JP2011009579A - Field-effect transistor on insulating substrate, and integrated circuit thereof - Google Patents

Field-effect transistor on insulating substrate, and integrated circuit thereof Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure for achieving a bipolar transistor by improving a maximum allowable voltage of an output voltage with respect to a field-effect transistor formed in a semiconductor thin film on an insulating substrate, and an integrated circuit thereof.SOLUTION: A body contact region is sandwiched between source regions in order to achieve a larger maximum allowable voltage with small area. The body contact region and source regions are connected through a conductive thin film or a junction of a low resistance. There is provided a constitution of the transistor consisting of: a drain region and source regions, and a first gate and a body contact region; and a part where first conductivity type second regions are provided side by side, that are a second gate, and source regions and a drain region. Thus, the bipolar transistor having a large channel width is achieved, and there is provided the transistor which can operate with both positive and negative potentials in relation to a conventional body potential, with this constitution.

Description

本発明は、SOI(Silicon on Insulator)、ガラス基板上の多結晶シリコン、SOS(Silicon on Sapphire)で代表される絶縁性基板上の半導体薄膜に形成された電界効果トランジスタとその集積回路に関する。   The present invention relates to an SOI (Silicon on Insulator), polycrystalline silicon on a glass substrate, a field effect transistor formed on a semiconductor thin film on an insulating substrate represented by SOS (Silicon on Sapphire), and an integrated circuit thereof.

従来、SOIなどに形成されたMOS電界効果トランジスタ(MOSトランジスタと略称する)はチャネルが形成されるbodyと呼ばれるシリコン薄膜部分が浮遊状態にあると、ドレイン電圧を増加していった時に、ドレインとbody間に発生する高電界により電流がドレインbody間に発生し、この電流がbodyからソースへ流れ込む。この電流流入によりbodyとソースが順バイアスされ、MOSトランジスタのゲート閾値電圧Vthが低下する。さらにこの電流がソースをエミッタ、bodyをベースとする寄生バイポーラトランジスタにより増幅されて、コレクタとして動作するドレインから更に電流を引き出す。この正帰還現象によりドレイン電流があるドレイン電圧以上で急激に増加して、bodyを浮遊状態で使用するMOSトランジスタは耐圧が低下する。また、電流の急激な増加をもたらすドレイン電圧より小さいドレイン電圧領域でも、出力コンダクタンスの増加の原因となりアナログ回路の電圧増幅率には悪影響を及ぼす。典型的な出力電流の増加現象はkink効果と呼ばれ、ドレイン・ソース間電圧が3〜4Vの時にドレイン電流にステップ状の増加が見られる。   Conventionally, a MOS field effect transistor (abbreviated as a MOS transistor) formed in SOI or the like has a drain when the drain voltage is increased when a silicon thin film portion called a body in which a channel is formed is in a floating state. A high electric field generated between the bodies generates a current between the drain bodies, and this current flows from the body to the source. Due to this current inflow, the body and the source are forward biased, and the gate threshold voltage Vth of the MOS transistor is lowered. Further, this current is amplified by a parasitic bipolar transistor having a source as an emitter and a body as a base, and further draws a current from a drain operating as a collector. Due to this positive feedback phenomenon, the drain current increases rapidly above a certain drain voltage, and the breakdown voltage of the MOS transistor using the body in a floating state decreases. Even in a drain voltage region that is smaller than the drain voltage that causes a sudden increase in current, the output conductance is increased and the voltage amplification factor of the analog circuit is adversely affected. A typical increase phenomenon of the output current is called a kink effect, and when the drain-source voltage is 3 to 4 V, a step-like increase is seen in the drain current.

この現象を改善する事を目的として、bodyを定電位に固定する為に、従来では図1に平面図を示すT型トランジスタ構造、図2に平面図を示すH型トランジスタ構造、図3に平面図を示すソース・タイ構造、図4に断面図を示すもぐり込みbodyコンタクト構造が用いられていた。   In order to improve this phenomenon, in order to fix the body to a constant potential, a T-type transistor structure shown in a plan view in FIG. 1, an H-type transistor structure shown in a plan view in FIG. 2, and a plane in FIG. The source / tie structure shown in the figure and the hollow body contact structure shown in the sectional view in FIG. 4 were used.

図中、111は第1の導電型のドレイン領域、121は第1の導電型のソース領域、131は逆導電型のbodyコンタクト領域、400は導電性ゲート領域である。113、123、133、403はそれぞれドレイン領域、ソース領域、bodyコンタクト領域、ゲート領域上に設けられたコンタクトホールで、それぞれの領域と金属薄膜配線501、502、503、504とを接続している。ドレイン領域111とソース領域121との間のゲート領域400の下には図4に示される様にゲート絶縁膜200、チャネルが形成されるbodyの部分100が設けられている。図4で、10は支持基板、102はbodyもぐり込み部分、20は支持基板と半導体薄膜(111+121+131+100+102)を絶縁する絶縁層、300は素子間を分離するいわゆるフィールド絶縁膜、310は配線と半導体薄膜を絶縁する絶縁層である。   In the figure, 111 is a drain region of the first conductivity type, 121 is a source region of the first conductivity type, 131 is a body contact region of reverse conductivity type, and 400 is a conductive gate region. 113, 123, 133, and 403 are contact holes provided on the drain region, the source region, the body contact region, and the gate region, respectively, and connect the respective regions to the metal thin film wirings 501, 502, 503, and 504. . Under the gate region 400 between the drain region 111 and the source region 121, as shown in FIG. 4, a gate insulating film 200 and a body portion 100 in which a channel is formed are provided. In FIG. 4, 10 is a supporting substrate, 102 is a part where the body is inserted, 20 is an insulating layer that insulates the supporting substrate and the semiconductor thin film (111 + 121 + 131 + 100 + 102), 300 is a so-called field insulating film that separates elements, and 310 is a wiring and a semiconductor thin film It is an insulating layer which insulates.

図1のT型構造、図2のH型構造では、このbodyの部分はbodyコンタクト領域131とソース、ドレイン領域との間のゲート領域の下を通ってbodyコンタクト領域と接続されている。これらの構造は、ソース、ドレイン領域に対してbodyコンタクト領域が対象に配置されているのでソース、ドレインの役割が入れ替わるいわゆる両極性の回路動作が可能である。図3のソース・タイ構造、図4のもぐり込みbodyコンタクト構造はソース領域とbodyコンタクト領域とが接続されているので、ソース領域とドレイン領域の役割を入れ替えることはできず、いわゆる片極性の回路動作しか出来ない。   In the T-type structure of FIG. 1 and the H-type structure of FIG. 2, the body portion is connected to the body contact region through the body contact region 131 and the gate region between the source and drain regions. In these structures, since the body contact region is arranged with respect to the source and drain regions, so-called bipolar circuit operation in which the roles of the source and drain are switched is possible. Since the source region and the body contact region are connected to each other in the source tie structure in FIG. 3 and the embedded body contact structure in FIG. 4, the roles of the source region and the drain region cannot be interchanged. Only operation is possible.

上記T型、H型はいずれもいわゆる浮遊body効果を避けて実用的なソース・ドレイン間の電圧(数ボルト以上)を実現するためにbodyコンタクト電極503を介して、bodyの電位を固定するためにゲートの幅方向の端部にゲート下部のbodyを介してbodyコンタクトを取っている。ソース・タイ構造もゲート幅方向のソース両端にbodyコンタクトを取っている。   Both the T and H types fix the body potential via the body contact electrode 503 in order to achieve a practical source-drain voltage (several volts or more) while avoiding the so-called floating body effect. The body contact is made at the end of the gate in the width direction through the body below the gate. The source tie structure also has body contacts at both ends of the source in the gate width direction.

しかし、トランジスタのゲート幅Wが大きくなると、T型トランジスタでは、bodyコンタクトと、コンタクトと最も遠いコンタクトの反対側の部分との抵抗が大きくなり、前記body電位固定の効果は小さくなる。H型トランジスタ、ソース・タイ構造もゲート幅Wが大きくなると、ゲート中央部分で、前記body電位固定の効果は小さくなる。
もぐり込みbodyコンタクト構造はソース121の下側を通ってコンタクト部分131とゲート下のbody100とが連続した構造となっているので、ソース接合が深くなるとbodyコンタクトとゲート下のbodyとの間の102の部分の抵抗が大きくなり、body電位固定の効果が小さくなる。今後半導体薄膜が薄くなる方向へ技術が進化するので、このもぐり込み部分の抵抗が大きくなることは避けられない。
However, as the gate width W of the transistor increases, in the T-type transistor, the resistance between the body contact and the portion on the opposite side of the contact farthest from the contact increases, and the effect of fixing the body potential decreases. When the gate width W of the H-type transistor and the source / tie structure is increased, the effect of fixing the body potential is reduced at the center of the gate.
The contact body contact structure has a structure in which the contact portion 131 and the body 100 under the gate are continuous through the lower side of the source 121. Therefore, when the source junction is deepened, the contact 102 between the body contact and the body under the gate 102 is formed. The resistance of the portion increases, and the effect of fixing the body potential is reduced. Since the technology will evolve in the direction of thinner semiconductor thin films in the future, it will be inevitable that the resistance of the concavities will increase.

上記T型、H型トランジスタでも回路応用上の制限があった。すなわち両極性の回路動作が可能と言う上記利点はbodyコンタクト電位に対して、いわゆる逆極性の範囲であり、たとえばp型bodyの電位を一旦固定してしまうと、ソースもドレインもこれより負電位(厳密にはpn接合の順方向電圧を超える負電位)での動作は保障されなかった。従って、従来のT型、H型トランジスタは片極性の回路動作においても課題を抱えていた。   The T-type and H-type transistors have limitations in circuit application. That is, the above-mentioned advantage that circuit operation with bipolar polarity is possible is in the range of so-called reverse polarity with respect to the body contact potential. For example, once the potential of the p-type body is fixed, both the source and drain have a negative potential. The operation at (strictly, a negative potential exceeding the forward voltage of the pn junction) was not guaranteed. Therefore, conventional T-type and H-type transistors have problems even in unipolar circuit operation.

上記のような技術の現状に鑑み、本発明はゲート幅が大きくなっても、ドレイン耐圧低下、または出力コンダクタンスの増加が抑えられる構造の提供を目的とする。またソース・タイ構造の場合は片極性となり、ドレインとソースを入れ替えた双方向性(bidirectional)回路応用が出来なくなるがこの課題を解決する構造を提供することも目的とする。   In view of the current state of the art as described above, an object of the present invention is to provide a structure capable of suppressing a decrease in drain breakdown voltage or an increase in output conductance even when the gate width is increased. In the case of the source / tie structure, it becomes unipolar, and a bidirectional circuit application in which the drain and the source are interchanged cannot be performed. However, an object of the present invention is to provide a structure that solves this problem.

上記T型、H型トランジスタでも回路応用上bodyコンタクト電位を規定後はドレイン・ソースの動作可能な電位はbodyコンタクト電位から正負一方の極性での動作しか保障されなかったが、本発明では、この電位の極性の制限をなくすことを目的とする。   Even in the above T-type and H-type transistors, after the body contact potential is defined for circuit application, the drain / source operable potential is only guaranteed to operate in one of the positive and negative polarities from the body contact potential. The purpose is to eliminate the limitation of the polarity of the potential.

本発明では、絶縁性基板上に形成された半導体薄膜に電界効果トランジスタを形成するにあたって、
第1の手段として
絶縁性基板と、
該絶縁性基板上に設けられた半導体薄膜と、
該半導体薄膜の上に設けられたゲート絶縁膜と、
該半導体薄膜表面上にゲート絶縁膜を介して設けられた、長さと幅を有する第1のゲート電極と、
該半導体薄膜表面上または表面内に設けられかつ該第1のゲート電極の平面からみて長さ方向の両側に設けられた第1の導電型の第1の領域と第1の導電型の第2の領域と、
該第1の領域と該第2の領域を結ぶ方向とは垂直であるゲート幅方向に該第2の領域と隣り合って配置された逆導電型の第3の領域と、
該第2の領域および第3の領域とにともに接続された導電性薄膜と、
該半導体薄膜表面上に該第2の領域に沿ってゲート絶縁膜を介して設けられた長さと幅を有する第2のゲート電極と、
該第2の領域とともに該第2のゲート電極の長さ方向の両側の該半導体薄膜表面に設けられた、第1導電型の第4領域とからなり、
前記第1の領域および第4の領域を出力領域とする構成を少なくともとる。
本第1の手段は、双方向性(bidirectional)の動作と高いドレイン耐圧と低い出力コンダクタンスを実現する解決策を与える。
In the present invention, in forming a field effect transistor in a semiconductor thin film formed on an insulating substrate,
An insulating substrate as a first means;
A semiconductor thin film provided on the insulating substrate;
A gate insulating film provided on the semiconductor thin film;
A first gate electrode having a length and a width provided on the surface of the semiconductor thin film via a gate insulating film;
A first region of the first conductivity type and a second region of the first conductivity type provided on or in the surface of the semiconductor thin film and provided on both sides in the length direction when viewed from the plane of the first gate electrode. Area of
A third region of reverse conductivity type disposed adjacent to the second region in a gate width direction perpendicular to the direction connecting the first region and the second region;
A conductive thin film connected to the second region and the third region;
A second gate electrode having a length and a width provided on the surface of the semiconductor thin film through the gate insulating film along the second region;
A fourth region of the first conductivity type provided on the surface of the semiconductor thin film on both sides in the length direction of the second gate electrode together with the second region;
The first region and the fourth region are at least configured as output regions.
The first means provides a solution that achieves bidirectional operation, high drain breakdown voltage and low output conductance.

上記第1の手段において前記第3の領域が前記第2の領域と並置され第1の導電型と逆導電型を有し、前記第2の領域とは低抵抗の接合を形成して接触している場合は、前記導電性薄膜は不要となる。すなわち、
絶縁性基板と、
該絶縁性基板上に設けられた半導体薄膜と、
該半導体薄膜上に設けられたゲート絶縁膜と、
該半導体薄膜表面上に該ゲート絶縁膜を介して設けられた、長さと幅を有する第1のゲート電極と、
該半導体薄膜表面上または表面内に設けられかつ該第1のゲート電極の平面からみて長さ方向の両側に設けられた第1の導電型の第1の領域と第1の導電型の第2の領域と、
前記第1のゲート電極のゲート幅方向に前記第2の領域と並置された、第1の導電型と逆導電型を有し、前記第2の領域とは低抵抗の接合を形成して接触している第3の領域と、
該半導体薄膜表面上に前記第2の領域に沿って該ゲート絶縁膜を介して設けられた、長さと幅を有する第2のゲート電極と、
該半導体薄膜の上または表面内に該第2のゲート電極に関して前記第2の領域と反対側に設けられた第1導電型の第4領域とから構成され、
前記第3の領域へある定められたバイアス電位を加えることなしに、双方向性(bidirectional)の回路動作に応じて前記第1の領域または第4の領域が出力領域となることを特徴とする絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ、
によっても上記課題を解決する手段とすることが出来る。
In the first means, the third region is juxtaposed with the second region and has a first conductivity type and a reverse conductivity type, and is in contact with the second region by forming a low resistance junction. If it is, the conductive thin film becomes unnecessary. That is,
An insulating substrate;
A semiconductor thin film provided on the insulating substrate;
A gate insulating film provided on the semiconductor thin film;
A first gate electrode having a length and a width provided on the surface of the semiconductor thin film via the gate insulating film;
A first region of the first conductivity type and a second region of the first conductivity type provided on or in the surface of the semiconductor thin film and provided on both sides in the length direction when viewed from the plane of the first gate electrode. Area of
The first gate electrode has a first conductivity type and an opposite conductivity type juxtaposed with the second region in the gate width direction of the first gate electrode, and is in contact with the second region by forming a low-resistance junction. A third region, and
A second gate electrode having a length and a width provided on the surface of the semiconductor thin film through the gate insulating film along the second region;
A fourth region of the first conductivity type provided on the semiconductor thin film or in the surface thereof on the opposite side of the second region with respect to the second gate electrode;
The first region or the fourth region is an output region according to a bidirectional circuit operation without applying a predetermined bias potential to the third region. A field effect transistor formed on an insulating substrate;
Can also be a means for solving the above-mentioned problems.

前記第2の領域と前記第3の領域がそれぞれ1019原子/cc以上の不純物濃度を有するときは低抵抗接合を形成することが出来る。 When the second region and the third region each have an impurity concentration of 10 19 atoms / cc or more, a low resistance junction can be formed.

bodyコンタクト領域が逆導電型のキャリアを吸収するまたは逆導電型のキャリアのフェルミレベルを制御する機能を果たすことにより本発明の実施が可能であるので、bodyコンタクト領域はbodyの一部に接触した金属、シリサイド薄膜でも良い。   Since the body contact region can perform the present invention by absorbing the reverse conductivity type carrier or controlling the Fermi level of the reverse conductivity type carrier, the body contact region is in contact with a part of the body. A metal or silicide thin film may be used.

前記第3の領域が前記半導体薄膜と一部接触したシリサイドあるいは金属薄膜であるとき、前記第2の領域が前記接合の近傍で1019原子/cc以上の不純物濃度を有することにより前記第2の領域と第3の領域は低抵抗接合を形成する。 When the third region is a silicide or metal thin film partially in contact with the semiconductor thin film, the second region has an impurity concentration of 10 19 atoms / cc or more in the vicinity of the junction. The region and the third region form a low resistance junction.

第2の手段として、絶縁性基板上に形成された前記電界効果トランジスタにおいて、更に、前記第2の領域を複数領域となし、前記複数の第2の領域が該第3の領域をゲート幅方向に挟む様に配置する。   As a second means, in the field effect transistor formed on an insulating substrate, the second region is further formed as a plurality of regions, and the plurality of second regions serve as the third region in the gate width direction. Place it so that it is sandwiched between the two.

第3の手段として、絶縁性基板上に形成された前記電界効果トランジスタにおいて、更に、前記第3の領域を複数領域となし、前記複数の第3の領域が該第2の領域をゲート幅方向に挟む様に配置する。
第2および第3の手段は、ゲート幅の大きいデバイスにおいても高いドレイン耐圧と低い出力コンダクタンスを実現する解決策を与える。
As a third means, in the field effect transistor formed on the insulating substrate, the third region is further formed as a plurality of regions, and the plurality of third regions serve as the second region in the gate width direction. Arrange them so that they are sandwiched between.
The second and third means provide a solution for realizing a high drain breakdown voltage and a low output conductance even in a device having a large gate width.

第4の手段として
さらに前記第1の領域、または第4の領域を相対的に、不純物濃度の多い部分(例えば1020 原子/cc 以上の不純物濃度)と比較的少ない部分(例えば、1020〜1018 原子/cc 程度の不純物濃度)とに作り分け、不純物濃度の比較的少ない部分をゲート電極に近い部分に配置し、要すればゲート電極と絶縁膜を介して一部オーバラップさせる。
第4の手段は高いドレイン耐圧と低い出力コンダクタンスを実現する解決策を与える。
As a fourth means, the first region or the fourth region is relatively divided into a portion having a relatively high impurity concentration (for example, an impurity concentration of 10 20 atoms / cc or more) and a portion having a relatively low concentration (for example, 10 20 to The impurity concentration is about 10 18 atoms / cc), and a portion with a relatively low impurity concentration is disposed near the gate electrode, and if necessary, partly overlaps with the gate electrode via the insulating film.
The fourth means provides a solution for realizing high drain breakdown voltage and low output conductance.

なお、本発明では、絶縁性基板とは、シリコンなど半導体基板表面にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの絶縁膜を形成した基板、または、石英ガラス、アルミナ等の絶縁物基板、サファイア等の絶縁性結晶基板を言う。半導体薄膜の形成には、半導体基板を絶縁基板に接着した後研磨して薄膜化する方法、半導体基板を絶縁基板に接着した後薄膜になる部分を剥離する方法、サファイア等の結晶基板上にヘテロエピタキシャル成長させる方法、シリコン基板表面へ酸素イオンをイオン注入し、その後の熱処理により酸化膜とその表面にシリコン薄膜を形成するSIMOXと呼ばれる方法、絶縁基板上へCVDを用いて成膜する方法、等を用いる。   In the present invention, the insulating substrate refers to a substrate in which an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the surface of a semiconductor substrate such as silicon, an insulating substrate such as quartz glass or alumina, or an insulating material such as sapphire. Refers to a crystalline substrate. For the formation of a semiconductor thin film, a method in which a semiconductor substrate is bonded to an insulating substrate and then polished to form a thin film, a method in which the semiconductor substrate is bonded to the insulating substrate and then a portion that becomes a thin film is peeled off, and a heterogeneous substrate is formed on a crystal substrate such as sapphire. A method of epitaxial growth, a method called SIMOX in which oxygen ions are ion-implanted into the surface of a silicon substrate and an oxide film and a silicon thin film are formed on the surface by subsequent heat treatment, a method of forming a film on an insulating substrate using CVD, etc. Use.

電界効果トランジスタは部分空乏型、完全空乏型によらず、また半導体薄膜が「真性半導体」に近いものでも、ドレイン・body間の高電界で発生した逆導電型キャリアを逆導電型の第3領域で収集するため、本発明の目的は実現される。   The field effect transistor is not a partial depletion type or a full depletion type, and even if the semiconductor thin film is close to an “intrinsic semiconductor”, a reverse conductivity type third region generated by a high electric field between the drain and the body is used. The object of the present invention is realized.

第1の手段を用いることにより、
回路動作において、bodyコンタクトの電位を外部から供給制御せずとも自動的に出力電圧の極性の切り替わりに追従して最適電位に変化する。したがって、従来のbodyコンタクト電位の制限から開放されて、従来のbodyコンタクト電位に関して正電位、負電位出力可能でかつソース・ドレイン互換の双方向性(bidirectional)のトランジスタを実現することが出来る。
By using the first means,
In the circuit operation, the potential of the body contact automatically changes to the optimum potential following the switching of the polarity of the output voltage without externally controlling the potential of the body contact. Therefore, it is possible to realize a bipolar transistor that can output positive and negative potentials and is compatible with the source and drain with respect to the conventional body contact potential.

従来のH型、T型トランジスタではW方向の長さはドレイン耐圧ないしは出力コンダクタンスから決まる限界があり大きく設計は出来なかった。本発明によればW方向の長さはチップ面積から許される範囲で大きく設計できる。
したがって、トランジスタのon抵抗、ないしは相互コンダクタンスは回路動作に必要な値に設計できる。
In conventional H-type and T-type transistors, the length in the W direction is limited by the drain breakdown voltage or the output conductance, and cannot be designed greatly. According to the present invention, the length in the W direction can be designed to be as large as possible from the chip area.
Therefore, the on-resistance or mutual conductance of the transistor can be designed to a value necessary for circuit operation.

一方、Wの大きいトランジスタを構成する為に従来型のトランジスタを多数併置して結線すると仮定すると、H型のトランジスタを併置することになり、相互配線が複雑になりかつ、耐圧ないしは出力コンダクタンスの大きいトランジスタを得るためには併置する一つのユニットはWを大きく出来ないので、該一つのユニットとなるトランジスタを結線するために必要となる面積は該一つのユニットの面積と同じ程度となる。その結果、本発明の構成のトランジスタは複雑な相互配線が無い分だけレイアウトが簡単となる。   On the other hand, assuming that a large number of conventional transistors are juxtaposed in order to form a transistor with a large W, an H-type transistor is juxtaposed, resulting in a complicated interconnection and a high breakdown voltage or high output conductance. In order to obtain a transistor, one unit that is juxtaposed cannot have a large W, so that the area required to connect the transistors that constitute the one unit is approximately the same as the area of the one unit. As a result, the layout of the transistor according to the present invention is simplified to the extent that there are no complicated interconnections.

また、本発明の構造では、第1の領域と第4の領域の内ソースとして機能しているどちらかの領域は、bodyと順方向にバイアスされる。しかし、ソースからbodyに注入された少数キャリアはフローティング状態の第2の領域に吸収されるので、第2の領域とドレインとなっている領域の間のbodyへ少数キャリアが与える影響は少ない。   In the structure of the present invention, one of the first region and the fourth region functioning as a source is forward-biased with the body. However, since minority carriers injected from the source into the body are absorbed by the second region in the floating state, the minority carriers have little influence on the body between the second region and the drain region.

本発明のトランジスタは第1のゲート電極下のチャネル(長さL1)と第2のゲート電極下のチャネル(長さL2)とが直列に接続された形で動作する為に、単位チャネル幅(W)当たりのon抵抗は(L1+L2)/L1倍または出力電流はL1/(L1+L2)となることを考慮する必要があるが、これらの低下は下記の方法で改善される。   Since the transistor of the present invention operates in such a manner that the channel under the first gate electrode (length L1) and the channel under the second gate electrode (length L2) are connected in series, the unit channel width ( Although it is necessary to consider that the on resistance per W) is (L1 + L2) / L1 times or the output current is L1 / (L1 + L2), these decreases can be improved by the following method.

上記のごとくソースとbodyが順方向バイアスされていると、この部分のチャネルのVthはドレイン側のチャネルより小さくなる。この為にソース側へ直列に接続されているチャネル抵抗はドレイン側に較べて小さくなる。特にゲートバイアスがドレイン側のチャネルのVthに近い値である時は、この現象の影響でドレイン電流の減少が改善される。また、部分空乏形のSOIでかつ、出力電圧が大きいときはソース側のチャネルでの電圧降下はソースbody間ダイオードの順方向電圧にクランプされるので、この場合も出力電流値が改善される。   As described above, when the source and the body are forward-biased, the Vth of the channel in this part becomes smaller than the channel on the drain side. For this reason, the channel resistance connected in series to the source side is smaller than that on the drain side. In particular, when the gate bias is a value close to the Vth of the drain side channel, the effect of this phenomenon improves the drain current reduction. Further, when the output voltage is high when the SOI is a partially depleted SOI, the voltage drop in the source side channel is clamped to the forward voltage of the diode between the source bodies, so that the output current value is also improved in this case.

実際は片極性動作である従来のT型両極性トランジスタの平面図例。An example of a plan view of a conventional T-type bipolar transistor that is actually unipolar operation. 実際は片極性動作である従来のH型両極性トランジスタの平面図例。An example of a plan view of a conventional H-type bipolar transistor that is actually unipolar operation. 従来のソース・タイ型片極性トランジスタの平面図例。The example of a top view of the conventional source tie type unipolar transistor. 従来のもぐり込みボディコンタクトの断面図例。A cross-sectional view of a conventional boring body contact. 本発明の双方向性(bidirectional)トランジスタの実施例の平面図。FIG. 2 is a plan view of an embodiment of a bidirectional transistor of the present invention. 本発明の図5のA-A ’部分を切った断面図。Sectional drawing which cut | disconnected the AA 'part of FIG. 5 of this invention. 本発明の図5のB-B ’部分を切った断面図。Sectional drawing which cut | disconnected the BB 'part of FIG. 5 of this invention. ソース・タイ型トランジスタの出力特性。Output characteristics of source tie transistor. 図8Aのソース・タイ型トランジスタのソースを出力端子とした時の出力特性。Output characteristics when the source of the source-tie transistor in FIG. 8A is used as an output terminal. 本発明の両極性トランジスタの出力特性。Output characteristics of the bipolar transistor of the present invention. 第3領域間距離が100μmのトランジスタの出力特性。Output characteristics of a transistor with a distance between third regions of 100 μm. 第3領域間距離が10μmのトランジスタの出力特性。Output characteristics of a transistor with a distance between the third regions of 10 μm. 最大許容電圧と第3領域間距離との関係を示す実験例。An experimental example showing the relationship between the maximum allowable voltage and the distance between the third regions.

本発明の平面構造例を図5に示す。断面構造例を図6、図7に示す。
図5で、110は第1の導電型の第1の領域、120は第1の導電型の第2の領域、130は逆導電型の第3の領域、140は第1の導電型の第4の領域、401、402は第1及び第2の導電性ゲート電極、412は該第1及び第2の導電性ゲート電極を接続する導電性薄膜で本実施例の場合は前記導電性ゲート電極と同じ材料(例えば多結晶シリコンまたはタングステンシリサイドと多結晶シリコンの2層膜、チタンシリサイドまたはコバルトシリサイドと多結晶シリコンの2層膜)で連続して設けられている。114、144は第1、第4の領域に設けられた不純物濃度の小さい部分で、ゲート電極401、402とゲート絶縁膜を介して一部オーバラップしている。なお、114、144は出力領域となる第1、第4の領域が大きな耐圧を必要としない場合は省略することが出来る。113、123、133、143、403はそれぞれ、第1、第2、第3、第4の領域、ゲート電極へのコンタクトホールで、それぞれの領域と金属薄膜配線511、532、514、504とを接続している。金属薄膜配線532はコンタクトホール123及び133を通して、第2、第3の領域を接続しているが電位は固定されていない。
An example of the planar structure of the present invention is shown in FIG. Examples of cross-sectional structures are shown in FIGS.
In FIG. 5, 110 is a first region of the first conductivity type, 120 is a second region of the first conductivity type, 130 is a third region of the opposite conductivity type, and 140 is a first region of the first conductivity type. 4, 401 and 402 are first and second conductive gate electrodes, and 412 is a conductive thin film connecting the first and second conductive gate electrodes. In this embodiment, the conductive gate electrode (For example, two layers of polycrystalline silicon or tungsten silicide and polycrystalline silicon, two layers of titanium silicide or cobalt silicide and polycrystalline silicon). 114 and 144 are portions of low impurity concentration provided in the first and fourth regions, and partially overlap with the gate electrodes 401 and 402 through the gate insulating film. Note that 114 and 144 can be omitted when the first and fourth regions that are output regions do not require a large breakdown voltage. 113, 123, 133, 143, and 403 are contact holes to the first, second, third, and fourth regions and the gate electrode, respectively. The respective regions and the metal thin film wirings 511, 532, 514, and 504 are connected to each other. Connected. The metal thin film wiring 532 connects the second and third regions through the contact holes 123 and 133, but the potential is not fixed.

図6は本発明の実施例図5のA-A ’部分の断面図、図7は図5のB-B ’部分の断面図である。図中、10は支持基板、100はbody、200はゲート絶縁膜、20は支持基板と半導体薄膜(110(+114)+120+130(図6には示されず)+140(+144)+100)を絶縁する絶縁層、300は素子間を分離するいわゆるフィールド絶縁膜、310は配線と半導体薄膜を絶縁する絶縁層である。チャネルは第1の領域と第2の領域の間のbody表面又は内部、及び第2の領域と第4の領域の間のbodyの表面又は内部に形成され、body上のゲート絶縁膜を介して第1のゲート電極、第2のゲート電極の電位でチャネルの電気抵抗が制御される。図7に示す様にbody100はbodyコンタクト領域130と連続している。bodyコンタクト領域は逆導電型の不純物(例えば硼素)を1019原子/cc以上添加して低抵抗化した半導体領域により形成することが出来るが、bodyコンタクト領域が逆導電型のキャリアを吸収するまたは逆導電型のキャリアのフェルミレベルを制御する機能を果たすことにより本発明の実施が可能であるので、bodyコンタクト領域はbodyの一部に接触した金属、シリサイド薄膜でも良い。
この場合は、第2領域の配線532と共通領域として形成することが出来る。また、bodyとへテロ接合を形成する異種の半導体領域でも良い。
前記第3の領域(ここではbodyコンタクト領域と別称されている)が前記第2の領域と接触しており、前記第2の領域が前記接触部分近傍で1019原子/cc以上の不純物濃度を有することにより前記第2の領域と第3の領域は低抵抗接合を形成する。第2の半導体領域は下記例のように通常、ピーク値〜1020原子/cm3の程度であるのでこの条件は満足する。第3の領域が半導体領域であるときは1019原子/cc以上の不純物が添加されている場合、第3の領域が金属、シリサイド薄膜である場合のいずれでも上記の条件で低抵抗接合が形成される。
6 is a cross-sectional view of the AA ′ portion of FIG. 5 according to the embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the BB ′ portion of FIG. In the figure, 10 is a supporting substrate, 100 is a body, 200 is a gate insulating film, 20 is an insulating layer that insulates the supporting substrate and a semiconductor thin film (110 (+114) +120 +130 (not shown in FIG. 6) +140 (+144) +100). , 300 is a so-called field insulating film that separates the elements, and 310 is an insulating layer that insulates the wiring from the semiconductor thin film. The channel is formed on the surface or inside of the body between the first region and the second region, and on the surface or inside of the body between the second region and the fourth region, via the gate insulating film on the body. The electric resistance of the channel is controlled by the potential of the first gate electrode and the second gate electrode. As shown in FIG. 7, the body 100 is continuous with the body contact region 130. The body contact region can be formed of a semiconductor region whose resistance is reduced by adding 10 19 atoms / cc or more of a reverse conductivity type impurity (for example, boron), but the body contact region absorbs a reverse conductivity type carrier or Since the present invention can be implemented by fulfilling the function of controlling the Fermi level of the reverse conductivity type carrier, the body contact region may be a metal or silicide thin film in contact with a part of the body.
In this case, it can be formed as a common region with the wiring 532 in the second region. Further, it may be a heterogeneous semiconductor region that forms a heterojunction with the body.
The third region (herein referred to as body contact region) is in contact with the second region, and the second region has an impurity concentration of 10 19 atoms / cc or more in the vicinity of the contact portion. Thus, the second region and the third region form a low resistance junction. Since the second semiconductor region usually has a peak value of about 10 20 atoms / cm 3 as in the following example, this condition is satisfied. When the third region is a semiconductor region, a low resistance junction is formed under the above conditions when an impurity of 10 19 atoms / cc or more is added and the third region is a metal or silicide thin film. Is done.

bodyは逆導電型でも真性形でも第1の導電型でもよい。第1の導電型の場合はエンハンスメント型のトランジスタを得るためには、ゲート電圧0Vのときbody表面から裏面に至るまでキャリアが空乏していることが望ましい。
第3の領域のゲート幅方向の寸法はリソグラフィ技術で可能な最小寸法で良い。
第2の領域へのコンタクトホールと第3の領域へのコンタクトホールとは別々に設ける必要はなく、第2の領域と第3の領域の境界を含む部分へ共通のコンタクトホールを設けてもよい。
The body may be the reverse conductivity type, the intrinsic type, or the first conductivity type. In the case of the first conductivity type, in order to obtain an enhancement type transistor, it is desirable that the carrier is depleted from the body surface to the back surface when the gate voltage is 0V.
The dimension of the third region in the gate width direction may be the minimum dimension that can be achieved by lithography.
The contact hole to the second region and the contact hole to the third region do not need to be provided separately, and a common contact hole may be provided to a portion including the boundary between the second region and the third region. .

本発明の実施例のトランジスタの電気特性を図3に示すソース・タイ構造のトランジスタと比較する。測定に用いたトランジスタの構造・材料パラメータは下記の通り。トランジスタのbody、第1、第2、第3、第4の領域、第2の領域のチャネル幅方向の寸法w2は同じ寸法、ないしは同じ不純物濃度を用いた。
body:厚さ=400nm、導電型=p型シリコン、不純物濃度=1016原子/cm3
ゲート:n型ポリシリコン、ゲート長:L1=10、L2=5μm
ゲート酸化膜厚=30nm、絶縁層20の厚さ=400nm
第1、第2、第4領域の不純物濃度:ピーク値〜1020原子/cm3
第3領域の不純物濃度:ピーク値〜5×1019原子/cm3
第3領域の長さ:3μm
第1、4の領域の不純物濃度の薄い領域の不純物濃度:2.5×1017原子/cm3、長さ:2μm
w2=25μm
図8A及び図8Bは従来のソース・タイ構造のトランジスタの出力特性を示す。図8Aは第1の領域をドレイン、第2の領域をソースとした場合で、図8Bは第2の領域をドレイン、第1の領域をソースとした場合である。図8Bで示される出力特性では、出力電圧が約1Vを超えると、出力電流が通常のMOSトランジスタのような飽和電流特性を示さず、出力電圧の増加にしたがって増加することが示されている。この実測特性からソース・タイ構造のトランジスタは第2の領域をドレインとすると殆ど耐圧が無くなってしまうことが判る。
The electric characteristics of the transistor of the embodiment of the present invention are compared with those of the source-tie transistor shown in FIG. The transistor structure and material parameters used in the measurement are as follows. The transistor body, first, second, third, and fourth regions, and the second region have the same dimension w2 in the channel width direction or the same impurity concentration.
body: Thickness = 400 nm, conductivity type = p-type silicon, impurity concentration = 10 16 atoms / cm 3
Gate: n-type polysilicon, gate length: L1 = 10, L2 = 5μm
Gate oxide thickness = 30nm, insulation layer 20 thickness = 400nm
Impurity concentrations in the first, second and fourth regions: peak value to 10 20 atoms / cm 3
Impurity concentration in the third region: peak value to 5 × 10 19 atoms / cm 3
Length of the third area: 3μm
Impurity concentration of the lightly doped region of the first and fourth regions: 2.5 × 10 17 atoms / cm 3 , length: 2 μm
w2 = 25μm
8A and 8B show the output characteristics of a conventional source-tie transistor. 8A shows a case where the first region is a drain and the second region is a source, and FIG. 8B shows a case where the second region is a drain and the first region is a source. The output characteristics shown in FIG. 8B indicate that when the output voltage exceeds about 1 V, the output current does not exhibit saturation current characteristics as in a normal MOS transistor, but increases as the output voltage increases. From this measured characteristic, it can be seen that the withstand voltage of the source-tie transistor is almost lost when the second region is the drain.

一方、図9は本発明の図5の構造のトランジスタの出力特性である。この出力特性は第1の領域をドレインとし第4の領域をソースとした時のものであるが、その逆の接続をした時とで出力特性は殆ど変わらない。図8Aと比較すると、ゲート電圧の大きい部分では出力電流はチャネル長増加分程度(L1/(L1+L2))電流が減少している。ゲート電圧がゲート閾値電圧に近い電圧範囲では出力電流の減少は改善されている。   On the other hand, FIG. 9 shows output characteristics of the transistor having the structure of FIG. This output characteristic is the one when the first region is the drain and the fourth region is the source, but the output characteristic is almost the same when the reverse connection is made. Compared with FIG. 8A, the output current is reduced by about the increase in channel length (L1 / (L1 + L2)) in the portion where the gate voltage is large. In the voltage range where the gate voltage is close to the gate threshold voltage, the decrease in output current is improved.

上記トランジスタの構造・材料パラメータの内、ゲート長を2μmとし、合計のチャネル幅は100μmとし、w2のみを変化させたトランジスタの出力電流−出力電圧特性を調べた。w2=100μmの特性を図10に、w2=10μmの特性を図11に示す。ゲート電圧一定の下に出力電圧を増加していった時、出力コンダクタンスdIout/dVoutが増加してトランジスタのチャネルコンダクタンスと等しくなる出力電圧を出力電圧の最大許容電圧とすると、図12のようになる。w2=100μmの時は上述のキンク効果のため大幅に最大許容電圧が低下している。キンク効果そのものは出力電圧4V+ΔVの電圧で観測されているので、w2=100μmでは最大許容電圧は5.4Vと改善されていることが判るが、w2がチャネル長(約1.5μm)の50倍のw2=75μmではキンク効果がさらに軽減され、最大許容電圧は下記の原因による影響が大きくなる。この条件は、第3領域を2つの第2領域の間に設けた構造の時は、チャネル長の25倍、75/2=38μmの第2領域の幅に相当する。   Among the transistor structure and material parameters, the output current-output voltage characteristics of a transistor having a gate length of 2 μm, a total channel width of 100 μm, and changing only w2 were examined. The characteristic of w2 = 100 μm is shown in FIG. 10, and the characteristic of w2 = 10 μm is shown in FIG. When the output voltage is increased under a constant gate voltage, the output conductance dIout / dVout increases and the output voltage that becomes equal to the channel conductance of the transistor is the maximum allowable voltage of the output voltage, as shown in FIG. . When w2 = 100μm, the maximum allowable voltage is greatly reduced due to the kink effect described above. Since the kink effect itself is observed at an output voltage of 4V + ΔV, it can be seen that the maximum allowable voltage is improved to 5.4V at w2 = 100μm, but w2 is w2 which is 50 times the channel length (about 1.5μm). = 75μm further reduces the kink effect, and the maximum allowable voltage is greatly influenced by the following causes. This condition corresponds to a width of the second region of 25 times the channel length and 75/2 = 38 μm when the third region is provided between the two second regions.

キンク効果が軽減された次には、ドレイン−body接合でのキャリア増倍により発生した少数キャリアが第3の領域へどのくらい吸収されるかが最大許容電圧を決めている原因となる。この原因に対しては、w2をチャネル長の10倍以下とすると最大許容電圧の大幅な改善が得られることがわかった。   Next to the reduction of the kink effect, the maximum allowable voltage is determined by how much minority carriers generated by carrier multiplication at the drain-body junction are absorbed into the third region. For this reason, it was found that if w2 is 10 times or less the channel length, the maximum allowable voltage can be greatly improved.

本発明の構造によれば、第3の領域を複数個設けることにより、複数の第3領域間の距離w2を小さくて、上記の発生した逆極性の少数キャリアを効率よく吸収することが出来る。この効果により上記の実施例の様に出力電圧の最大許容電圧の増加を実現することができる。これと同じ効果を従来の両極性のトランジスタで実現する為にはH型構造とし、上記の例ではチャネル幅をチャネル長の約10倍以下にする必要があり、結局H構造のオーバヘッド面積が無視できなくなり、この単位構造を繰り返して必要な電流容量を実現することになる。この結果、面積もほぼ同様となり、各単位H構造のボディコンタクトへの配線が錯綜する分だけ不利となる。   According to the structure of the present invention, by providing a plurality of third regions, it is possible to reduce the distance w2 between the plurality of third regions and efficiently absorb the generated minority carriers of the opposite polarity. Due to this effect, an increase in the maximum allowable voltage of the output voltage can be realized as in the above embodiment. In order to realize the same effect with a conventional bipolar transistor, the H-type structure is used. In the above example, the channel width needs to be about 10 times the channel length or less, and the overhead area of the H structure is ignored. It becomes impossible to realize the necessary current capacity by repeating this unit structure. As a result, the areas are almost the same, which is disadvantageous because the wiring to the body contacts of each unit H structure is complicated.

回路応用で更に有用な本発明の効果は、従来のボディ電位に関して正負両電位での動作が可能なトランジスタが提供されることである。   An advantage of the present invention that is more useful in circuit applications is that a transistor capable of operating at both positive and negative potentials with respect to conventional body potentials is provided.

10 支持基板
100 body
110 第1の領域
120 第2の領域
130 第3の領域
140 第4の領域
200 ゲート絶縁膜
300 フィールド絶縁膜
532 金属薄膜配線
10 Support substrate 100 body
110 1st area | region 120 2nd area | region 130 3rd area | region 140 4th area | region 200 Gate insulating film 300 Field insulating film 532 Metal thin film wiring

Claims (14)

絶縁性基板と、
該絶縁性基板上に設けられた半導体薄膜と、
該半導体薄膜上に設けられたゲート絶縁膜と、
該半導体薄膜表面上に該ゲート絶縁膜を介して設けられた、長さと幅を有する第1のゲート電極と、
該半導体薄膜表面上または表面内に設けられかつ該第1のゲート電極の平面からみて長さ方向の両側に設けられた第1の導電型の第1の領域と第1の導電型の第2の領域と、
前記第1のゲート電極のゲート幅方向に前記第2の領域と並置された第1の導電型と逆導電型の第3の領域と、
該第2の領域および該第3の領域とへともに接続された導電性薄膜と、
該半導体薄膜表面上に前記第2の領域に沿って該ゲート絶縁膜を介して設けられた、長さと幅を有する第2のゲート電極と、
該半導体薄膜の上または表面内に該第2のゲート電極に関して前記第2の領域と反対側に設けられた第1導電型の第4領域とから構成され、
回路動作に応じて前記第1の領域または第4の領域を出力領域とすることを特徴とする絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ。
An insulating substrate;
A semiconductor thin film provided on the insulating substrate;
A gate insulating film provided on the semiconductor thin film;
A first gate electrode having a length and a width provided on the surface of the semiconductor thin film via the gate insulating film;
A first region of the first conductivity type and a second region of the first conductivity type provided on or in the surface of the semiconductor thin film and provided on both sides in the length direction when viewed from the plane of the first gate electrode Area of
A third region of a first conductivity type and a reverse conductivity type juxtaposed with the second region in the gate width direction of the first gate electrode;
A conductive thin film connected together to the second region and the third region;
A second gate electrode having a length and a width provided on the surface of the semiconductor thin film through the gate insulating film along the second region;
A fourth region of the first conductivity type provided on the semiconductor thin film or in the surface thereof on the opposite side of the second region with respect to the second gate electrode;
A field effect transistor formed over an insulating substrate, wherein the first region or the fourth region is used as an output region in accordance with a circuit operation.
前記第3の領域は、前記半導体薄膜と一部接触したシリサイドあるいは金属薄膜であることを特徴とする請求項1記載の絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ。   2. The field effect transistor formed on an insulating substrate according to claim 1, wherein the third region is a silicide or metal thin film partially in contact with the semiconductor thin film. 絶縁性基板と、
該絶縁性基板上に設けられた半導体薄膜と、
該半導体薄膜上に設けられたゲート絶縁膜と、
該半導体薄膜表面上に該ゲート絶縁膜を介して設けられた、長さと幅を有する第1のゲート電極と、
該半導体薄膜表面上または表面内に設けられかつ該第1のゲート電極の平面からみて長さ方向の両側に設けられた第1の導電型の第1の領域と第1の導電型の第2の領域と、
前記第1のゲート電極のゲート幅方向に前記第2の領域と並置された、第1の導電型と逆導電型を有し、前記第2の領域とは低抵抗の接合を形成して接触している第3の領域と、
該半導体薄膜表面上に前記第2の領域に沿って該ゲート絶縁膜を介して設けられた、長さと幅を有する第2のゲート電極と、
該半導体薄膜の上または表面内に該第2のゲート電極に関して前記第2の領域と反対側に設けられた第1導電型の第4領域とから構成され、
前記第3の領域へある定められたバイアス電位を加えることなしに、双方向性(bidirectional)の回路動作に応じて前記第1の領域または第4の領域が出力領域となることを特徴とする絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ。
An insulating substrate;
A semiconductor thin film provided on the insulating substrate;
A gate insulating film provided on the semiconductor thin film;
A first gate electrode having a length and a width provided on the surface of the semiconductor thin film via the gate insulating film;
A first region of the first conductivity type and a second region of the first conductivity type provided on or in the surface of the semiconductor thin film and provided on both sides in the length direction when viewed from the plane of the first gate electrode Area of
The first gate electrode has a first conductivity type and an opposite conductivity type juxtaposed with the second region in the gate width direction of the first gate electrode, and is in contact with the second region by forming a low-resistance junction. A third region, and
A second gate electrode having a length and a width provided on the surface of the semiconductor thin film through the gate insulating film along the second region;
A fourth region of the first conductivity type provided on the semiconductor thin film or in the surface thereof on the opposite side of the second region with respect to the second gate electrode;
The first region or the fourth region is an output region according to a bidirectional circuit operation without applying a predetermined bias potential to the third region. A field effect transistor formed on an insulating substrate.
前記第2の領域および前記第3の領域はそれぞれ1019原子/cc以上の不純物濃度を有することを特徴とする請求項3記載の絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ。 4. The field effect transistor formed on an insulating substrate according to claim 3, wherein each of the second region and the third region has an impurity concentration of 10 19 atoms / cc or more. 前記第3の領域は、前記第2の領域と一部接触しているシリサイドあるいは金属薄膜であり、前記第2の領域は前記接合の近傍で1019原子/cc以上の不純物濃度を有することを特徴とする請求項3記載の絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ。 The third region is a silicide or metal thin film partially in contact with the second region, and the second region has an impurity concentration of 10 19 atoms / cc or more in the vicinity of the junction. A field effect transistor formed on an insulating substrate according to claim 3. 前記第2領域は複数領域からなり、該第3の領域を該複数の第2の領域によりゲート幅方向に挟む様に配置されたことを特徴とする請求項1あるいは3記載の絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ。   4. The insulating substrate according to claim 1, wherein the second region includes a plurality of regions, and the third region is disposed so as to be sandwiched between the plurality of second regions in the gate width direction. Field effect transistor formed in 前記第3の領域は複数領域からなり、該第2の領域を該複数の第3の領域によりゲート幅方向に挟む様に配置されたことを特徴とする請求項1あるいは3記載の絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ。   4. The insulating substrate according to claim 1, wherein the third region is composed of a plurality of regions, and the second region is disposed so as to be sandwiched between the plurality of third regions in the gate width direction. Field effect transistor formed on top. 第3の領域間の距離がチャネル長の50倍以内であることを特徴とする請求項6記載の絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ。   7. The field effect transistor formed on an insulating substrate according to claim 6, wherein the distance between the third regions is within 50 times the channel length. 第3の領域間の距離がチャネル長の10倍以内であることを特徴とする請求項6記載の絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ。   7. The field effect transistor formed on an insulating substrate according to claim 6, wherein the distance between the third regions is within 10 times the channel length. 第1及び第4の領域は不純物濃度の相対的に薄い部分と濃い部分を有し、該相対的に薄い部分は該相対的に濃い部分より第1ないしは第2のゲート電極へ近く位置することを特徴とする請求項1あるいは3記載の絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ。   The first and fourth regions have a relatively thin portion and a dark portion having a relatively low impurity concentration, and the relatively thin portion is located closer to the first or second gate electrode than the relatively dark portion. A field effect transistor formed on an insulating substrate according to claim 1 or 3. 前記絶縁性基板はガラス、サファイアおよびセラミックのうちのひとつを含む絶縁材料からなることを特徴とする請求項1あるいは3記載の絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ。   4. The field effect transistor formed on an insulating substrate according to claim 1, wherein the insulating substrate is made of an insulating material including one of glass, sapphire, and ceramic. 前記絶縁性基板はシリコン基板上に絶縁膜を形成したことを特徴とする請求項1あるいは3記載の絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ。   4. The field effect transistor formed on an insulating substrate according to claim 1, wherein the insulating substrate is formed by forming an insulating film on a silicon substrate. 絶縁性基板と、
該絶縁性基板上に設けられた半導体薄膜と、
該半導体薄膜上に設けられたゲート絶縁膜と、
該半導体薄膜表面上に該ゲート絶縁膜を介して設けられた、長さと幅を有する第1のゲート電極と、
該半導体薄膜表面上または表面内に設けられかつ該第1のゲート電極の平面からみて長さ方向の両側に設けられた第1の導電型の第1の領域と第1の導電型の第2の領域と、
前記第1のゲート電極のゲート幅方向に前記第2の領域と並置された第1の導電型と逆導電型の第3の領域と、
該第2の領域および該第3の領域とへともに接続された導電性薄膜と、
該半導体薄膜表面上に前記第2の領域に沿って該ゲート絶縁膜を介して設けられた、長さと幅を有する第2のゲート電極と、
該半導体薄膜の上または表面内に該第2のゲート電極に関して前記第2の領域と反対側に設けられた第1導電型の第4領域とから構成され、
前記第3の領域へある定められたバイアス電位を加えることなしに、双方向性の回路動作に応じて前記第1の領域または第4の領域が出力領域となることを特徴とする絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ。
An insulating substrate;
A semiconductor thin film provided on the insulating substrate;
A gate insulating film provided on the semiconductor thin film;
A first gate electrode having a length and a width provided on the surface of the semiconductor thin film via the gate insulating film;
A first region of the first conductivity type and a second region of the first conductivity type provided on or in the surface of the semiconductor thin film and provided on both sides in the length direction when viewed from the plane of the first gate electrode Area of
A third region of a first conductivity type and a reverse conductivity type juxtaposed with the second region in the gate width direction of the first gate electrode;
A conductive thin film connected together to the second region and the third region;
A second gate electrode having a length and a width provided on the surface of the semiconductor thin film through the gate insulating film along the second region;
A fourth region of the first conductivity type provided on the semiconductor thin film or in the surface thereof on the opposite side of the second region with respect to the second gate electrode;
An insulating substrate characterized in that the first region or the fourth region becomes an output region in accordance with bidirectional circuit operation without applying a predetermined bias potential to the third region. Field effect transistor formed on top.
第2の領域の幅がチャネル長の25倍以内であることを特徴とする請求項3あるいは13記載の絶縁性基板上に形成された電界効果トランジスタ。   14. The field effect transistor formed on an insulating substrate according to claim 3, wherein the width of the second region is within 25 times the channel length.
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