DE2844878A1 - Integrierbarer isolierschicht-feldeffekttransistor - Google Patents
Integrierbarer isolierschicht-feldeffekttransistorInfo
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Description
F. G. Adam - 33 Fl 980
Aus der DE-OS 21 44 436 ist ein integrierbarer Isolierschicht-Feldeffekttransistor
bekannt, dessen Schwellenspannung vor
oder während des Betriebes der Festkörperschaltung mittels einer Zwischenelektrode und einer Hilfsschaltung auf einen bestimmten
Wert, vorzugsweise auf einen sehr kleinen Viert, einstellbar ist. Die Hilfsschaltung erfordert einen zusätzlichen
relativ großen Oberflächenanteil des Halbleiterplättchens der integrierten Festkörperschaltung.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Angabe eines integrierbaren Isolierschicht-Feldeffekttransistor, dessen Schwellenspannung
bei wesentlich geringerem Oberflächenbedarf des Halbleiterplättchens
vor oder während des Betriebes eingestellt werden kann.
Die Erfindung geht von der oben genannten DE-OS 21 44 436 aus und betrifft somit einen integrierbaren Isolierschicht-Feldeffekttransistor
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die oben genannte Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegegenen Erfindung gelöst.
Vorzugsweise wird der Steuerteil und die Zwischenelektrode zusammenhängend ausgebildet.
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F. G. Adam - 33
Fl 980
Die Erfindung wird im folgenden an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
anhand der Zeichnung erläutert,
deren Fig. 1
die Aufsicht eines integrierbaren Isolierschicht-Feldeffekttransistor
nach der Erfindung als Ausschnitt einer integrierten Festkörperschaltung zeigt,
deren Fig. 2 die Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A der Fig. 1 bedeutet,
deren Fig. 3 die Schnittansicht entlang der Schnittlinie B-B der Fig. 1 veranschaulicht und
deren Fig. 4 die Schnittansicht entlang der Schnittlinie C-C der Fig. 1 zeigt.
Der integrierbare Isolierschicht-Feldeffekttransistor nach der Erfindung kann rein äußerlich auch als ein FAMOS-Feldeffekttransistor
aufgefaßt werden, wie er aus der Zeitschrift "Solid-State Electronics" (1974) Bd. 17, Seiten 517 bis 529, bekannt
ist. Im Gegensatz zum Gegenstand der Erfindung sind aber beim FAMOS-Feldeffekttransistor die Dicken der Teilschichten beiderseits
der Zwischenelektrode derart bemessen, daß beim Betrieb Ladungen auf diese gelangen können, da zur beabsichtigten
Änderung der Schwellenspannung eine solche Programmierspannung angelegt wird, daß mittels eines AVALANCE-Durchbruchs aufge-
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F. G. Adam - 33 Fl 980
heizte Ladungsträger in die Zwischenelektrode injiziert werden und dort Ladung und Potential verändern. Der Bereich der
Zwischenelektrode ist beim FAMOS-Feldeffekttransistor auf den
Kanalbereich begrenzt und ein besonderer Steuerteil ist nicht vorgesehen.
Beim Gegenstand der Erfindung ist die Zwischenelektrode Gf,
die somit auch als eine"floating"-Gate-Elektrode angesprochen
werden kann, gemäß den Fig. 1 bis 3 zwischen den Teilschichten des Gate-Dielektrikums eingebettet. Die Schichtdicken dieser beiden
Teilschichten 2 sollten etwa gleich und etwa im Bereich zwischen 400 und 700 ÄE liegen, damit die Kopplungskapazität
zu der Hilfselektrode bzw. zu den Hilfselektroden nicht zu klein werden.
Bei den integrierbaren Isolierschicht-Feldeffektransistören nach
der Erfindung ist ferner ein Steuerteil 1 vorgesehen, wie er in der Fig. 2 und im Schnitt dargestellt ist. Dieser Steuerteil 1
ist mit der Zwischenelektrode Gf galvanisch dadurch verbunden, daß der Steuerteil 1 und die Zwischenelektrode Gf zusammenhängend
ausgebildet sind.
Vorzugsweise bestehen der Steuerteil 1 und die Zwischenelektrode Gf aus stark dotiertem polykristallinem Silicium oder aus einem
Metall, beispielsweise Aluminium, Wolfram, Molybdän oder Gold. Die Herstellung des Steuerteils mit der Zwischenelektrode erfolgt
in üblicher Weise durch Aufdampfen oder thermische Zersetzung aus der Gasphase nach dem Aufbringen der an die Siliciumoberflache
angrenzenden Teilschicht 21 des Gate-Dielektrikums
auf diese Teilschicht 2' und anschließender Herausätzung der zunächst über die gesamte freiliegende Oberfläche ausgebildeten
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F. G. Adam -33 Fl 980
Schicht nach Anwendung eines photolithographischen Ätzprozesses.
Faßt man den Steuerteil 1 als Ansatz der Zwischenelektrode Gf auf, so erstreckt sich, wie die Fig. 2 veranschaulicht, die
"floatende" Gate-Elektrode über den Kanalbereich des Feldeffekttransistors hinaus. Dieser Steuerteil 1 liegt ebenfalls zwischen
zwei Teilschichten 21 eingebettet neben dem Kanalbereich des
Feldeffekttransistors, dessen Sourcezone 6 über die Sourceelektrode S und dessen Drainzone 7 über die Drainelektrode D
kontaktiert sind.
Nach Aufbringen der oberen Teilschichten 2 und 2' liegt der
Steuerteil 1 innerhalb der Flächenausdehnung a und b sowie der Kanalbereich innerhalb der Flächenausdehnung W und b. Die
Fig. 1, 2 und 4 veranschaulichen eine bevorzugte Ausführungsform des Isolierschicht-Feldeffekttransistors nach der Erfindung,
bei der unterhalb der Fache a*b eine Zone 4 angeordnet
ist, die gegenüber der schichtförmig auf der einen auf dem Steuerteil 1 angeordneten oberen Teilschicht 2' aufgebrachten
Hilfselektrode G3 liegt. Durch diese Anordnung werden zwei Hilfselektroden erhalten, welche kapazitiv mit
dem Steuerteil 1 gekoppelt sind und an die eine Gleichspannung
gegen das Substrat 3 gelegt werden kann. Die Zone 4 ist gegenüber dem umgebenden Substrat 3 durch den pn-übergang 5 isoliert
und wird auf ein Sperrpotential zwischen dem auf Null gelegten Substratpotential und der Drainversorgungsspannung
gelegt. An die Hilfselektrode G3 kann dagegen eine in gewissen Grenzen beliebige Spannung gegenüber dem Substrat
gelegt werden.
Die Zone 4 wird vorzugsweise gleichzeitig mit der Sourcezone
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und der Drainzone 7 in bekannter Weise unter Anwendung eines Planardiffusionsprozesses in das plattenförmige Substrat 3
eindiffundiert.
Durch geeignete Wahl der an die Hilfselektroden angelegten
Spannungen und durch geeignete Bemessung der Fläche a-b kann die Schwellenspannung des Isolierschicht-Feldeffekttransistors
in einem weiten Bereich eingestellt werden. Insbesondere kann der Isolierschicht-Feldeffekttransistor durch Anlegen der
Drainversorgungsspannung an die die Zone 4 kontaktierende Hilfselektrode G2 und an die schichtförmig ausgebildete Hilfselektrode
G3 bei genügend groß bemessener Fläche a.b als Feldeffekttransistor des Verarmungstyps betrieben werden.
Bei genügend groß bemessener Fläche a*b kann dasselbe ferner
auch mit nur einer der beiden Hilfselektroden G2 bzw. G3 erreicht
werden
Der integrierbare Isolierschicht-Feldeffekttransistor ist besonders
vorteilhaft anwendbar in integrierten Festkörperschaltungen für kleine Versorgungsspannungen, beispielsweise
in einem CMOS-Oszillator-Inverter für Armbanduhren. Dabei
und in Fällen eines CMOS-Inverters mit einem Last-Feldeffekttransistor
des Verarmungstyps kann dieser ohne Ionenimplantation realisiert werden. Eine weitere Anwendung ergibt sich
in vorteilhafter Weise bei Eimerkettenschaltungen mit reduzierter Betriebsspannung.
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Leerseite
Claims (1)
- DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNGFREIBURG I. BR.F, G. Adam - 33 Fl 980■ PatentansprücheIntegrierbarer Isolierschicht-Feldeffekttransistor, dessen Schwellenspannung in einem begrenzten Bereich mittels einer zwischen der Gate-Elektrode und dem zwischen der Sourcezone und der Gatezone liegenden Kanalbereich angeordneten Zwischenelektrode eingestellt werden kann, welche zwischen zwei Teilschichten eines Gate-Dielektrikum eingebettet ist und seitlich zur Verbindungslinie zwischen der Sourcezone und der Drainzone neben dem Kanalbereich einen Steuerteil aufweist, dadurch gekennzeichnet,daß der Steuerteil (1) mit der Zwischenelektrode (Gf) galvanisch verbunden ist,daß das Gleichspannungspotential des Steuerteils (1) und der Zwischenelektrode (Gf) bei Fehlen eines äußeren Anschlusses schwebend ist,daß der Steuerteil (1) ebenfalls zwischen zwei Teilschichten (21) eines Dielektrikums eingebettet ist,12. Oktober 1978
Go/Be030018/0085F. G. Adam - 33 ' Fl 980daß die Dicke der Teilschichten (2, 21) so bemessen ist, daß im Betrieb keine Ladungen auf die Zwischenelektrode (Gf) und den Steuerteil (1) fließen kann unddaß der Steuerteil (1) kapazitiv mit mindestens einer Hilfselektrode gekoppelt ist, an die eine Gleichspannung gegen das Substrat (3) gelegt ist.Integrierbarer Isolierschicht-Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine als Zone (4) in dem Substrat (3) unter dem Steuerteil (1) ausgebildeten Hilfselektrode, die einen pn-übergang (5) gegen das Substrat (3) bildet und/oder eine Hilfselektrode (G3) t die schichtförmig auf der einen auf dem Steuerteil (1) angeordneten Teilschicht (2') aufgebracht ist.3. Integrierbarer Isolierschicht-Feldeffekttransistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschichten (2;2·) aus SiO2 bestehen und eine Dicke im Bereich von 400 &E bis 700 ÄE aufv/eisen.4. Integrierbarer Isolierschicht-Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode (Gf) und der Steuerteil (1) aus polykristallinem stark dotierten Silicium oder aus einem Metall besteht.5. Integrierbarer Isolierschicht-Feldeffekttransistor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode (Gf) und der Steuerteil (1) aus Aluminium, Wolfram, Molybdän o<^pQ(^p^dj b^js^gh^n. ORIGINAL INSPECTED "3~- 3 F. G. Adam - 33 Fl 9806. Ihtegrierbarer Isolierschicht-Feldeffekttransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerteil (1) und die Zwischenelektrode (Gf) zusammenhängend ausgebildet sind.030018/0085
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: H01L 29/78 |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |