DE2000093C2 - Field effect transistor - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Feldeffekttransistor nach den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a field effect transistor according to the features in the preamble of claim 1.
Ein derartiger Feldeffekttransistor ist aus der AT-PS 2 63 084 bekannt. Der bekannte MOS-Feldeffekttransistor besteht aus einem Halbleiterkörper des ersten Leitungstyps, in den von einer Oberflächenseite aus in einem bestimmten Abstand voneinander zwei Zonen des zweiten Leitungstyps als Source und Drain eingelassen sind. Der Zwischenraum zwischen den beiden Source und Drain bildenden eindiffundierten Zonen ist mit einer Isolierschicht überdeckt, auf der die flächenhafte metallische Gateelektrode angeordnet ist. Die von der Source- und Drainzone gebildeten pn-Übergänge erstrecken sich unter die die Gateelektrode tragende Isolierschicht.A field effect transistor of this type is known from AT-PS 2 63 084. The well-known MOS field effect transistor consists of a semiconductor body of the first conductivity type, in which from one surface side in a certain distance from each other two zones of the second conductivity type as source and drain are let in. The space between the two source and drain forming diffused Zone is covered with an insulating layer on which the flat metal gate electrode is arranged. The pn junctions formed by the source and drain zones extend under the gate electrode load-bearing insulating layer.
Das Gebiet des Halbleiterkörpers vom ersten Leitungstyp im Bereich des Kanals muß eine gewisse Mindestdotierung aufweisen, um eine gewünschte elektrische Charakteristik zu erzielen. Diese Mindestdotierung kann jedoch eine relativ hohe Ausgangskapazität bewirken.The area of the semiconductor body of the first conductivity type in the area of the channel must have a certain degree Have minimum doping in order to achieve a desired electrical characteristic. This minimum funding however, it can produce a relatively high output capacitance.
Wird dagegen — wie bei der AT-PS 2 63 084 - die Dotierung des Halbleiterkörpers vom ersten Leitungstyp in der unter der in Sperrichtung beanspruchten Drain-Sperrschicht extrem niedrig gehalten, so ist die durch diese Sperrschicht verursachte Ausgangskapazität gering, da sich die ladungsträgerfreie Raumladungszone sehr weit in den Halbleiterkörper hinein ausdehnen kann. Die Dotierung des übrigen Halbleiterkörpers wird jedoch den Anforderungen im Kanalgebiet angepaßt und daher höher gewählt, so daß der Feldeffekttransistor die gewünschten Eigenschaften beibehält.On the other hand - as in AT-PS 2 63 084 - the doping of the semiconductor body of the first conduction type is claimed in the reverse direction Drain junction kept extremely low so is the output capacitance caused by this junction low, since the charge carrier-free space charge zone extends very far into the semiconductor body can expand. The doping of the rest of the semiconductor body will, however, meet the requirements in the channel region adapted and therefore chosen higher, so that the field effect transistor has the desired properties maintains.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Feldeffekttransistor anzugeben, der neben einer geringen Ausgangskapazität eine sehr geringe Rückwirkungskapazität aufweist Diese Aufgabe wird bei einem Feldeffekttransistor mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen entsprechend ί den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.The invention is based on the object of specifying a field effect transistor which, in addition to a low Output capacitance has a very low feedback capacitance Field effect transistor with the features specified in the preamble of claim 1 accordingly ί the features in the characterizing part of claim 1 solved.
Die Erfindung soll im weiteren anhand von zwei Ausführungsbeispielen noch näher erläutert werden.
In der Fig. 1 ist im Schnitt ein Halbleiterkörper 1The invention is to be explained in more detail below on the basis of two exemplary embodiments.
A semiconductor body 1 is shown in section in FIG. 1
ίο dargestellt, der beispielsweise aus einkristaHinem Silizium besteht. In diesen Halbleiterkörper wurden von einer mit einer Oxydmaskierungsschicht 4, beispielsweise aus Siliziumdioxyd, bedeckten Halbleiteroberflächenseite zwei Zonen 2'und 3 vom n + -Leitungstyp in einem bestimmten Abstand voneinander eindiffundiert. Bei der Eindiffusion der beiden Zonen 2 und 3 wird in bekannter Weise die Oxydschicht als Diffusionsmaske verwendet. Die Zone 3 bildet die Sourcezone, während die Zone 2 die Drainzone darstellt. Beide Zonen sind mit einer Elektrode 5 bzw. 6 versehen. Zwischen den beiden Zonen 2 und 3 befindet sich an der Halbleiteroberfläche die das Kanalgebiet 8 überdeckende Isolierschicht 4, auf der die Gateelektrode 7 angeordnet ist. Der Halbleitergrundkörper weist den entgegengesetzten Leitungstypίο shown, for example from einkristaHinem Silicon is made of. In this semiconductor body were of one with an oxide masking layer 4, for example made of silicon dioxide, covered semiconductor surface side two zones 2 'and 3 of the n + -conductivity type in one diffused from each other at a certain distance. During the diffusion of the two zones 2 and 3, it is known Way the oxide layer is used as a diffusion mask. Zone 3 forms the source zone, while zone 2 represents the drain zone. Both zones are provided with an electrode 5 and 6, respectively. Between the two Zones 2 and 3 are located on the semiconductor surface, the insulating layer 4 covering the channel region 8 which the gate electrode 7 is arranged. The semiconductor base body has the opposite conductivity type
2r> der Zonen 2 und 3 auf und ist somit bei dem oben bezeichneten Leitungstyp der Zonen 2 und 3 p-leitend. Unterhalb der Drainzone 2 ist der Halbleiterkörper p--leitend, das heißt, sehr schwach dotiert und damit sehr hochohmig. Die Begrenzung dieses schwach2 r > of zones 2 and 3 and is therefore p-conductive in the case of the above-mentioned conductivity type of zones 2 and 3. Below the drain zone 2, the semiconductor body is p-conductive, that is to say it is very weakly doped and therefore has a very high resistance. Limiting this weak
.'ο dotierten Bereiches 9 ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Der übrige Teil 10 des Halbleiterkörpers ist höher dotiert und damit niederohmiger als der Bereich 9. Die beschriebenen Dotierungsverhältnisse des Halbleitergrundkörpers werden beispielsweise dadurch hergestellt, daß von einem p-leitenden Halbleiterkörper mit einer Dotierung von ca. 5 · 1017 Atomen je cm' ausgegangen wird, und daß in einen Teil dieses Halbleiterkörpers Störstellen eindiffundiert werden, die im Halbleiterkörper Donatoren bilden. Diese Kontra-.'ο doped area 9 is indicated by a dashed line. The remaining part 10 of the semiconductor body is more heavily doped and thus has a lower resistance than the area 9. The doping ratios of the semiconductor base body described are produced, for example, by starting from a p-conductive semiconductor body with a doping of approx. 5 · 10 17 atoms per cm ' , and that in a part of this semiconductor body impurities are diffused, which form donors in the semiconductor body. This contra-
4n dotierung soll jedoch nur in einem Ausmaß durchgeführt werden, bei dem zwar noch kein Umschlag des Leitungstyps, wohl aber eine beträchtliche Erhöhung des spezifischen Widerstandes erfolgt. Auf diese Weise erhält man einen hochohmigen Halbleiterbereich 9, der beispielsweise eine Nettodotierung von ca. 1015 Atomen je cm3 aufweist. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der hochohmige Halbleiterbereich 9 den gesamten Querschnitt des Halbleiterkörpers in dem Teil, der unter der Drainzone 24n doping should, however, only be carried out to the extent that, although the conductivity type does not yet change, there is a considerable increase in the specific resistance. In this way, a high-resistance semiconductor region 9 is obtained which, for example, has a net doping of approximately 10 15 atoms per cm 3 . In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the high-resistance semiconductor region 9 comprises the entire cross section of the semiconductor body in the part which is below the drain zone 2
so liegt bzw. an die Drainzone angrenzt. Es ist auch möglich, von einem entsprechend niedrig dotierten Grundkörper 10 auszugehen, der im Ka.ialgebiet die erforderliche höhere Dotierung durch einen üblichen Diffusionsprozeß erhält, womit in der Zone 9 entspre-so lies or adjoins the drain zone. It is also possible to start from a correspondingly low-doped base body 10, which in the Ka.ialgebiet the required higher doping is obtained through a customary diffusion process, which corresponds to zone 9
>5 chend hochohmiges Substratmaterial verbleibt. Des weiteren kann z. B. das Verfahren der selektiven Epitaxie hierfür herangezogen werden, indem z. B. allein das Kanalgebiet mit einer Schicht der gewünschten höheren Dotierung versehen wird.> 5 correspondingly high-resistance substrate material remains. Of further can z. B. the method of selective epitaxy can be used for this by z. B. alone the channel region is provided with a layer of the desired higher doping.
Die Steuerelektrode 7 endet bereits in einem bestimmten Abstand vor der die Drainzone bildenden Sperrschicht. Dadurch wird bereits bei relativ niedrigen Werten der Spannung Uns die von der Drainzone ausgehende Raumladungszone an dem durch Inversion fe5 erzeugten Kanal anstoßen, so daß die im Kanal transportierten Ladungsträger in der Raumladungszone durch das bestehende elektrische Feld zur Drainelektrode 5 transportiert werden. Durch die Verkürzung derThe control electrode 7 ends at a certain distance in front of the barrier layer forming the drain zone. As a result, even at relatively low values of the voltage Us, the space charge zone emanating from the drain zone will collide with the channel generated by inversion fe5, so that the charge carriers transported in the channel in the space charge zone are transported to the drain electrode 5 by the existing electrical field. By shortening the
steuerelektrode in der Umgebung der Drainzone wurde :rfindungsgemäß die Rückwirkungskapazität reduziert.The control electrode in the vicinity of the drain zone was: according to the invention, the reaction capacity was reduced.
Die Halbleiteranordnung der Fig.2 unterscheidet iich nur wenig von dem in F i g. 1 dargestellten \usfiihrungsbeispiel. Bei der in der F i g. 2 dargestellten Anordnung ist nur ein Teil des Querschnitts des 4albleiterkörpers 1 unter und in der unmittelbaren Jmgebung der Drainzone schwäcner dotiert. Dieser vorzugsweise durch Gegendotierung erzeugte Bereich vird unter Ausnutzung der bekannten Planardiffusionsechnik hergestellt.The semiconductor arrangement in FIG. 2 differs only slightly from that in FIG. 1 shown example. In the case of the FIG. 2 , only part of the cross section of the semiconductor body 1 is less doped below and in the immediate vicinity of the drain zone. This region, which is preferably produced by counter-doping, is produced using the known planar diffusion technique.
Die F i g. 1 und 2 sind noch durch die Spannungsquelen ergänzt, mit deren Hilfe die Halbleiteranordnung jetrieben werden kann. Wird an die Gateelektrode 7 ein >ositives Potential gegenüber der Sourceelektrode 6 angelegt, bildet sic!· unter der Oxydschicht ein η-leitender Kanal 8 aus. Dieser Kanal geht von der Sourcezone 3 aus und verjüngt sich zur Drainzone 2 hin, wenn zwischen der Source- und der Drainzone eine Spannung der dargestellten Po'arität anliegt. Durch die Spannung Uds. die den Drainstrom /D durch den Kanal treibt, wird ein Spannungsabfall im Kanalgebiet verursacht, der den ungleichmäßigen Querschnitt des Kanalgebiets 8 im Betriebsfall Ledingt. Bei derThe F i g. 1 and 2 are supplemented by the voltage sources with which the semiconductor arrangement can be driven. If an> positive potential with respect to the source electrode 6 is applied to the gate electrode 7, an η-conducting channel 8 forms under the oxide layer. This channel starts from the source zone 3 and tapers towards the drain zone 2 when a voltage of the polarity shown is applied between the source and drain zones. The voltage Uds. which drives the drain current / D through the channel, a voltage drop is caused in the channel region, which leads to the uneven cross-section of the channel region 8 in the operating case. In the
ίο dargestellten Betriebsweise wird die Sperrschicht zwischen der Drainzone 2 und dem Halbleitergrundkörperbereich 9 in Sperrichtung beansprucht. Da der Bereich 9 jedoch sehr schwach dotiert ist, ist die Sperrschichtkapazität und damit die Ausgangskapazitätίο the mode of operation shown is the barrier layer between the drain zone 2 and the semiconductor base body region 9 claimed in the reverse direction. Since the However, area 9 is very weakly doped, is the junction capacitance and thus the output capacitance
ι ϊ der Halbleiteranordnung sehr gering.ι ϊ the semiconductor arrangement very low.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
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