DE2024824A1 - Feldeffekttransistor - Google Patents
FeldeffekttransistorInfo
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Description
niiM..-rxo. μ.λγν ijkhn
CIPL.-rHYS. HOiU-:RT M
ΓΛΤΚΝΤΛΝΛνΧΐ.ΤΕ
S MÜNCHEN 2 2
A 9570 21. Mai 1970
Firma KOGYO GIJUTSUIN
3-1, 1-Chome, Kasumigaseki
Chiyoda-Ku, Tokyo-To / Japan
Feldeffekttransistor
Die Erfindung betrifft einen Feldeffekttransistor und insbesondere
einen Feldeffekttransistor mit Schutzdioden.
Für Oberflächen-Feldeffekt-Transistoren mit ihrem hohen
Eingangswiderstand besteht eine Vielfalt neuartiger Anwendungsmöglichkeiten, jedoch sind sie, wenn einmal ihre Torisolierung
infolge Oberspannung einen Durchbruch erfahren hat, wegen des Fehlens einer solchen Reversibilität, wie
sie ein pn-übergang hat, nicht mehr brauchbar. Zum Schutz der Torisolierschicht wird gewöhnlich eine pn-Flächendiode
verwendet.
Fig, 1 zeigt sowohl den Oberflächen-Feldeffekt-Transistor.·
und die Schutzdiode P. In Fig. 1 ist die Schutzdiode P zwischen
das Tor 6 d·· Feldeffekttransistors und einem Bereich bzw, einer Zone (nachfolgend als "Basis" bezeichnet)! in
welchem ein Strompfad bzw. Kanal gebildet wird, geschaltet,
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Wenn jedoch die Schutzdiode P wie in Fig. 1 gezeigt in diesem Falle in Verbindung mit dem Oberflächen-Feldeffekt-Transistor
von einem n-Kanal-Typ verwendet wird, wird sie unbrauchbar, wenn (1) sie in einem Feldeffekttransistor
vom "Verarmungs"-Typ verwendet wird, der selbst beim Vorhandensein
einer negativen Torspannung im Arbeitszustand bleibt, und (2) sie wird mit einem Eingangssignal von einer
solch grossen Amplitude beliefert, daß die Eingangsspannung
negativ wird. In den obigen Beispielen wird daher die Schutzdiode
in Vorwärtsrichtung betrieben, so daß ein starker Strom fliessen kann»
Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Feldeffekttransistors mit guten Schutzdioden,
bei denen alle Mängel der bisherigen, vorangehend beschriebenen Schutzdioden überwunden, sind.
Ferner soll durch die Erfindung ein Feldeffekttransistor mit Schutzdioden geschaffen werden, die sich für ein weites
Anwendungsgebiet eignen.
Weiter soll durch die Erfindung ein Feldeffekttransistor mit Schutzdioden geschaffen werden, die sowohl mit Signalen
von positiver Polarität als auch von negativer Polarität sowie in Feldeffekttransistoren vom. Verarmungstyp verwendet
werden können.
Nachfolgend werden die Merkmale und die Wirkungsweise der Erfindung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung,
in welcher die gleichen oder äquivalente Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bzw. Bezugszeichen versehen sind,
zum besseren Verständnis näher beschrieben und zwar zeigen:
Fig· 1 eine Ersatzschaltung eines Feldeffekttransistors mit
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einer Schutzdiode herkömmlicher Art j
Fig. 2 Ersatzschaltungen von Dioden in Gegeneinander« schaltung und
Fig. 3, U und 5 Ausführungsformen der Erfindung,
Um eine Schutzdiode zu erhalten, die mit Erfolg mit Signalen sowohl von positiver als auch von negativer
Polarität verwendet werdenicann, müssen zwei oder mehrere
Dioden mit entgegengesetzter Polung in Reihe geschaltet werden, wie in Fig* 2 Ca) und Cb) dargestellt. Es sei
nun angenommen, daß die Schutzdioden mit der in Fig. gezeigten Anordnung für einen Hochfrequenz-Feldeffekt-Transistor
verwendet werden, bei dem die Kanallänge nach dem Unterschied in den Diffusionslängen von zwei Störstoffen bestimmt werden kann. Ein Beispiel hiervon ist
in Fig. 3 gegeben, in welcher die Bezugsziffer 200 einen Schichtträger vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie die
Basis bezeichnet.^Auf diesem liegt eine gleichmässig
dünne Halbleiterschicht auf, welche die Bereiche bzw. Zonen 1 und IP usw. bildet und deren Leitfähigkeitstyp
dem des Schichtträgers 200 entgegengesetzt ist. Die Basisbereiche 2a und die Quellebereiche 3 werden auf diese
dünne HaIbleiterschicht durch die Verwendung ein und derselben
Diffusionsmaske selektiv aufdiffunidert. Die Bereiche
2d vom gleichen Leitfähigkeitstyp wie die diffundierten Basisbereiche sind nicht so tief eindiffundiert,
daß der Schichtträger 200 erreicht wird, zum Unterschied
von den Basisbereichen und sind vorgesehen, um einen Kontakt 2c mit der Basis zu erhalten oder den Kanal zu
löschen.
Es sei nun angenommen, daß eine Schicht 5P für Schutzdioden ■T09822/1644. ORIGINAL INSPECTED
durch Diffusion gebildet wird. Ein Bereich IP ist von anderen Bereichen durch den Basisbereich 2ä und von den
gleichzeitig mit dem Bereich 2a und 2d diffundierten Bereichen isoliert, so daß ein pnp- oder npn-Gebilde durch
die Schicht 5P, den Bereich IP und den Schichtträger 200
gebildet wird. Dieses Gebilde scheint bei Verwendung als
Schutzdioden von der Anordnung nach Fig. 2 günstig mit
Signalen beider Polaritäten zu arbeiten. Es erweist sich
jedoch als ohne praktischen Nutzen, wenn berücksichtigt wird, daß die aus den Bereichen SP und IP gebildete Diode
den Fluß eines Stroms von beträchtlicher Stärke mit bezug auf einen Eingängen Vorwärtsrichtung ermöglicht, wobei
der Bereich 5P als Emitter arbeitet, der Bereich IP als Basis und der Schichtträger 200 als Collector.
Diese Schwierigkeit ist jedoch vermeidbar, entweder dadurch (1) daß die Störstellenkonzentration des Bereiches
5P geringer als diejenige des Bereiches IP durch das Aufwachsverfahren
u. dgl. gemacht wird oder dadurch, daß (2) eine Schottkysche Übergangszone 5S am Bereich IP statt
des Bereiches 5P vorgesehen wird, wie in Fig. 4 dargestellt. Auf diese Weise werden keine Minoritätsträger aus dem Bereich
5P induziert, so daß kein starker Strom zwischen dem Schichtträger
200 und dem Bereich 5P zum Fliessen gebracht wird. Ferner fließt, wenn die Schottkysche Übergangszone in der
in Fig. 4 gezeigten Weise vorgesehen ist, auch kein starker Strom zwischen dem Tor 5 und dem Schichtträger 200 infolge
des Fehlens von injizierten Minoritätsträgern.
Die vorangehende Beschreibung beruht auf der Annahme, daß der Schichtträger 200 eine geringere Störstellenkonzentration
als der Bereich IP hat. Auch in Fig. 3 und H bezeichnet
1 einen Abfluß- bzw. Senkebereich von geringer Stör-Stellenkonzentration,
la einen Abfluß- bzw. Senkebereich von hoher Störstellenkonzentration, 2L eine Basisanschluß-
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elektrode, 3C einen Quelleanschluß, 3L eine Quelleanschlußelektrode
und 4 einen Torisolator.
Im Vorangehenden wurde die Erfindung in Verbindung mit den
in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen derselben
beschrieben. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
in Fig. 5 dargestellt, b.el welchem der Bereich 2a des Feldeffekttransistors, in welchem Bereich ein Kanal gebildet
werden soll, auf der Halbleiteroberfläche durch die Wegnähme
eines Teils eines doppelt diffundierten Bereiches freigelegt ist. In den Fig., 3, 4 und 5 bezeichnen gleiche Bezugsziffern
gleiche Teile der dargestellten Feldeffekttransistoren, In Fig. 5 jedoch braucht ein Basisbereich nicht
durch die Verwendung der gleichen Maske diffundiert zu werden, wie sie für die Diffusion eines eines Quellebereiches
verwendet worden ist, und ein äusserer Basisbereich 2b wird zusätzlich vorgesehen, der als Basisanschluß verwendet werden
kann. Ein Bereich 2P, der ebenfalls in Fig. 5 dargestellt ist, kann entweder gleichzeitig mit dem äusseren Basisbereich
2b oder, wenn er einen Leitfähigkeitstyp hat, der dem eines Abfluß- bzw. Senkebereiches 1 entgegengesetzt ist, gesondert
diffundiert werden, so daß er eine solche Störstellenkonzentration
hat, daß an seiner Oberfläche eine Schottkysche Übergangszone erhalten wird. In diesem Falle bilden die ε
Schottkysehe Übergangszone 5S, der Bereich 2P und der Ab- ~
fluß- bzw. Senkebereich 1 zwei gegenexnandergeschaltete Dioden und die mögliche "Transistorwirkung" infolge von injizierten
Minoritätsträgern ist praktisch vernachlässigbar.
Wie vorangehend beschrieben, werden durch die Erfindung Schutzdioden geschaffen, die für Signale sowohl von positiver als auch von negativer Polarität sowie in Feldeffekttransistoren
vom Verarmungstyp verwendet werden können.
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Claims (1)
1.)Feldeffekttransistor mit einem Schutzelement, das
durch zwei oder mehrere mit entgegengesetzter Polung in Reihe geschaltete Dioden gebildet wird, dadurch
gekennzeichnet,daß das Schutzelement eine solche Struktur hat, daß ein Bereich benachbart einem weiteren
Bereich vom gleichen Potential wie eine Torelektrode eine höhere Störstellenkonzentration als diejenige yon
mindestens einem Teil eines dem ersten Bereich benachbarten Bereiches hat.
2, Feldeffekttransistor mit einem Schutzelement, das durch
zwei oder mehrere mit entgegengesetzter Polung in Reihe geschaltete Dioden gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Schottkysche Übergangszone als der zumindest eine Teil des Schutzelements vorgesehen ist.
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