den p⁺-leitenden Bereich 14 als Sourbe-Elektrode und den η-leitenden Übergangsbereich 12 als . Tor-Elektrode aufweist. Der erste und zweite Feldeffekttransistor F1-und F2 sind dadurch in Reihe geschaltet, daß die die Source-Elektroden bildenden Bereiche 11 und 14 teilweise einander überlagert sind. Da die die Source -Elektroden bildenden Bereiche 11 und 14 hochdotierte, hochleitfähige Bereiche sind, besteht zwischen ihnen, obwohl sie von entgegengesetzter Leitfähigkeit sind, ein guter ohmscher Kontakt.

Der oben beschriebene Aufbau hat folgende Vorteile:

1.) Der p-leitende, diffundierte,die Tor-Elektrode bildende Übergangsbereich 8 im Feldeffekttransistor F1 mit n-leitendera Kanal und der p-leitende, diffundierte, den Kanal bildende Bereich 9 im Feldeffekttransistor F2 mit p-leitendem Kanal können gleichzeitig gebildet werden. Auch der n⁺-leltende diffundierte, die Drain-Elektrode bildende Bereich 10 und der n^leitende^diffundierte, die Source-Elektrode bildende Bereich 11 im Feldeffekttransistor F1 mit n-leltendem Kanal und der n⁺-leitende diffundierte, die Tor-Elektrode bildende Übergangsbereich 12 in dem Feldeffekttransistor F2 mit p-leltendem Kanal können gleichzeitig geschaffen werden. Das ermöglicht ein einfaches Herstellungsverfahren.

2.) Es besteht keine Notwendigkeit für eine Isolierung, d.h. für ein elektrisches Isolieren des Feldeffekttransistors F1 mit

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n-leitendem Kanal, gegenüber dem Feldeffekttransistor F2 mit pleitendem Kanal, da diese an ihren die Source-Elektrode bildenden Bereichen 11 und 14 zweckmäßig verbunden sind. Deshalb kann der" eindiffundierte Isolationsbereich, der bisher bei derartigen integrierten Schaltungen nötig war,, weggelassen werden, was zu · ■ einer Verkleinerung der benötigten Fläche auf dem Träger und auch zu einer Verringerung der Herstellungsschritte führt.

3. ) Da die Reihenschaltung der Feldeffekttransistoren F1 und Γ2 durch teilweises überlappen des p⁺-leitenden eindlffundierten

und ,

Bereichs 11/des η -leitenden eindiffundierten Bereichs ^geschaffen ist, besteht kein Bedarf an zusätzlichem Raum für diese Verbindung in Reihenschaltung, so daß der tatsächlich benötigte Platz für den zusammengesetzten Schaltungsaufbau verkleinert werden kann.

4.) Die Parameter Vth1 und Vth2 der negativen Widerstandscharakteristik können durch Steuern der Bedingungen beim Diffusionsverfahren nach Wunsch festgelegt werden und deshalb ein Halbleiterbauelement erzielt werden, das eine gewünschte Charakteristik hat.

Beim Herstellen des oben beschriebenen Halbleiterbauelements kann die Reihenfolge der Verfahrensschritte Je nach Zweckmäßigkeit variiert werden. Es kann z.B. das Eindiffundieren zum Herstellen des p-leitenden diffundierten Übergangsbereichs 8_t der die Tor-Elektrode des Feldeffekttransistors F1 mit n-leltendem Kanal bildet, gleichzeitig mit dem Eindlffundleren zum

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Herstellen des p⁺-leitenden diffundierten, die Drain-Elektrode bildenden Bereichs 13 und des p⁺-leitenden diffundierten, die Source-Elektrode bildenden Bereichs 14 vorgenommen werden.

Nachfolgend wird ein Beispiel der Leistungskenndaten eines Halbleiterbauelements gemäß dem oben beschriebenen ersten AusfUhrungsbeispiel der Erfindung gegeben: Vth1 0,7 V- 3,0 V

• Vth2 3 V - 12 V

max. Strom 0, 05 mA - 1,0 mA

— Q min. Strom unter 10 ^ A

VB ' ca. 25 V

Pig. 4 zeigt einen Querschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung. Bei diesem AusfUhrungsbeispiel 1st ein Feldeffekttransistor P1 mit η-leitendem Kanal vorgesehen, der einen Oberflächenlnverslonsberelch hat, sowie ein Feldeffekttransistor mit p-leitendem Kanal, der einen gewöhnlichen diffundierten p-leltenden Bereich als Kanalbereich hat. In Fig. 4 1st auf einem Slllclumträger 6 von p-Leitfähigkelt mit einem spezifischen Widerstand von 1 0 3011cm eine n-leltende epitaxial gewachsene Schicht 7 in einer Dicke von ca. 1,5/u mit einem spezifischen Widerstand von 2 - 4XIcm gebildet. In der n-leltenden Schicht 7 sind p-leitende Bereiche 9 und 17, beide mit Störstellenkonzentrationen von ca, 5x10 cm gebildet. Im n-leltenden Bereich 9 sind ein n⁺-leltender diffundierter Übergangsbereich 12 als Tor-Elektrode, ein p⁺-leltender diffundierter Bereich 13 als Drain-Elektrode und

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ein p⁺-leltender diffundierter Bereich 14 als Source-Elektrode gebildet, wodurch ein Feldeffekttransistor F1 mit η-Kanal und

den Übergangstorart geschaffen ist. Im p-leltenfBerelch 17 1st ein n⁺-leitender diffundierter Bereich 18 als Drain-Elektrode und ein n⁺-leitender diffundierter Bereich 19 als Source-Elektrode gebildet. Auf der Oberfläche des Trägers ist an einer Stelle ' zwischen dem als Drain-Elektrode dienenden Bereich 18 und dem als Source-Elektrode dienenden- Bereich 1~9 eine Siliclumdioxydschicht 20 geschaffen, die.die Bereiche 18 und 19 überbrückt, so daß unterhalb der Sillciumdioxydschicht 2o eine Obcrflücheninversionsschicht 21 geschaffen 1st, in der sich elektrische Ladungen ansammeln. In einem Oberflächenabschnitt des p-leitenden Bereichs 17 ist außerdem ein p⁺-leltender diffundierter Bereich 22 als ohmscher Kontakt gebildet. Dieser diffundierte Bereich 22 steht mit dem p-leitenden Bereich 17 in Verbindung, so daß vom Bereich 22 durch den Bereich 17 eine Steuerspannung zur Rückseite der Inversionsschicht 21 gelangt.. Das bedeutet, daß der Bereich I7 als sogenannte: "back-gate"-Elektrode dient.

Statt der obengenannten back-gate-Elektrode kann aber auch eine normale Metallelektrode, die die Sillciumdioxydschicht 20 überdeckt, als Tor des Feldeffekttransistors FI verwendet sein. Ferner kann auch eine Metallelektrode, die den mit dem Bereich verbundenen Slliclumdioxydfllm 20 überdeckt, verwendet sein.

Anstelle der von der Sillciumdloxydschicht 20 Induzierten Inversionsschicht 21 kann auch eine dünne, leitfähige, durch

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Ionenimplantation erzeugte Inversionsschicht als n-leitender Kanal verwendet sein.

Mit einem bekannten Verbindungsverfahren sind unter Anwendung eines aufgedampften Aluminiumfilmes der Bereich 1'3 der Drain-Elektrode und der Bereich 22 der Tor-Elektrode mit der Klemme 16 verbunden, während der die Drain-Elektrode bildende Bereich 18 und der die Tor-Elektrode bildende Bereich 12 mit der anderen Klemme 15 verbunden sind. So ist das in Fig. 4 gezeigte Halbleiterbauelement, wie im Schaltungsdiagrami: gonäß Flg. 4a gezeigt, verbunden. ■ .

Nachfolgend wird ein Beispiel der Leistungskenndaten eines Halbleiterbauelements gemäß dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gegeben:

Vthi	0,7 V
Vth2	7 V
max. Strom	0,6 mA
min. Strom	unter i θ"⁹ Α
VB	25 V.

PIg. 5 ist eine perspektivische Teilansicht eines weiteren AusfUhrungsbelspiels gemäß der Erfindung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Feldeffekttransistor

F1 mit n-leitendem Kanal, dsr den als Drain-Elektrode dienenden Bereich 28, den als Source-Elektrode dienenden Bereich 29 und

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den als Tor-Elektrode dienenden Bereich 25 aufweist^mlt einem Feldeffekttransistor F2 mit p-leitendem Kanal, der den als Drain-Elektrode dienenden Bereich 26, den als Source-Elektrode dienenden Bereich 27 und den als Tor-Elektrode dienenden Bereich 28 aufweist, funktbnsniäßig in der in Fig. 5a gezeigten Weise verbunden, ohne daß innerhalb des Bauelements eine Aluminiumverbindung besteht. Wie Fig. 5 zeigt,.-ist auf einem Sillciumträger 7 von n-Leltfähigkeit ein p-leltender Bereich 25 mit einer Stör-

16 -3 Stellenkonzentration von ca. 5x10 cm ^ gebildet. In dem pleitenden Bereich 25 sind zvrei p⁺-leltende diffundierte Bereiche · 26 und 27 gebildet und zwischen diesen beiden Bereichen 26 und ein n*-leitender Bereich 28. Ein weiterer n⁺-leitender Bereich 29 ist so gebildet, daß der p⁺-leitende Bereich 27 zwischen dem n⁺-leitenden Bereich 28 und dem n⁺-leitenden Bereich 29 liegt, und daß der n⁺-leitende Bereich 29 mit dem η-leitenden Träger in Berührung steht. Zwei Klemmen 15 und 16 zum äußeren Anschluß sind mit dem n⁺-leltenden Bereich 28 bzw. dem p⁺-leitenden Bereich 26 verbunden. Wie oben erwähnt, bilden die n⁺-leitenden Bereiche 28 und 29 die Drain-Elektrode bzw. die Source-Elektrode des Feldeffekttransistors F1 mit n-leltendem Kanal. In dem pleltenden Bereich zwischen dem die Source-Elektrode bildenden Bereich 29 und dem die Drain-Elektrode bildenden Bereich 28 ist beispielsweise durch Ionenimplantation eine Oberflächeninversionsschicht 21 von n-Leitfähigkeit gebildet, und diese Inversionsschicht 21 bildet den Kanalbereich, der von Signalen gesteuert 1st, die ihm durch den ohmschen Kontakt zwischen dem P⁺-leitenden Bereich und dem p-leitenden Bereich 25, der als back-gate-Elektrode dient, zugeführt"werden. Die p⁺-leitenden,

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diffundierten Bereiche 26 und 27 bilden die Drain-Elektrode bzw. die Souree-Elektrode des Feldeffekttransistors P2 in Ubergangstorart und mit p-ieitendem Kanal, während der p-leitende Bereich 25 den vom n^-leltenden,diffundierten, die Tor-Elektrode bildenden Bereich 28 gesteuerten Kanalbereich darstellt. Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, dient der n⁺-leltende Bereich 28 sowohl als Drain-Elektrode im Feldeffekttransistor F1 mit η-Kanal als auch als Tor-Elektrode im Feldeffekttransistor F2 mit p-Kanal, wodurch Aluminiumzwischenverbindungen zwischen der Torelektrode und der Drain-Elektrode unnötig sind und eine Integration In sehr hoher Dichte ermöglicht 1st. Eine Metallschicht, z.B. eine aufgedampfte Aluminiumschicht 30 1st zur Überbrückung und zum.Verbinden des p⁺-leitenden, die Souree-Elektrode bildenden Bereichs 27 und des n⁺-leitenden die Souree-Elektrode bildenden Bereichs 29 vorgesehen. So 1st das zusammengesetzte Halbleiterbauelement gemäß Fig. 5a aufgebaut.

Fig. 5b 1st eine perspektivische Teilansicht eines gegenüber Flg. 5 abgewandelten Ausführungsbeispiels, und Flg. 5c ist gleichfalls eine perspektivische Teilansicht des Ausführungsbeispiels gemäß Flg. 5b, die Einzelheiten der einander überlagerten Bereiche 27 und 29 darstellt. In den Figuren 5b und 5c 1st anstatt der Metallschicht 30 zum Verbinden des p⁺-leltenden Bereichs 27 mit dem n⁺-leltenden Bereich 29 die Anordnung der Bereiche 27 und 29 so getroffen, daß diese einander teilweise überlagert und dadurch miteinander verbunden sind. Fig. 5d 1st ein Ersatzschal tungsdiagramm des In Fig. 5b und 5c gezeigten Halbleiterbauelements. Bei diesem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann

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also eine metallische Verbindung völlig weggelassen sein, und -dadurch wird eine Integration der Schaltung In sehr hoher Dichte erzielt.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Pig. 4, 5 und 5b und 5c ist der Feldeffekttransistor mit n-Kanal von derjenigen Bauart, die als Kanalbereich den Oberflächeninversionsbereich umfaßt. Ein solcher Feldeffekttransistor mit Inversionsbereich als Kanal ist leichter herzustellen im Vergleich zu unipolaren Transistoren wie den Feldeffekttransistoren, die ein Übergangstor haben und bei dem die.Tiefe der Eindiffundierung gesteuert werden muß. Außerdem weist der Feldeffekttransistor mit η-Kanal als Tor-Elektrode eine back-gate-Elektrode auf und deshalb kann die Verbindung innerhalb des Halbleiterbauelements, d.h. die Verbindung zwischen Elektroden des Feldeff ekt tr analst ο rs FI und des Feld- ■ effekttransistors F2. einfacher gestaltet werden, wodurch die für das zusammengesetzte Halbleiterbauelement benötigte Fläche kleiner sein kann und Infolgedessen eine Integration in hoher Dichte möglich ist. Weitere Vorteile, die im Zusammenhang mit dem in Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, treffen auf alle Ausführungsbeispiele der Erfindung zu.

Die Erfindung hat ein wichtiges Merkmal, welches darin besteht, daß es nicht nötig 1st, zwischen den komplementären, in Sperrichtung betriebenen Feldeffekttransistoren, d.h. dem in Sperrlchtung betriebenen Feldeffekttransistor mit n-leitendem Kanal und dem in Sperrlchtung betriebenen Feldeffekttransistor mit p-leitendem Kanal einen Isolierbereich zu schaffen. Der Aus-

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fall eines solchen Isolierbereichs ermöglicht es, die für daa zusammengesetzte Halbleiterbauelement benötigte Fläche auf ein Minimum einzuschränken.

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Claims

Ansprüche

1 J Halbleiterbauelement mit negativer Widerstandscharakterlstik, das komplementäre. Feldeffekttransistoren aufweist, die beide in Sperrichtimg betrieben sind, wobei eine der beiden Elektroden außer der Tor-Elektrode eines ersten Feldeffekttransistors der komplementären Feldeffekttransistoren mit einer " der beiden Elektroden äußer dem Tor des zweiten der komplementären Feldeffekttransistoren verbunden 1st, während die andere* Elektrode der beiden Elektroden des ersten Feldeffekttransistors mit dem Tor des zweiten Feldeffekttransistors verbunden ist und die andere Elektrode der beiden Elektroden des zweiten Feldeffekttransistors mit dem Tor des ersten Feldeffekttransistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß die komplementären Feldeffekttransistoren (Fi, F2) auf einem einzigen Halbleiterträger (6) geschaffen sind.
2. Halbleiterbauelement mit negativer Widerstandscharakteristik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine der Verbindungen zwischen Elektroden der komplementären Feldeffekttransistoren durch zumindest teilweise überlagerte Bereiche der Elektroden des Feldeffekttransistors geschaffen ist.
3. Halbleiterbauelement mit negativer Widerstandscharakteristik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,

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daß einer der komplementären Feldeffekttransistoren (F1) einen Kanalbereich hat, der aus einer Oberflächeninversionsschicht (21) besteht, die In Sperrlchtung betrieben ist, und daß der andere der komplementären Feldeffekttransistoren (F2) ein Übergangstor hat, das In Sperrichtung betrieben ist.
4. Halbleiterbauelement mit negativer Widerstandscharakteristik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens einer der Feldeffekttransistoren (F1) als Kanal- ; bereich eine Oberflächeüln/erslonsschicht (21), die in Sperrrichtung betrieben 1st, und einen Steuerbereich (22 oder 26) aufweist, der die Inversionsschicht (21) durch einen Oberflächenbereich (17 oder 25), welcher als back-gate-Elektrode arbeitet, steuert. ;
5. Halbleiterbauelement mit negativer Widerstandscharakteristik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Oberflächeninversionsbereich von einem Sillciumdioxydfilm Induziert 1st, der den Oberflächeninversionsbereich überdeckt.

6i Halbleiterbauelement mit negativer Widerstandscharakteristik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , : daß der Oberflächeninversionsbereich ein Ionenimplantations-Bereich 1st. :

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