DE1614300C3 - Feldeffekttransistor mit isolierter Gateelektrode - Google Patents
Feldeffekttransistor mit isolierter GateelektrodeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Feldeffekttransistor entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Feldeffekttransistor dieser Art ist aus der NL-OS 15 237 bekannt.
Bei Feldeffekttransistoren mit isolierter Gateelektrode wird der Stromfluß in einem einkristallinen
Halbleitergebiet vom ersten Leitungstyp zwischen im Abstand voneinander liegenden Source- und Drainzonen
vom zweiten Leitungstyp in einem Oberflächenbereich, dem Kanalgebiet, durch eine Spannung moduliert,
die an eine Gateelektrode gelegt wird, die sich zwischen den Source- und Drainzonen oberhalb des Kanalgebietes
erstreckt und durch eine isolierende Schicht vom Kanalgebiet getrennt ist.
Der Abstand zwischen den Source- und Drainzonen ist ein Faktor, der die elektrischen Eigenschaften des
Transistors beeinflußt; durch eine Verringerung des Abstandes zwischen diesen Zonen wird die Steilheit gm
erhöht. Das Kanalgebiet des Transistors hat jedoch im allgemeinen einen verhältnismäßig hohen spezifischen
ίο Widerstand, wobei ein üblicher Wert der Dotierungsstoffkonzentration
des Kanalgebietes 1014 Atome je cm3 ist. Eine zu starke Verringerung des Abstandes
zwischen der Sourcezone und der Drainzone hat zur Folge, daß die Erschöpfungsschicht des in der
Sperrichtung vorgespannten PN-Übergangs zwischen dem Drain- und dem Kanalgebiet sich bis zum
PN-Übergang zwischen der Source und dem Kanalgebiet erstreckt, wodurch im Kanalgebiet bereits bei
verhältnismäßig niedrigen Spannungen zwischen der Source und dem Drain der sogenannte »punchthrough«-Effekt
auftritt.
Eine Erhöhung der Konzentration des aktiven Dotierungsstoffes im Kanalgebiet scheint eine Möglichkeit
zu bieten, die »punch-through«-Spannung zu erhöhen; eine solche Konzentrationserhöhung beeinträchtigt
aber die Eigenschaften des Transistors. Zum Beispiel ist bei einem stärker dotierten Kanalgebiet eine
höhere Gatespannung erforderlich, um die gleiche Ladungsmenge unter der Gateelektrode zu induzieren,
als bei einem Transistor mit der gleichen Konfiguration, aber mit einem Kanalgebiet mit niedrigerer Dotierung.
Dieser Effekt wird zumal dann wichtig, wenn der Transistor oberhalb des Sättigungsknicks betrieben
wird. Dabei wird die Steilheit des Transistors in bezug auf die Gateelektrode verringert, aber die Steilheit in
bezug auf das Kanalgebiet erhöht, das heißt, die Steilheit selbst wird von den Eigenschaften des Kanalgebietes
abhängig.
Aus der französischen Patentschrift 14 35 488 ist es bekannt, bei einem Feldeffekttransistor mit isoliertem
Gate die Dotierung des Kanalgebietes senkrecht zur Kanalstromrichtung zu ändern, damit eine vorteilhafte
Strom-Gate-Spannungskennlinie erzielt wird. Der obenerwähnte »punch-through«-Effekt wird dadurch
aber nicht vermieden.
Aus der französischen Patentschrift 13 99 362 ist es bekannt, bei einem Feldeffekttransistor mit isolierter
Gateelektrode den Querschnitt und/oder die Dotierung eines Kanals vom gleichen Leitungstyp wie die Source-
und Drainzone in Kanalstromrichtung zu ändern. Auch dadurch wird der erwähnte »punch-through«-Effekt
nicht beseitigt.
Die deutsche Patentanmeldung S 32 766 und die US-Patentschrift 28 69 055 beschreiben Feldeffekttransistoren,
bei denen sich die Dotierung in der Kanalstromrichtung ändert. Diese Feldeffekttransistoren
haben aber einen von einem Feldeffekttransistor mit isolierter Gateelektrode völlig verschiedenen Aufbau,
und von einer Beseitigung eines »punch-through«-Effektes zwischen Source und Drain ist dabei nicht die
Rede.
Aus der niederländischen Offenlegungsschrift 65 15 237 ist ein Feldeffekttransistor der eingangs
genannten Art bekannt, bei dem zur Vermeidung von Oberflächenleckströmen im Kanalgebiet eine Oberflächenzone
erhöhter Dotierung vorgesehen ist. Bei dem daraus bekannten Feldeffekttransistor kann der
»punch-through«-Effekt nicht unter allen Umständen
vermieden werden, da sich die Erschöpfungsschicht noch unter der Oberflächenzone ausbreiten kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Feldeffekttransistor der eingangs genannten Art zu
schaffen, der eine hohe Steilheit aufweist und bei dem bei normalen Betriebsspannungen immer und bei jeder
beliebigen Source-Drain-Konfiguration »punchthrough« vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Ein solcher Transistor weist insbesondere den Vorteil auf, daß dank des Vorhandenseins der erwähnten, in
Kanalstromrichtung von der Drain- zur Sourcezone hin zunehmenden Konzentration des den ersten Leitungstyp bestimmenden Dotierungsstoffes, die Source- und
Drainzonen in geringem Abstand voneinander liegen können, während die Steilheit des Transistors hoch
bleibt und nicht schon beim Anlegen verhältnismäßig niedriger Spannungen zwischen der Sourcezone und
der Drainzone ein »punch-through«-Effekt auftritt Die in Kanalstromrichtung von der Drain- und Sourcezone
hin zunehmende Dotierungsstoffkonzentration erlaubt es auch, Anreicherungsfeldeffekttransistoren mit isolierter
Gateelektrode zu bauen; solche Transistoren sind ideal zur Aufnahme in integrierte, unmittelbar gekoppelte
MOS-Transistorschaltungen.
Beim Feldeffekttransistor nach der Erfindung ist weiter die Sourcezone im Halbleiterkörper völlig von
der erwähnten Zone des ersten Leitungstyps umgeben. Diese Konfiguration ermöglicht es, einen Anschluß auf
der Zone vom ersten Leitungstyp mit verhältnismäßig niedrigem Serienwiderstand dadurch herzustellen, daß
auf der erwähnten Zone auf der Oberfläche ein Kontakt angebracht wird. Weiter ist die Kapazität zwischen
Drainzone und Kanalgebiet niedrig. Dieses ist auch zweckmäßig, wenn ein Feldeffekttransistor mit isolierter
Gateelektrode hergestellt werden soll, der sich zur Verwendung in einer Schaltung eignet, in der die
Sourcezone und die Zone vom ersten Leitungstyp kurzgeschlossen sind. Diese ist leicht dadurch erreichbar,
daß die Konfiguration der Kontakte so abgeändert wird, daß die Sourcezone auf der Oberfläche mit der
diffundierten Zone verbunden ist.
Offensichtlich ist eine in Kanalstromrichtung von der
Drain- zur Sourcezone hin zunehmende Konzentration eines den ersten Leitungstyp bestimmenden Dotierungsstoffes
in diesem Gebiet durch Anwendung anderer Verfahren als Diffusion, z. B. durch Ionenimplantation,
erzielbar. Vorzugsweise aber ist die Zone des ersten Leitungstyps eine diffundierte Zone, dessen
lateral diffundierter Teil an der Oberfläche sich ausgehend von der Sourcezone in Richtung der
Drainzone erstreckt. Durch Verwendung einer solchen diffundierten Zone erhält man nämlich automatisch
einen Teil mit lateral abnehmender Dotierung.
Bei der Erfindung wird ein Transistor erhalten, bei dem der seitliche Abstand zwischen der Sourcezone und
der Drainzone 5 μπι oder weniger betragen kann. Die Dotierungstoffkonzentrationsänderung kann sich über
die ganze Länge des Kanalgebietes zwischen der Sourcezone und der Drainzone erstrecken, notwendig
ist dies jedoch nicht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Querschnitt durch den Halbleiterkörper eines Feldeffekttransistors mit isolierter Steuerelektrode
gemäß der Erfindung,
Fig.2 eine Draufsicht auf diesen Transistor, wobei
der Schnitt nach Fig. 1 längs der Linie I-I der Fig.2
geführt ist,
F i g. 3, 4 und 5 verschiedene Stufen der Herstellung des Transistors nach den F i g. 1 und 2.
Der Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode (s. Fig. 1) hat ein 200 μηι dickes Substrat 1 aus
einkristallinem P-leitendem Silizium mit einer ebenen Fläche 2. Das Substrat 1 hat eine Konzentration des
ίο Akzeptorelements Bor von 1014 Atomen/cm3. Eine
diffundierte Zone 3 erstreckt sich von der ebenen Fläche 2 her in das Substrat 1, wobei die Diffusionsfront, deren
Verlauf durch eine Strichlinie 4 angegeben ist, in einer Tiefe von 5,5 μΐη unter der Oberfläche 2 liegt und an der
Stelle des dargestellten Querschnitts 40 μπι breit ist. Auf
der Fläche 2 befindet sich eine 0,2 μπι dicke Isolierschicht
5 aus Siliziumoxid. Eine diffundierte N-leitende Sourcezone 6 erstreckt sich von der Fläche 2 her in die
diffundierte Zone 3 und eine diffundierte N-leitende Drainzone 7 erstreckt sich von der Fläche 2 her in das
Substrat 1. Die Source- und die Drainzone haben die gleichen diffundierten Konzentrationen des Donatorelements
Phosphor, wobei die Oberflächenkonzemration 5 · 1021 Atome/cm3 beträgt und die Teile der
PN-Übergänge zwischen diesen Zonen und der Zone 3 bzw. dem Substrat 1, die parallel zur Oberfläche 2
verlaufen, in einer Tiefe von 1,5 μίτι unter dieser
Oberfläche 2 liegen. Im dargestellten Schnitt sind die Sourcezone und die Drainzone 20 μιτι breit und der
Abstand zwischen diesen Zonen an der Oberfläche 2 beträgt etwa 4 μιτι. In der unmittelbaren Nähe des
PN-Übergangs zwischen der Drainzone 7 und dem Substrat 1 erstreckt sich die Diffusionsfront 4 bis zur
Oberfläche 2. An der Stelle 8 unmittelbar unter der Oberfläche 2 und in der Nähe des PN-Übergangs
zwischen der Sourcezone 6 und der diffundierten Zone 3 beträgt die diffundierte Borkonzentration in der Zone 3
etwa 8 · 1016 Atome/cm3, während diese Konzentration
an der Stelle 9 unmittelbar unter der Oberfläche etwa 5 · 1014 Atome/cm3 beträgt. Es ist somit eine in
Kanalstromrichtung von der Drainzone zur Sourcezone hin zunehmende Akzeptorkonzentration vorhanden im
Substratgebiet zwischen der Sourcezone 6 und der Drainzone 7. In öffnungen in der Isolierschicht 5 sind
ohmsche Kontakte 11 und 12 mit der Sourcezone 6 bzw.
der Drainzone 7 sowie ein ohmscher Kontakt 13 mit der diffundierten Zone 3 angebracht. Die ohmschen
Kontakte 11, 12 und 13 bestehen je aus einer 0,2 μπι dicken Aluminiumschicht, die mit Hilfe einer mit
so Löchern versehenen Maske in der betreffenden Öffnung in der Isolierschicht 5 auf die Oberfläche 2 aufgedampft
ist. Auf dem Teil der Isolierschicht 5, der auf der Oberfläche 2 zwischen der Sourcezone 6 und der
Drainzone 7 liegt, ist weiter eine 0,2 μπι dicke Aluminiumschicht 14 vorhanden, welche die Gateelektrode
bildet. Die Breite der Schicht 14 beträgt im dargestellten Querschnitt 6 μπι. Der Siliziumkörper ist
auf einem Träger 15 angebracht, der einen ohmschen Kontakt mit dem Substrat 1 bildet. An den ohmschen
Kontakten 11, 12 und 13 und an der Gateelektrode 14 sind Anschlußdrähte befestigt.
Im Betriebszustand liegt an der Sourcezone 6 eine gegenüber der Drainzone 7 negative Vorspannung.
Diese Polarität der angelegten Spannung hat zur Folge,
daß der PN-Übergang zwischen der Drainzone 7 und dem Substrat 1 in Sperrichtung vorgespannt ist, so daß
zwischen den Zonen 6 und 7 kein Strom fließt. Wenn an die Gateelektrode 14 eine positive Spannung gelegt
wird, wird die Elektronenkonzentration in der Zone 3 zwischen der Sourcezone 6 und der Drainzone 7
unmittelbar unter der Siliziumoxidschicht auf der Oberfläche 2 erhöht, und bei einer bestimmten
angelegten Spannung entsteht ein aus einer N-leitenden Inversionsschicht bestehender stromführender Kanal
zwischen der Sourcezone 6 und der Drainzone 7. Es dürfte einleuchten, daß an der Oberfläche an der Stelle 9
bei einer niedrigeren Gatespannung Inversion auftritt als an der Stelle 8 infolge der in Kanalstromrichtung von
der Drainzone zur Sourcezone hin zunehmenden Akzeptorkonzentration in der Zone 3 zwischen der
Sourcezone 6 und der Drainzone 7.
Wenn zwischen der Sourcezone 6 und der Drainzone 7 ein N-leitender Kanal vorhanden ist, kann der
Majoritätsträgerstrom (Elektronenstrom) in diesem Kanal durch die angelegte Gatespannung moduliert
werden. Bei Betrieb in Sättigung tritt die Abschnürung bei 9 auf und dies hat zur Folge, daß die Sättigungskennlinien
nur in vernachlässigbarem Maße von der Dotierungsstoffkonzentration des Substrats abhängig
sind.
Der ohmsche Kontakt 13 mit der Zone 3 liefert einen niederohmigen Weg zu demjenigen Teil der diffundierten
P-leitenden Zone 3, der nahe beim N-leitenden Kanal liegt. Bei den erwähnten Abmessungen und
Dotierungsstoffkonzentrationen beträgt der Serienwiderstand dieses niederohmigen Weges etwa 60 Ω,
während der Serienwiderstand vom Kontakt 15 her durch das Substrat 1 hindurch infolge des hohen
spezifischen Widerstandes des Gebietes 1 im Vergleich zum spezifischen Widerstand der Zone 3 etwa 1 kQ
beträgt. In dieser Weise ermöglicht es die beschriebene Konfiguration, bei der die Sourcezone 6 völlig innerhalb
der diffundierten Zone 3 liegt, einen niederohmigen Substratanschluß herzustellen, wodurch sich die Frequenzkennlinien
verbessern. Der niederohmige Weg vom Substratkontakt 13 her ermöglicht es auch, den
Transistor mit höherem Wirkungsgrad als ein üblicher Transistor in einer Mischschaltung zu verwenden.
Bei dem beschriebenen Transistor tritt punchthrough aus der Erschöpfungsschicht, die zum in der
Sperrichtung vorgespannten PN-Übergang zwischen der Drainzone 7 und dem Substrag 1 gehört, zur
Sourcezone 6 bei einer höheren Spannung zwischen der Sourcezone und der Drainzone auf als bei einem
Transistor mit den gleichen Abmessungen, bei dem jedoch die diffundierte Zone 3 fehlt, infolge der höheren
Konzentration des aktiven Dotierungsstoffes bei 8.
Der beschriebene Transistor weist einen verhältnismäßig kleinen Abstand von 4 μπι zwischen der
Sourcezone und der Drainzone auf, ohne daß sich schon bei verhältnismäßig niedriger Spannung zwischen
diesen Zonen ein punch-through-Effekt ergibt. Wie bereits erwähnt, beeinflußt eine Erhöhung der Dotierung
des Substrats die Kennlinien, aber beim beschriebenen Transistor nimmt die Dotierung in seitlicher
Richtung längs des ganzen stromführenden Kanals von der Drainzone zur Sourcezone hin zu und sie ist nur in
der unmittelbaren Nähe der Sourcezone selbst verhältnismäßig hoch, so daß die Kennlinien des Transistors,
z. B. seine Steilheit, nur geringfügig beeinflußt werden.
Um einen Transistor zu erhalten, der sich zur Verwendung in bestimmten Schaltungen, bei denen die
Sourcezone und das Substrat unmittelbar miteinander verbunden sind, eignet, kann die Anordnung der
Kontakte in der Weise abgeändert werden, daß auf der Oberfläche 2 ein gemeinsamer Kontakt mit der
diffundierten Zone 3 und mit der Sourcezone 6 angebracht wird.
Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Feldeffekttransistor mit isolierter Gateelektrode wird mit Hilfe der
üblichen Verfahren, das heißt, durch Oxidmaskierung, Anbringen und Belichten von Photolack, Ätzen,
Diffundieren usw. hergestellt, die allgemein bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen Anwendung
finden. Einige der wichtigsten Stufen werden jetzt an Hand der F i g. 3,4 und 5 näher beschrieben.
Das Ausgangsmaterial ist ein 200 μιη dickes einkristallines
Substrat 1 aus P-leitendem Silizium, das gleichmäßig mit Bor dotiert ist (1014 Atome/cm3). Für
den Fachmann, der mit der Herstellung von Halbleiterbauelementen vertraut ist, ist es klar, daß mehrere
Transistoren auf einer einzigen Siliziumplatte hergestellt werden, aber der Einfachheit halber werden an
Hand eines einzigen Transistors die zu nehmenden Maßnahmen nachstehend beschrieben. Auf der ebenen
Oberfläche 2 des Substrats 1 läßt man eine Siliziumoxidschicht wachsen. Durch photolithographische Ätzverfahren
wird in der Oxidschicht eine rechteckige Öffnung angebracht, die im Schnitt nach F i g. 3 30 μιτι breit ist. In
den freigelegten Teil der Oberfläche wird Bor eindiffundiert derart, daß sich die Diffusionsfront bis zu
einer Tiefe von etwa 5,5 μπι von der Oberfläche her erstreckt, während die seitliche Diffusion unter dem
Siliziumoxid allseitig etwa 4,5 μιτι beträgt. Die Oberflächenkonzentration
des Bors beträgt 1020 Atome/cm3 auf
dem freigelegten Teil der Oberfläche. Während der Bordiffusion wird die anfangs gebildete Oxidschicht
dicker, und auf dem freigelegten Teil der Oberfläche bildet sich eine neue Isolierschicht. F i g. 3 zeigt den
Siliziumkörper nach der Bordiffusion, wobei der Verlauf der Diffusionsfront durch die gestrichelte Linie 4
angegeben wird.
Es werden zwei weitere rechteckige Öffnungen, die kleiner als die erste Öffnung sind, durch ein photolithographisches
Verfahren in der Isolierschicht gemacht, derart, daß die einander zunächst liegenden Grenzen
der neuen Öffnungen etwa 6 μπι voneinander entfernt sind, wobei eine dieser beiden Grenzen nahezu an der
Stelle des entsprechenden Begrenzungsteils der zuerst gebildeten Öffnung liegt und die andere in einem
Abstand von etwa 1,5 μπι von der zuvor gebildeten Bordiffusionsfront an der Oberfläche 2 liegt. In die
beiden neuen Öffnungen wird dann Phosphor diffundiert, wodurch die stark N-leitenden Source- und
Drainzonen 6 und 7 gebildet werden, die eine Oberflächenkonzentration von 5 · 1021 Atomen/cm3
haben. Sowohl der PN-Übergang zwischen der Sourcezone 6 und der diffundierten Zone 3 als auch der
PN-Übergang zwischen der Drainzone 7 und dem Substrat 1 liegen dort, wo sie parallel zur Oberfläche 2
verlaufen, in einem Abstand von 1,5 μπι von dieser Oberfläche. Der PN-Übergang zwischen der Drainzone
7 und dem Substrat 1 kommt auf einer Seite nahe an die Diffusionsfront 4 an der Oberfläche 2 heran. Während
der Phosphordiffusion wird auf den freigelegten Teilen der Oberfläche wiederum eine Isolierschicht gebildet.
Fig.4 zeigt den Siliziumkörper nach der Phosphordiffusion.
Die Isolierschicht wird jetzt vollständig von der Oberfläche 2 entfernt, wonach eine 0,2 μπι dicke neue
Isolierschicht 5 aus Siliziumoxid auf der Oberfläche gebildet wird. In der neu gebildeten Oxidschicht werden
durch ein photolithographisches Verfahren öffnungen angebracht, wodurch die Sourcezone 6, die Drainzone 7
und die diffundierte Zone 3 freigelegt werden. F i g. 5 zeigt den Siliziumkörper nach der Anbringung dieser
Öffnungen in der Oxidschicht. Mit Hilfe einer Lochmaske wird auf die Oberfläche Aluminium
aufgedampft, so daß auf einem Teil der freigelegten Oberflächenteile in den Öffnungen Aluminiumschichten
gebildet werden, die ohmsche Kontakte 11, 12 und 13 mit der Sourcezone, der Drainzone bzw. der diffundierten
Zone 3 bilden. Im Querschnitt nach F i g. 1 ist jede der Aluminiumschichten 5 μΐη breit. Auf die Oxidschicht
wird zwischen der Sourcezone und der Drainzone eine weitere Aluminiumschicht aufgedampft, weiche die
Gateelektrode 14 bildet, wobei im Querschnitt nach
F i g. 1 die Breite dieser Schicht 6 μηι beträgt. Die Dicke
der Aluminiumschicht ist 0,2 μπι. Dann wird das
Substrat 1 mittels eines geeigneten Lötvorgangs auf einer Metallplatte angebracht und durch Hitzedruckverbindungen
werden Anschlußdrähte an den ohmschen Kontakten und an der Gateelektrode befestigt
Die Kontakte 11, 12 und 13 und die Gateelektrode 14 können offensichtlich auch dadurch hergestellt werden,
daß Aluminium auf die ganze Oberfläche aufgedampft wird, nachdem die Öffnungen in der Oxidschicht
angebracht worden sind. In dem Falle wird das Aluminium nachher selektiv durch ein photolithographisches
Verfahren beseitigt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
130 266/2
Claims (6)
1. Feldeffekttransistor mit isolierter Gateelektrode, der einen einkristallinen Halbleiterkörper mit
einem Gebiet eines ersten Leitungstyps enthält, bei dem in eine Oberfläche des Halbleiterkörpers zwei
im Abstand voneinander liegende Oberflächenzonen vom zweiten Leitungstyp eingebracht sind, die sich
von der Oberfläche her in den Halbleiterkörper erstrecken und die Sourcezone und die Drainzone
bilden, wobei diese Halbleiteroberfläche wenigstens zum Teil von einer dielektrischen Schicht bedeckt
ist, die zwischen der Source- und der Drainzone liegt und auf der eine leitende Schicht angebracht ist,
welche die Gateelektrode bildet, bei dem eine Dotierungskonzentration vom ersten Leitungstyp
wenigstens in einem an die Sourcezone angrenzenden Teil des Kanalgebietes größer ist als die
Dotierungskonzentration in dem unter dem übrigen Kanalgebiet liegenden Teil des Halbleiterkörpers,
wobei dieser Teil des Kanalgebietes mit erhöhter Dotierungskonzentration innerhalb einer örtlich
durch die Oberfläche hindurch in den Halbleiterkörper eingebrachten Zone vom ersten Leitungstyp
liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sourcezone (6) innerhalb des Halbleiterkörpers
vollständig in die erwähnte Zone (3) des ersten Leitungstyps eingebettet ist und daß die Änderung
der Dotierungskonzentration innerhalb eines Abstandes von weniger als 0,5 μίτι von der Sourcezone
(6) groß gegenüber der im übrigen Kanalgebiet ist.
2. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zone (3) des ersten
Leitungstyps bis zur Drainzone (7) erstreckt.
3. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sourcezone (6) und
die Zone (3) des ersten Leitungstyps durch öffnungen in einer auf die Oberfläche angeordneten
Isolierschicht, deren Grenzen zwischen Source- und Drainzone nahezu zusammenfallen, eindiffundiert
sind.
4. Feldeffekttransistoi nach Anspruch 3, gekennzeichnet
durch einen auf der Oberfläche der diffundierten Zone (3) angebrachten Kontakt (13).
5. Feldeffekttransistor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sourcezone (6) auf der
Halbleiteroberfläche elektrisch mit der diffundierten Zone (3) verbunden ist.
6. Feldeffekttransistor nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen der Sourcezone (6) und der Drainzone (7) höchstens 5 μπι beträgt.
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US4274105A (en) * | 1978-12-29 | 1981-06-16 | International Business Machines Corporation | MOSFET Substrate sensitivity control |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |