JPH088359B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH088359B2
JPH088359B2 JP4343983A JP34398392A JPH088359B2 JP H088359 B2 JPH088359 B2 JP H088359B2 JP 4343983 A JP4343983 A JP 4343983A JP 34398392 A JP34398392 A JP 34398392A JP H088359 B2 JPH088359 B2 JP H088359B2
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JP
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semiconductor
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semiconductor substrate
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JP4343983A
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哲生 山田
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、所謂1/f雑音の低
減を図り、例えばソースホロア回路の負荷素子として好
適な半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近の半導体装置にあっては、ゲート絶
縁膜に酸化膜を用いたMOS構造あるいは窒化膜を用い
たMNS構造のMIS型トランジスタを半導体基板に形
成して回路を構成したものがそのほとんどである。
【0003】図6は所謂デプレッション型のNチャンネ
ルMIS型トランジスタの構造を示す概略の断面図であ
る。同図において、151はp型の半導体基板であり、
この半導体基板151には所定間隔だけ離れて一対のn
+ 型の領域が形成され、デプレッション型のNチャンネ
ルMIS型トランジスタ(以下「DEPトランジスタ」
と呼ぶ。)169のソース領域153及びドレイン領域
157を構成しており、ソース領域153及びドレイン
領域157にはそれぞれソース端子159、ドレイン端
子165が設けられている。さらに、半導体基板151
の表面には絶縁膜167が形成され、ソース領域153
とドレイン領域157との間の絶縁膜167の上にはゲ
ート電極163が形成され、このゲート電極163には
ゲート端子161が設けられている。また155は、ソ
ース領域153からドレイン領域157へ流れる電流キ
ャリアの通路としてn型のチャンネル領域となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
MIS型トランジスタの構造においては、チャンネル領
域155となる半導体基板151の表面には電荷の発生
及び再結合に関与する離散的なエネルギー準位が多数存
在する。そして、チャンネル領域155を流れる電流キ
ャリアの一部は、チャンネル領域155の表面に接して
流れるために、チャンネル領域155の表面においては
電荷の発生及び再結合に起因する電流のじょう乱が起こ
り、所謂1/f雑音等が発生する。
【0005】図7は、図6に示したDEPトランジスタ
169をソースホロア回路の負荷素子に適用した場合の
回路図を示すものである。同図において、171は所謂
エンハンスメント型のNチャンネルMIS型トランジス
タ(以下「ENHトランジスタ」と呼ぶ。)であり、こ
のENHトランジスタ171のドレイン端子173は電
圧源179に接続され、ソース端子177はソースホロ
ア回路の出力端子181に接続されており、また、ゲー
ト端子175には入力信号が与えられる。169は前述
したDEPトランジスタであり、このDPEトランジス
タ169のドレイン端子165は出力端子181に接続
され、ソース端子159及びゲート端子161はともに
接地されている。
【0006】したがって、このような構成のソースホロ
ア回路にあっては、前述したように1/f雑音を有する
MIS型トランジスタを負荷素子に用いたので、ゲート
端子161に与えられる入力信号を高いS/N比をもっ
て増幅することは困難になるという不具合が生じる。
【0007】この発明は、上記に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、所謂1/f雑音を低減し
て、S/N比の向上を図った半導体装置を提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の特徴は、図1に示すように、接地電位に接
続された第1導電型半導体基体101と、半導体基体1
01の表面の一部に形成された第2導電型高不純物密度
の第1の半導体領域103および第2の半導体領域10
5と、半導体基体101の表面の第1および第2の半導
体領域の間に、第1および第2の半導体領域にそれぞれ
接して形成された半導体基体101と同程度の不純物密
度で第2導電型の第3の半導体領域107と、半導体基
体101の表面において、第1および第2の半導体領域
が形成されている領域を除いて、第3の半導体領域より
も浅く形成された第1導電型高不純物密度の第4の半導
体領域109とを少なく共具備し、第一の半導体領域1
03を接地電位とし、第2の半導体領域105を所定の
電位にすべく電圧源111に接続した出力負荷用素子で
あることを特徴とする。第1導電型と第2導電型とは互
いに反対導電型であり、半導体基体101と第4の半導
体領域109とは同一導電型であるので電気的に接続さ
れている。MOSトランジスタの構造と対応させて便宜
上、第1の半導体領域103を「ソース領域」、第2の
半導体領域105を「ドレイン領域」、第3の半導体領
域107を「チャンネル領域」と呼ぶことにするが、こ
の半導体装置はMOSトランジスタではなく、抵抗素子
である。したがって、MOSトランジスタとは異なり、
ゲート酸化膜やゲート電極は具備していないことを特徴
とする。半導体基体101の不純物密度は、通常のMO
Sトランジスタのプロセスに用いられる不純物密度、た
とえば5×1016〜1×1017cm3 程度でよく、また、
第3の半導体領域107の不純物密度もこれと同程度で
よい。このような不純物密度に選んでおけば、図5に示
したようなソースホロア回路131の負荷として、図1
の構造が容易に同一チップ上に集積化できる。
【0009】
【作用】この発明によれば、チャンネル領域と絶縁膜と
の界面に電流キャリアと反対の導電型のキャリアを配備
するようにしたので、電流キャリアは半導体基板表面に
触れることなくソース領域とドレイン領域間を流れて、
半導体基板表面に多数存在するエネルギー準位による電
流キャリアのじょう乱を防止することができる。その結
果、電流キャリアとエネルギー準位との相互作用に起因
する1/f雑音を大幅に減少することが可能となり、高
いS/N比が要求される例えば固体撮像装置の出力負荷
回路素子として好適である。
【0010】
【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。
【0011】図1はこの発明の一実施例に係る半導体装
置の構造を示す概略の断面図であり、図2は図1の平面
図である。図1において、101はp型の半導体基板
(以下「基板」と呼ぶ。)であり、この基板101は接
地されている。また、この基板101には所定間隔だけ
離れて一対のn+ 型の領域103,105が形成され
(以下103を「ソース領域」、105を「ドレイン領
域」と呼ぶ。)、ソース領域103は接地され電流キャ
リアを供給する領域をなし、ドレイン領域105は電圧
源111に接続され電流キャリアを流出する領域をな
し、107はソース領域103からドレイン領域105
へ流れる電流キャリアの通路としてn型のチャンネル領
域となる。さらに、第8図の斜線で示す部分において、
高濃度で電流キャリアと反対の導電型、即ちp+ 型の不
純物層109が、基板101の表面から内部へ向って所
定の深さで形成され基板101に接合されている。した
がって、チャンネル領域107の表面の電位は基板電位
と同じになり、チャンネル領域107の表面は正孔で満
たされることになる。
【0012】図3は、ソース領域103からチャンネル
領域107を介してドレイン領域105へ流れる電子の
流路に沿った電位分布を示すもので、113はソース領
域103のソース電位、115はチャンネル領域107
のチャンネル電位、117はドレイン領域105のドレ
イン電位をあらわし、斜線で示す部分は電子の存在をあ
らわすものである。すなわち、ソース領域103を接地
してドレイン領域105に正の電圧を供給することによ
り、電流がドレイン領域105からチャンネル領域10
7を介してソース領域103に流れることにより、チャ
ンネル電位115はドレイン領域105からソース領域
103へとチャンネル領域107に沿って降下する。
【0013】図4は、図1に示した点線の矢印127に
沿ったポテンシャルバンドを示すものである。同図にお
いて、上述したようにp+ 型の不純物層109が基板1
01と同電位(接地電位)となっているために、正孔で
満たされた表面層119がp+ 型の不純物層109内に
形成される。そのために、伝導帯の電位123及び価電
子帯の電位125は、p+ 型の不純物層109からチャ
ンネル領域107に向って高くなり、チャンネル領域1
07内で平衡状態となり、n型のチャンネル領域107
とp型の基板101とのpn接合により、チャンネル領
域107から基板101に向って低くなり平衡状態とな
る。
【0014】したがって、チャンネル領域107内を流
れる電子はチャンネル領域107の表面から遠ざけら
れ、実質的にチャンネル領域107は狭められることに
なり、121があらたなチャンネル領域となる。その結
果、電子はチャンネル領域107の表面に触れることな
くチャンネル領域121を流れることになり、チャンネ
ル領域107の表面に多数存在するエネルギー準位によ
る電流のじょう乱は起こらないことになる。
【0015】図5は、上述した半導体装置を、並列接続
された抵抗143と電流源145とに等価的に置き換
え、例えばソースホロア回路131の負荷に適用した場
合の回路図である。同図において、133は所謂埋込み
チャンネル型のn型MOSトランジスタ(以下「MOS
トランジスタ」と呼ぶ。)であり、このMOSトランジ
スタ133のドレイン端子135は電圧源141に接続
され、ソース端子139はソースホロア回路131の出
力端子147に接続されており、ゲート端子137には
入力信号が与えられる。また、電流源145の電流が流
れ出す端子は出力端子147に接続され、もう一方の端
子は接地されており、さらに電流源145には抵抗14
3が並列に接続されている。
【0016】このような回路構成において、前述した半
導体装置のチャンネル電位に対してソースホロア回路1
31の出力端子147の電位を高く設定することによ
り、並列接続された抵抗143と電流源145はソース
ホロア回路131の1/f雑音を低減した低電流源負荷
として動作することになる。その結果、入力信号を正確
に増幅することが可能となり、ソースホロア回路のS/
N比の改善を図ることができる。
【0017】尚、上記の実施例においては不純物層10
9をソース領域103、ドレイン領域105と離して形
成したが、不純物層109をソース領域103、ドレイ
ン領域105と接続するように形成してもよい。
【0018】
【発明の効果】この発明によれば、チャンネル領域と絶
縁膜との界面に電流キャリアと反対の導電型のキャリア
を配備するようにしたので、電流キャリアは半導体基板
表面に触れることなくソース領域とドレイン領域間を流
れて、半導体基板表面に多数存在するエネルギー準位に
よる電流キャリアのじょう乱を防止することができる。
その結果、電流キャリアとエネルギー準位との相互作用
に起因する1/f雑音を大幅に減少することが可能とな
り、高いS/N比が要求される例えば固体撮像装置の出
力負荷回路素子として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る半導体装置の構造を
示す概略の断面図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】図1に示した半導体装置の電位分布図である。
【図4】図1に示した半導体装置のポテンシャルバンド
図である。
【図5】図1の半導体装置をソースホロア回路の負荷に
適用した場合の回路図である。
【図6】MIS型半導体装置の一従来例を示す構造断面
図である。
【図7】図6に示した半導体装置をソースホロア回路の
負荷に適用した場合の回路図である。
【符号の説明】
101 半導体基板 103 ソース領域 105 ドレイン領域 107 チャンネル領域 109 不純物層 119 表面層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接地電位に接続された第1導電型半導体
    基体と、該半導体基体の表面の一部に形成された第2導
    電型高不純物密度の第1および第2の半導体領域と、該
    半導体基体の表面の該第1および第2の半導体領域の間
    に、該第1および第2の半導体領域にそれぞれ接して形
    成された該半導体基体と同程度の不純物密度で第2導電
    型の第3の半導体領域と、該半導体基体の表面におい
    て、該第1および第2の半導体領域が形成されている領
    域を除いて、該第3の半導体領域よりも浅く形成された
    第1導電型高不純物密度の第4の半導体領域を少なく共
    具備し、該第一の半導体領域を接地電位に接続し、該第
    2の半導体領域に所定の電位を印加した出力負荷用素子
    であることを特徴とする半導体装置。
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JP2006086549A (ja) * 2005-12-12 2006-03-30 Nissan Motor Co Ltd 電界効果トランジスタ及びその製造方法
JP2006086548A (ja) * 2005-12-12 2006-03-30 Nissan Motor Co Ltd 電界効果トランジスタ

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