DE2433803C3 - Feldeffekttransistor mit zwei isolierten Gate-Elektroden - Google Patents
Feldeffekttransistor mit zwei isolierten Gate-ElektrodenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Feldeffekttransistor mit zwei isolierten Gate-Elektroden nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, wie er aus der DE-OS 20 30 918 bekannt ist. Ein ähnlicher Feldeffekttransistor ist aus der
Zeitschrift »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Band 15, Nr. 12 (Mai 1973), Seite 3884 bekannt, dessen
Zonen an den Zonenteilen außerhalb des Bereiches unter den Gate-Elektroden mit einem loncnimpiantationsprozcß
zur Erhöhung de·· Betriebsspannung ausgesetzt werden.
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung des aus der DEi-OS 20 30 818 bekannten Feldeffekttransistors
zum Betrieb mit relativ hohen Betriebsspannungen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene
Ausbildung gelöst.
Aus tier IM-'.-OS 21 29 IKI ist /war ein Speicher-Feldeffekttransistor
bekannt, der eine vollständig von
Isolierstoff umgebene, nicht iv.':. einem Anschluß
versehene Gaie-f-'lektrode aufweist, die zum Speichern
einer Ladung vorgesehen ist. Diese Druckschrift enthält jedoch keinen Hinweis darauf, daß mittels einer
derartigen Gate-Elektrode die dem Anmeldungsgcgenstand zugrundeliegende Aufgabe gelöst wird.
Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispielc
von Feldeffekttransistoren nach der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, deren
Fig. 1 die Aufsicht eines Feldeffekttransistors nach
dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, deren
Fig. 2 ausschnittsweise einen Aufriß entlang der Schnittlinie A -A der Fig. 1 bedeutenderen
F i g. 3 eine Aufsicht auf den Feldeffekttransistor der Erfindung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt
und deren
F i g. 4 und 5 ausschnittsweise Aufrisse entlang der Schnittlinien D-D bzw. C-Cder F i g. 3 betreffen.
Der in den F i g. 1 und 2 gezeigte Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode weist ein N-leitendes
Substrat 1 aus Silicium auf, in dessen einer Oberflächenseite die diffundierten P-leitenden Zonen 2, 3 und 4
enthalten sind. Die Zone 2 bildet die Drain-Zone, und die Zone 4 bildet die Source-Zone. Die Zone 3 ist eine
weitere Zone zwischen der Source-Zone und der Drain-Zone.
Die weitere Zone 3 umgibt die Drain-Zone 2 und ist wiederum von der Source-Zone 4 umgeben.
Auf der Substratoberfläche befindet sich eine Isolierschicht 5, die mit der länglichen Öffnung 6 und der
Öffnung 7 versehen ist, durch welche sich die metallische Kontaktschicht 8 der Source-Zone und die
metallische Kontaktschicht 9 der Drain-Zone erstreckt. Die metallische Kontaktschicht der Source-Zone weist
eine ausladende Zunge SA auf, an der ein äußerer Anschluß angebracht werden muß.
Die Isolierschicht 5 bedeckt vollständig die weitere Zone 3 und enthält eine erste äußerlich kontaktierbare
Gate-Elek!rode 10 aus irgendeinem geeignetem Material wie Aluminium, Molybdän oder Wolfram, vorzugsweise
jedoch polykristallinem Silicium. Diese Gate-Elektrode 10 ist zwischen der Source-Zone 4 und der
weiteren Zone 3 angeordnet und umgibt die weitere Zone 3.
Die Isolierschicht 5 weist über der Gate-Elektrode 10 eine Öffnung 11 auf, durch die sich als äußeres
Verbindungsmittel zur Kontaktierung der Gate-Elektrode 10 die Metallschicht 12 erstreckt, die auf der
Isolierschicht 5 durch eine zweckmäßigerweise vorgesehene Lücke in der metallischen Kontaktschicht zur
Source-Zone verläuft.
Die Isolierschicht 5 umgibt vollständig eine zweite Gate-Elektrode 13, die zwischen der weiteren Zone 3
und der Drain-Zone 2 angeordnet ist und die die Drain-Zone 2 einschließt. Diese zweite Gate-Elektrode
13 ist von außen nicht kontaktierbar, vollständig in der Isolierschicht 5 eingebettet und wirkt daher als Gate mit
schwebendem Potential.
Die vorstehend beschriebene Struktur eines Feldeffekttransistors nach der Erfindung ist zwar als
MOS-Tetrode mit schwebendem Gate wirksam, weist jedoch lediglich drei äußere Anschlüsse oder »Stifte«
auf. Er findet seine Verwendung zum Betrieb von Hochspannungsbauclementen wie Relais und alphanumerischen
Schirmbilddarstellungcn mit Vakuumröhren, während die angeschlossene Steuerlogik von einer
normalen Niederspannungsversorgung von —5 bis — 17 V betriebe:: *vird. Das schwebende Gate vermeidet
die Notwendigkeit der Verwendung von besonderen
Spannungsversorgungs-Zwischen verbindungszügen
oder Spannungserniedrigungskomponenten für die Vorspannung des zweiten Gates.
oder Spannungserniedrigungskomponenten für die Vorspannung des zweiten Gates.
Bei der Verwendung wird der Drain-Anschluß beispielsweise mit einem Relais verbunden, dessen
anderer Anschluß an einer Hochspannungsquelle in der Größenordnung von —60 bis —100 V liegt. Der
Source-Anschluß wird an Masse gelegt, während die erste Gate-Elektrode 10 durch einen geeigneten
logischen Vorgang mit beispielsweise 12 V gesteuert wird. Diese Logik könnte mit der Tetrode zusammen
integriert werden.
Um den Spannungsanstieg an der schwebenden
zweiten Gate-Elektrode 13 zu begrenzen und deren Arbeitspunkt sowie die Kennlinien des Bauelements zu
stabilisieren, kann diese Gate-Elektrode intern mit einer Stabilisierungsdiode verbunden werden, die in der
Substratoberfläche an der Source-Zone 4 in integrierter Ausführungsform hergestellt wind.
Diese Struktur veranschaulichen die F i g. 3. 4 und 5.
In diesen Figuren sind die gleichen Bezugszahlen verwendet worden, um die Elemente des Transistors
grundsätzlich wie bisher beschrieben zu kennzeichnen.
Die Stabilisierungsdiode 14 weist eine diffundierte P-leitende Zone 15 in der Oberflächenseite des
Substrats 1 auf, das von einer Isolierschicht SA aus Siliciumoxyd bedeckt ist Diese Isolierschicht 5Λ enthält
ein in Form einer geschlossenen Struktur ausgebildetes Gate 16, vorzugsweise aus polykristallinem Silicium,
welches über die ausladenden Zungen SA mit der metallischen Kontaktschicht 8 der Source-Zone verbunden
ist Zwischen diesen Zungen befindet sich eine Lücke, während die metallische Kentaktschicht 17 die
zweite Gate-Elektrode 13 durch eine Öffnung 18 in der Isolierschicht 5 mit der P-leitenden Zone 15 durch eine
Öffnung 19 in der Isolierschicht 5/4 verbindet.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
- Patentansprüche:!. Feldeffekttransistor mit zwei isolierten Gate-Elektroden, der ein halbleitendes Substrat des einen Leitungstyps aufweist, in dessen einer Oberflächenseite zwischen einer Source-Zone und einer Drain-Zone eine weitere Zone angeordnet ist, welche Zonen den anderen Leitungstyp bezüglich des Halbleitersubstrats aufweisen, und mit einer die Oberfläche des Substrats bedeckenden Isolierschicht, mit einer zwischen der Source-Zone und der weiteren Zone angeordneten, mit einem Anschluß versehenen ersten Gate-Elektrode und mit einer zwischen der weiteren Zone und der Drain-Zone angeordneten zweiten Gate-Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gate-Elektrode (13) keinen Anschluß aufveist, so daß sie sich im Betrieb auf schwebendem Potential befindet.
- 2. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gate-Elektrode (13) in vollständig von der Isolierschicht (5) umgeben ist.
- 3. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gate-Elektrode (13) intern mit einer integrierten Stabilisierungsdiode (14) verbunden ist, welche in die Substratoberfläche 2> an der Source-Zone (4) eingesetzt ist.
- 4. Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gate-Elektrode (13) die Drain-Zone (2), die weitere Zone (3) die zweite Gate-Elektrode (13), die erste w Gate-Elektrode (10) die weitere Zone (3) und die Source-Zone (4) die erste Gate-Elektrode (10) umgeben.
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