DE2250613A1 - Isolierschicht-feldeffekttransistor - Google Patents

Isolierschicht-feldeffekttransistor

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DE2250613A1
DE2250613A1 DE19722250613 DE2250613A DE2250613A1 DE 2250613 A1 DE2250613 A1 DE 2250613A1 DE 19722250613 DE19722250613 DE 19722250613 DE 2250613 A DE2250613 A DE 2250613A DE 2250613 A1 DE2250613 A1 DE 2250613A1
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electrode
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DE19722250613
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English (en)
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Fritz Guenter Dipl Phys D Adam
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TDK Micronas GmbH
Original Assignee
Deutsche ITT Industries GmbH
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/435—Resistive materials for field effect devices, e.g. resistive gate for MOSFET or MESFET
    • H—ELECTRICITY
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Description

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG
FREIBURG I. BR.
.I.s.oller.s.chi.ch.t.-F.e.ldef.fek.t.txans.i.stor
Die Erfindung betrifft einen isolierschicht-Feldeffekttransistor, insbesondere des Anreicherungstyps, mit mehr als einem Gatt-Anschluß und einer Gatt-Elektrode, an der die Steuerspannung wirksam ist. Ein derartiger Isolierschicht-Feldeffekttransistor war aus der USA-Patentschrift 3 427 514 bekannt und weist eine parabolische Sättigungskennlinie auf.
Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Isolierschicht-Feldeffekttransistors mit verbesserter Steilheit, insbesondere im Sättigungsbetrieb nahe der Schwellenspannung. Insbesondere soll im Rahmen dieser Aufgabe ein Isolierschicht-Feldeffekttransistor' mit ohmscher Sättigungskennlinie realisierbar sein.
409817/0559
- 2 Fl 728 F.G.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gatt-Elektrode zwischen der Emitterzone und der Kollektorzone aus einer hochohmigen Widerstandsschicht besteht, in der mittels mindestens eines weiteren Gatt-Anschlusses und daran angelegter Spannung, welche dem Gatt-Potential überlagert ist, parallel zum Kanalstroin ein geringer Gattstrom und ein entsprechender Spannungsabfall erzeugt wird.
Eine in der Nähe der Schwellenspannung ohmsche Sättigungskennlinie wird bei der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung dadurch, erhalten, daß der Spannungsabfall entlang der Gatt-Elektrode zwischen der Emitterzone und der Kollektorzone örtlich linear verläuft, d. h. linear abfällt oder ansteigt. Es liegt aber auch, im Rahmen der Erfindung, im Bedarfsfalle andere Sättigungskennlinien dadurch zu realisieren, daß die Änderung des Spannungsabfalls entlang der Gatt-Elektrode nicht linear verläuft. Dies kann beispielsweise durch Änderung des Querschnitts der Widerstandsschicht als Funktion vom Ort zwischen der Emitterzone und der Kollektorzone erreicht werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und der Zeichnung erläutert, deren
Fig. 1 die bevorzugte Ausführungsform eines Isolierschicht-Feldeffekttransistors nach der Erfindung schematisch senkrecht im Schnitt zur Oberflächenseite einer Halbleiterplatte durch die Zonen zeigt und deren
Fig. 2 und 3 zum Vergleich der Sättigungskennlinie der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Isolierschicht-Feldeffekttransistor herkömmlicher Bauart dienen, der eine Gatt-Elektrode ohne Spannungsabfall aufweist.
409817/0559
Fl 728 F.G. Adam - 16
Wie die Fig. 1 veranschaulicht, sind bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in eine p-leitende Halbleiterplatte - insbesondere aus Silicium - die Emitterzone 2 und die Kollektorzone 3 oberflächlich eingesetzt. Bekanntlich wird zu diesem Zwecke das Planardiffusionsverfahren unter Verwendung diffusionsmaskierender Oberflächenschichten angewendet. An der Emitterzone ist die Emitterelektrode 6 und an der Kollektorzone 3 die Kollektorelektrode 7 angebracht. Die Emitterzone 2 erhält über die Zuleitung 7 die Spannung Ucf während an der Kollektorzone 3 über die Kollektorzuleitung 8 die Kollektorspannung U liegt. Die Halbleiterplatte 5 kann gemäß der Fig. 1 auf Massepotential 9 liegen. Die Spannungs- bzw. Potentialverhältnisse der Fig. l dienen zur Erläuterung der Funktionsweise eines Isolierschicht-Feldeffekttransistors nach der Erfindung.
Selbstverständlich kann der Isolierschicht-Feldeffekttransistor nach der Erfindung auch in einen p-leitenden Bereich einer integrierten Festkörperschaltung eingefügt werden, der durch eine pn—Übergangsfläche gleichstrommäßig gegenüber dem übrigen Halbleiterkörper getrennt ist, so daß keine einheitlich dotierte Halbleiterplatte vorliegt.
Zwischen der Emitterzone 2 und der Kollektorzone 3 ist gentäß der Fig. 1 die Gatt-Isolierschicht 10 auf der Halbleiteroberfläche aufgebracht, welche einen Teil der Oberfläche der Emitterzone 2 und der Kollektorzone 3 bedeckt. Das Aufbringen dieser Gatt-Isolierschicht 10 erfolgt in bekannter Weise.
Innerhalb der Flächenberandung der Gatt-Isolierschicht 10 ist gemäß der Fig. 1 die Gatt-Elektrode als hochohmig leitende Schicht ausgeführt, um zur Realisierung eines geeigneten Spannungsabfalls ΔU nur einen sehr kleinen Strom zu benötigen. Vorzugsweise wird die hochohmig leitende Schicht der Gatt-Elektrode . aus polykristallinem Silicium hergestellt, wie im Prinzip bereits bekannt.
409817/0559
2250813
Fl 728 F.G. Adam - 16
Λη der Gatt-Elektrode 1 ist über der Emitterzone 2 ein erster Gatt-Anschluß 4 und über der Kollektorzone 3 ein- weiterer Gatt-Anschluß 41 angebracht. Am ersten Gatt-Anschluß 4 liegt über der Gatt-Zuleitung 11 die Spannung UGg. Zwischen dem ersten Gatt-Anschluß 4 und dem weiteren Gatt-Anschluß 41 wird gemäß der Fig. 1 eine Spannungsquelle mit der Spannung Δ U eingefügt, die durch die Gatt-Elektrode 1 einen sehr kleinen Strom zieht. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Änderung des Spannungsabfalls entlang der Gatt-Elektrode 1 im Bereich zwischen der Emitterzone 2 und der Kollektorzone 3 linear. Am weiteren Gatt-Anschluß 41 liegt die Spannung UGD = U_g + /± U.
Die Fig. 2 und 3 zeigen Sättigungskennlinien - Abhängigkeit des Sättigungsstroms 1--,*- von der am ersten Gatt-Anschluß 4 an-
\s) (S)
liegenden Spannung UG' = U^ - U_ - für die beiden möglichen
Polungen der Spannungsquelle 11. U1- bedeutet die herkömmliche Schwellenspannung. Die gestrichelten Linien beziehen sich auf einen herkömmlichen Isolierschicht-Feldeffekttransistor ohne Spannungsabfall in der Gatt-Elektrode (£» U = O), die ausgezogenen Linien auf die bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung mit linearem Spannungsabfall entlang der Gatt-Elektrode 1.
Für die Fig. 2 gilt:
Dies ist der Fall der ohmschen Sättigungskennlinie. In der Nähe der Schwellenspannung gilt:
2) W » ß ("gV - üt) * (± ü + *gV - üt
"gV - üt) « (4V ""τ)
für
409817/0559
Fl 728 22bü613
£1 Uö ■ F.G. Adam - 16
und für die Fig. 3
_. (s) ν TT(<3) _ TT(s)
3) ÜG > UG " ÜG
Auch in diesem Fall ergibt sich gegenüber dem herkömmlichen Fall ( Δ, ü = O) eine steilere Kennlinie, jedoch nicht, so ausgeprägt wie im Fall der Fig. 2; die wirksame Schwellenspannung ist um £ U erhöht und der mathematische Ausdruck für Isat ist komplizierter.
Die Näherungsformel 2) gilt in der Nähe der Schwellenspannung U
Die Steilheit g bei der bevorzugten Ausführungsform der Fig. 2 des Isolierschicht-Feldeffekttransistors nach der Erfindung ist also in der Nähe der Schwellenspannung U* gegeben durch
4) gm = ß · Λ u.
Dagegen ist die Sättigungskennlinie eines herkömmlichen Isolierschicht-Feldeffekttransistors ohne Spannungsabfall entlang der Gatt-Elektrode parallel zum Kanalstrom gegeben durch
51 1Mt"! ^0GS - 0T
so daß die Steilheit
dl
GS
uGS - üt
ist, die bei Annäherung an die Schwellenspannung, d. h. für ÜGS"^ UTr beliebig klein wird.
40 98 17/0 559
2250513
Fl 728 F.G. Adam - 16
Wie insbesondere anhand der Fig. 2 zu erkennen ist, lassen sich beim Isolierschicht-Feldeffekttransistor nach der Erfindung ohmsche Sättigungskennlinien und damit höhere Steilheiten bis dicht an die Schwellenspannung U_, heram realisieren. Dadurch ergeben sich kürzere Schaltzeiten.
3 Patentansprüche
2 Blatt Zeichnungen mit 3 Figuren
409817/0559

Claims (3)

Fl 728 F.G. Adam - 16 PATENTANSPRÜCHE
1. ) Isolierschicht-Feldeffekttransistor, insbesondere des
Anreicherungstyps, mit mehr als einem Gatt-Anschluß und einer Gatt-Elektrode, an der die Steuerspannung wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gatt-Elektrode (1) zwischen der Emitterzone (2) und der Kollektorzone (3) aus einer hochohmigen Widerstandsschicht besteht, in der mittels mindestens eines weiteren Gatt-Anschlusses (4*) und daran angelegter Spannung, welche dem Gatt-Potenti'al überlagert ist, parallel zum Kanalstrom ein geringer Gattstrom und ein entsprechender Spannungsabfall (Ά U) erzeugt wird.
2. Isolierschicht-Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential entlang der Gatt-Elektrode (1) zwischen der Emitterzone (2) und der Kollektorzone (3) linear abfällt oder ansteigt.
3. Isolierschicht-Feldeffekttransistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die Gatt-Elektrode (1) zwischen der Emitterzone (2) und der Kollektorzone (3) aus polykristallinem Silicium besteht.
409817/0559
DE19722250613 1972-10-16 1972-10-16 Isolierschicht-feldeffekttransistor Pending DE2250613A1 (de)

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AU61196/73A AU6119673A (en) 1972-10-16 1973-10-09 Insulated-gate
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FR2203173A1 (de) 1974-05-10
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