Полупроводниковый прибор Советский патент 1979 года по МПК H01L29/44 

Изобретение огаосится к полупроводниковым приборам для выпрямления, усиления, генерирования или переключения электрических сигналов а также к резисторам и фоторезисторам, и может быть использовано при конструировании эти приборов. Известно, что всякий полупроводниковый прибор содержит, по крайней мере, один контак с линейной вольт-амперной характеристикой. На рушение этого свойства (линейности) приводит к ухудшению ряда характеристик прибора (таких,например, как коэффициент усиления транзистора, коэффициент выпрямления диода, линейность люкс-амперной характеристики фоторезистора и тд.)- Обьпшо возникновение нелинейности происходит при некотором предельном для данного прибора значении рабочего напряжения и тока. Для увеличения их допустимых значений необходимо., чтобы вольт-амперная характеристика оставалась линейной в возможно боkee широком диапазоне напряжений и токов. Для полупроводника с монополярной проводимостью линшньпии свойствами обладает ан шзапорный контакт ЛЬ Конструктивно такой контакт представляет собой соединение полупроводника с металлом, полученное с помощью вплавления или диффузии. Металл подбирается таким образом, чтобы на контакте не возникал барьер для входа носителей заряда в полупроводник и выхода их из него. Однако антизапорный контакт не обладает Л1шейными свойствами дпя полупроводника с биполярной проводимостью, так как он является запорным для носителей заряда противоположного знака (неосновных). При приложении напряжения эти носители будут либо накапливаться (аккумулироваться) вблизи контакта, либо напротив, утсоднть от него. Для предотвраще шя этого вблизи контакта создается область с высокой скоростью генерационнорекомбинацнонных. процессов. Известен полупроводниковый прибор на основе биполярного полупроводника, содержащий. по крайней мере, один омический контакт 2. Вблизи контакта скорость рекомбинации и генеращш неосновных носителей велика. Такой контакт конструктивно выполнен так же, как антиэапорный контакт, но приконтактная область полупроводника, кроме тгго, содержит болыное количество дефектов или примесных центров, введенных в полупроводник с помощью диффузии или грубой шлифовки поверхности полупроводника. Через такие дефекты или примесные центры неосновные носители быстро рекомбинируют или генерируются, и изменение их концентрации не происходит. Недостатком прибора с таким котактом является, во-первых, малые допустимь е предельные напряжения и токи, так как вводимыз примеси и дефекты имеют, как правило, различную скорость захвата электронов и дырок, а заряд, захваченный дефектами и при лесями, ведет к нелинейности вольт-амперной характеристики. Во-вторых, воспроизводимость этих параметров недостаточна, так как отклонение от линейности вольт-ампернбй характеристики оказьшается существенно разлишьгм даже для контактов, изготовленных в более или менее оданаковых условиях, из-за того, что процессы диффузии или грубой цгаифозки, с помощью которьгх вводятся дефекил и примеси в пршсонтактнувд область не обеспечивают достаточной воспрошводимости результатов. Цель изобретешш - увеличение допустимого рабочего напряжения и тока при одновременном улучшешш воспроизводимости этих параметров. Поставленная цель достигается тем, что омический контакт выполнен в вйде чередуюпдахся областей п. и р -типа гфоводимосги, злектрически замкнутых между собой, причем расстоЯ1ше Ь5ежд,у 1шми и, по крайней мере, одни из размеров казкдой области меньше диффузиошюй длйнь электроюю-дырошых пар в иргисонтактно слое биполярного полуп}хзводаика. Сущность изобретения состоит в том, что при таком вьшолнегши контакта он представляет собой совокуилосгь антизапорных, кошактов для электронов и дырок. Эти контакты находят ся друг от друга на расстояияи, что носитель каждого знака способен выйти из полупроводш1ка через свой шяизапорньга контакт и мгаовенно рекомбинкровать через соедшсиель ный провод. Другими словами, находящиеся близко друг от друга замкнутые накоротко областа с противоположным изгибом зон увеличивают скорость рекомбинационных процессов вблизи контакта. Очевидао, что в той же мере возрастает и скорость генерационных процессов. Таким образом, накопления неосновных носителей не происходит и вольт-амперная характерис тика контакта линейна в широком диапазоне на пряжений и токов. Конструкция части полупроводникового прибора с таким контактом изображена на чертеже. На поверхность биполярпого полут1роводника 1 нанесены контактные области 2 и 3 п -типа проводимости и р -типа проводимости соответственно, причем ширина каждой из областей EI и Рг, а также рассстояние между ними РЗ меньше диффузионной длины электрон-дырочных пар в приконтактной области полупроводника. Области 2 и 3 соед1шены внесшим проводником 4. Прибор работает следующим образом. При прохождении тока через контакт, если он находится, например, под отрицательным потенциалом, электроны свободно поступают из области 2 п -типа проводимости в полупроводник, а дырки, подходящие к контакту, свободно входят в область 3 р -типа проводимости и через замыкающий эти области проводник 4 соединяются (рекомбинируют) с электронами. При изменений знака потенциала контакта поведетше электронов и дырок меняется на противоположное. Таким образом, в предложенной конструкции прибора омический контакт обладает антизапорными свойствами и для электронов и для дырок, Иными словами, он обеспечивает высокую скорость рекомбинащю1шо-генерационных процессов и, следовательно, имеет линейную вольтамперную характеристику в широкой области токов и напряжений. Формула изобретения Ползшроводпиковый прибор на основе бипойярного полупроводника, содержащий, по крайней мере, один омический контакт, отличающийся тем, что, с целью увеличения допустимого рабочего напряжения и тока при одно временном улучшении воспроизводимости этих параметров, омический контакт вьтолнен в виде чередующихся областей и р - типа проводимости, электрически зймкнутьи между собой, причем расстояние между ними и, по крайней мере, один из размеров каждой области меньше диффузионной длины электронно-дырочных п в приконтактном слое биполярного полупроводника. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Арсенид галлия. Получение, свойства и применение. Под ред. Ф. П. Кесаманлы и Д. Н. Наследова, М., Наука, 1973, с. 335-344, 2.Патент США N 3965279, кл. 427-89, опублик. 1976.