DE2024824A1 - Feldeffekttransistor - Google Patents

Description

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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)

Patentansprüche

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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