JPS6329419B2 - - Google Patents

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JPS6329419B2
JPS6329419B2 JP53091336A JP9133678A JPS6329419B2 JP S6329419 B2 JPS6329419 B2 JP S6329419B2 JP 53091336 A JP53091336 A JP 53091336A JP 9133678 A JP9133678 A JP 9133678A JP S6329419 B2 JPS6329419 B2 JP S6329419B2
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JP
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region
gate
drain
conductivity type
electrode
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JPS5452479A (en
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Junichi Nishizawa
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はバイポーラモード静電誘導トランジス
タの新規な構造に関し、特にチヤンネル長を短く
出来、しかもノーマリ・オフ型が容易な構造に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel structure of a bipolar mode static induction transistor, and particularly to a structure that can shorten the channel length and can be easily configured as a normally-off type transistor.

従来の電界効果トランジスタは、接合型、MIS
型のいずれにおいても、ドレイン電流がドレイン
電圧の増加に対して次第に飽和する飽和型の電
流・電圧特性を示す。
Traditional field effect transistors are junction type, MIS
In either type, the drain current exhibits saturation type current-voltage characteristics where the drain current gradually saturates as the drain voltage increases.

一方、ドレイン電流がドレイン電圧の増加と共
に増加し続ける静電誘導電界効果トランジスタ
(以後SITと称す)が発明され(特許第968336号
(特公昭52−6076号)「電界効果トランジスタ」、
特許第968337号(特公昭52−17720号)「電界効果
トランジスタ」)、SITは電界効果トランジスタ
(以後FETと称す)に対して大電力、高耐圧、大
電流、低歪、低雑音低消費電力、高速度動作等い
ずれの面においても優れており、その温度特性を
も含めて、従来のバイポーラトランジスタ、電界
効果トランジスタに比べて、優れた面の極めて多
いトランジスタである。個別素子として、又集積
回路用素子としてその優秀さは既に実証され、各
方面に新たな応用分野を切り開いている。
On the other hand, a static induction field effect transistor (hereinafter referred to as SIT), whose drain current continues to increase as the drain voltage increases, was invented (Patent No. 968336 (Special Publication No. 52-6076), ``Field Effect Transistor'',
Patent No. 968337 (Special Publication No. 52-17720) "Field Effect Transistor"), SIT is a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) that has high power, high withstand voltage, large current, low distortion, low noise, and low power consumption. It is excellent in all aspects such as high-speed operation, and has many advantages over conventional bipolar transistors and field effect transistors, including its temperature characteristics. Its excellence as an individual element and as an element for integrated circuits has already been demonstrated, and it is opening up new fields of application in various fields.

SITは高入力インピーダンスであることから次
段との直結が行なえ、しかも駆動電力を要しない
こと低出力インピーダンス、低雑音であることか
ら論理電圧振幅を非常に小さくできることのため
に、消費電力を十分小さくできて、かつ集積度を
きわめて高くできる。更に変換コンダクタンスが
大きいことから、次段の駆動能力が大きく、フア
ンアウト数を多く取れること、チヤンネルを高抵
抗領域とすることから各電極間容量が小さく、し
かも殆んど少数キヤリア蓄積効果を持たないこと
から高速の動作が行えるなどの特徴を有している
のでSITは特に集積回路に用いるのに適してい
る。SITは接合型ゲートでも可能であり、MOS
型ゲートでも可能であることは周知(特開昭48−
24682号公報参照)である。論理ゲートを構成す
るためにはゲートにバイアスを加えない状態で電
流の流れないノーマリ・オフ型SITが適してい
る。ノーマリ・オフ型SITはチヤンネル幅WG
狭くし、チヤンネルの不純物密度を低くすること
によつて、ゲートに順方向電圧が加わつて始めて
電流が流れるという高速度スイツチング動作が可
能で、バイポーラ・モードSITとも呼ばれる。し
かしながら、pn接合を用いたバイポーラ・モー
ドSITはゲートを順バイアスをした時にわずかな
がら少数キヤリアの注入があり、この少数キヤリ
アの蓄積効果が高速動作を困難にしている。この
欠点を克服するのにはMOSゲートを用いたバイ
ポーラ・モードSITにすれば全く少数キヤリアの
無い、真の静電誘導効果によるSITが実現出来る
のであり、第1図にその例を示す。より高速動作
するためにはソース・ドレイン間距離lSDを短く
すれば良く、このためには第1図に示した縦型構
造MOS−SITが適している。第1図で、n+領域
11,13がそれぞれソース、ドレイン領域で、
p領域32がチヤンネル領域、11′,15はそ
れぞれソース電極、ゲート電極、16は絶縁膜で
ある。超高速度のピコ秒程度のスイツチングのた
めにはソース・ドレイン間距離lSDは0.1ミクロン
程度にする必要があるが、ノーマリー・オフとす
るためにはp領域の不純物密度を高くし、ソー
ス・ドレイン間がドレイン電圧を印加しない状態
でパンチスルーしないようにする必要がある。前
述したlSDが0.1ミクロン程度の場合p領域の不純
物密度は1×1018cm-3程度が必要であるが、この
時のデバイ長LDは0.004ミクロンである。MOS−
SITにはキヤリアが表面を流れる表面チヤンネル
型と、バルク中をキヤリアが流れる内部チヤンネ
ル型があるが、キヤリアの移動度は表面では小さ
いので、高速動作には内部チヤンネル型が良い
が、この場合第1図に示したWGは2LD程度すなわ
ち0.01ミクロン程度が要求される。この寸法は現
在のリソグラフイ技術では実現不可能である。縦
型構造の採用により、lSDはイオン注入法や、エ
ピタキシヤル成長法により容易に短く出来るのに
対し、平面寸法であるWGはリソグラフイーの制
約のためにサブミクロン以下は非常に困難であ
る。すなわち、縦型構造にしても短チヤンネル化
のためには横型構造の場合と同様に平面リソグラ
フイーの制約があるのである。
SIT has a high input impedance, so it can be directly connected to the next stage, and does not require driving power.It has a low output impedance and low noise, so the logic voltage amplitude can be made very small, so the power consumption is sufficient. It can be made small and the degree of integration can be extremely high. Furthermore, since the conversion conductance is large, the driving capacity of the next stage is large, and a large number of fanouts can be obtained.Since the channel is in a high resistance region, the capacitance between each electrode is small, and there is almost no minority carrier accumulation effect. SIT is particularly suitable for use in integrated circuits because it has characteristics such as high-speed operation due to the absence of a SIT is also possible with junction gate, MOS
It is well known that this is possible with type gates (Japanese Patent Laid-Open No. 1973-
(Refer to Publication No. 24682). Normally-off type SIT, in which no current flows when no bias is applied to the gate, is suitable for constructing logic gates. By narrowing the channel width W G and lowering the impurity density of the channel, normally-off type SIT enables high-speed switching operation in which current flows only when forward voltage is applied to the gate, and bipolar mode. Also called SIT. However, in bipolar mode SIT using a pn junction, a small number of minority carriers are injected when the gate is forward biased, and this accumulation effect of minority carriers makes high-speed operation difficult. To overcome this drawback, bipolar mode SIT using MOS gates can realize SIT with no minority carriers and a true electrostatic induction effect. An example of this is shown in Figure 1. In order to operate at higher speed, it is sufficient to shorten the source-drain distance lSD , and the vertical structure MOS-SIT shown in FIG. 1 is suitable for this purpose. In FIG. 1, n + regions 11 and 13 are source and drain regions, respectively.
The p region 32 is a channel region, 11' and 15 are a source electrode and a gate electrode, respectively, and 16 is an insulating film. For ultra-high speed switching on the order of picoseconds, the source-drain distance lSD must be approximately 0.1 micron, but in order to achieve normally-off, the impurity density in the p region must be increased, and the source It is necessary to prevent punch-through between the drains when no drain voltage is applied. When the aforementioned l SD is about 0.1 micron, the impurity density in the p region needs to be about 1×10 18 cm -3 , but the Debye length L D in this case is 0.004 micron. MOS−
There are two types of SIT: a surface channel type in which the carrier flows on the surface, and an internal channel type in which the carrier flows in the bulk.However, since the mobility of the carrier is small on the surface, the internal channel type is better for high-speed operation, but in this case, the The W G shown in Figure 1 is required to be approximately 2L D , or approximately 0.01 micron. This dimension is not achievable with current lithographic techniques. By adopting a vertical structure, LSD can be easily shortened by ion implantation or epitaxial growth, whereas WG , which is a planar dimension, is extremely difficult to shorten to submicron dimensions due to lithography constraints. be. In other words, even in the case of a vertical structure, there are constraints on planar lithography in order to shorten the channel, just as in the case of a horizontal structure.

ベース領域が殆んどパンチスルーしたバイポー
ラ型トランジスタは、殆んどSITと同様の動作を
する(特許第1217657号(特公昭58−53517号)
「半導体集積回路」、特許第1060320号(特公昭55
−50420号)「半導体集積回路」)。
A bipolar transistor whose base region is almost punch-through operates almost the same as SIT (Patent No. 1217657 (Special Publication No. 58-53517))
"Semiconductor integrated circuit", Patent No. 1060320 (Special Publication No. 1987)
-50420) "Semiconductor integrated circuit").

第2図で、n+領域1及び3はソース、ドレイ
ン、n-領域2はチヤンネルを形成し、p領域6
は一部に突起部をもつ埋め込み領域、4はゲート
電極、1′,3′はそれぞれソース及びドレインの
オーミツク電極、5はSiO2、Si3N4及びAl2O3
どの絶縁層もしくはこれらを複数個組み合せた複
合絶縁層である。各領域の不純物密度はそれぞ
れ、n+領域:1018〜1021cm-3程度、n-領域:1011
〜1016cm-3程度、p領域:1015〜1020cm-3程度で
ある。ゲート電極4は、AlやMoなどの金属ある
いは低抵抗ポリシリコンなどである。
In Figure 2, n + regions 1 and 3 form the source and drain, n - region 2 forms a channel, and p region 6
4 is a buried region with a protrusion in part, 4 is a gate electrode, 1' and 3' are source and drain ohmic electrodes, respectively, and 5 is an insulating layer such as SiO 2 , Si 3 N 4 and Al 2 O 3 or these. It is a composite insulating layer that combines multiple layers. The impurity density of each region is about 10 18 to 10 21 cm -3 for n + region and 10 11 for n - region, respectively.
-10 16 cm -3 or so, p region: about 10 15 - 10 20 cm -3 or so. The gate electrode 4 is made of metal such as Al or Mo, or low resistance polysilicon.

ソース前面の電位障壁は、突起部をもつp領域
6とMISゲート電極4とによつて形成され制御さ
れる。p領域6は、n領域の中に埋込んで作り、
埋め込み領域はMISゲートに対する部分のみでも
よい。埋め込み領域の電位はフローテイングにす
る。
A potential barrier in front of the source is formed and controlled by the p-region 6 having a protrusion and the MIS gate electrode 4. The p region 6 is made by being embedded in the n region,
The buried region may be only the portion corresponding to the MIS gate. The potential of the buried region is floating.

第2図は、p領域6とMISゲートの間にチヤン
ネルを横断して薄いp-ベース領域が入つたバイ
ポーラ型構造の例である。p-領域2′はソースn+
領域1と離れている。p-ベース領域2′は拡散電
位だけで殆んどピンチオフし、パンチスルーした
状態になつてる。第2図でp基板の突起部はソー
スn+領域から分離して設けられているが、殆ん
どあるいは完全に接触していてもよい。しかしな
がら第2図の構造は平面リソグラフイーの制約の
為に製造は容易ではない。
FIG. 2 is an example of a bipolar structure with a thin p - base region across the channel between the p-region 6 and the MIS gate. p -region 2' is source n +
It is separated from area 1. The p - base region 2' is almost pinched off and punched through by the diffusion potential alone. Although the p-substrate protrusion is shown separated from the source n + region in FIG. 2, it may be in almost or complete contact with the source n+ region. However, the structure of FIG. 2 is not easy to manufacture due to limitations of planar lithography.

本発明の目的はチヤンネル長を容易に短く出来
る、新たな構造のバイポーラモードSITを提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a bipolar mode SIT with a new structure that allows the channel length to be easily shortened.

以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第3図は、p-ベース領域12′およびチヤンネ
ルの一部がp+領域14によりかこまれ、残りの
部分がMISゲート電極15でかこまれた、縦型構
造の例である。35がゲート絶縁膜である。1
1,12,13,14,14′,15,16がそ
れぞれ、ソース、チヤンネル、ドレイン、第1ゲ
ート領域、第1ゲート電極、第2ゲート電極、絶
縁層でありn+領域11とのn+p-接合の拡散電位
によつてほとんど空乏化しているp-ベース領域
12′中に電位障壁が形成されいてる。各領域の
不純物密度は第2図と殆んど同様である。第3
図、第4図は、切り込んだ部分にゲートを設けた
例であり、p-ベース領域およびチヤンネルがp+
領域14もしくは24とMISゲート電極15もし
くは25によりかこまれている。11′がソース
電極、13′がドレイン電極である。第4図はn+
基板21がソース、n+領域23がドレインにな
る倒立型SITの例である。22,26はn-チヤン
ネル領域、絶縁層を、45はゲート絶縁膜を示
す。21′がソース電極、23′がドレイン電極で
ある。ソース、ゲート間容量を増加させずに直列
抵抗rSを減少させ、変換コンダクタンスを大きく
するため、ソースに突起部を設けてもよい(特許
第1083882号(特公昭56−26148号)「電界効果ト
ランジスタ」)。薄いベース層が拡散電位だけで殆
んどもしくは完全にパンチスルーしたバイポーラ
トランジスタの構造例として説明するならば、第
3図ではn+領域11がエミツタ、13がコレク
タに対応する。第4図では、n+領域21がエミ
ツタ、23がコレクタに対応する。p-ベース領
域中に生じる電位障壁は、p+ゲート領域とMIS
ゲート電極により制御される。バイポーラトラン
ジスタと異なる点はベースに電流を流して電位障
壁を制御するのでは無く、容量結合で電位障壁を
制御する点である。第3図、第4図においては第
1図のチヤンネル幅WGに対応するWG′はp+領域
14,24の横方向からの拡散深さによつて制御
すれば良く、0.1ミクロン程度以下の寸法は、容
易に実現出来る。平面リソグラフイーの制約を受
けずに、チヤンネル幅を狭く出来るので、lSD
なわち、チヤンネル長も容易に短く出来、WG′<
lSDと出来るので短チヤンネル化に好適な構造で
ある。第3,4図は、nチヤンネルの例のみ示し
たが、導電型をまつたく反転したpチヤンネルで
もまつたく同様に動作する。また、構造もこうし
た例に限るわけではなく、各種の変形した構造が
あり得るのである。
FIG. 3 shows an example of a vertical structure in which p - base region 12' and a part of the channel are surrounded by p + region 14, and the remaining part is surrounded by MIS gate electrode 15. 35 is a gate insulating film. 1
1, 12, 13, 14, 14', 15, and 16 are a source, a channel, a drain, a first gate region, a first gate electrode, a second gate electrode, and an insulating layer, respectively, and are connected to the n + region 11 . A potential barrier is formed in the p - base region 12' which is almost depleted by the diffusion potential of the p - junction. The impurity density in each region is almost the same as in FIG. Third
Figure 4 shows an example in which a gate is provided in the cut portion, and the p - base region and channel are p +
It is surrounded by the region 14 or 24 and the MIS gate electrode 15 or 25. 11' is a source electrode, and 13' is a drain electrode. Figure 4 shows n +
This is an example of an inverted SIT in which the substrate 21 is the source and the n + region 23 is the drain. 22 and 26 are n - channel regions and insulating layers, and 45 is a gate insulating film. 21' is a source electrode, and 23' is a drain electrode. In order to reduce the series resistance r S and increase the conversion conductance without increasing the capacitance between the source and the gate, a protrusion may be provided on the source (Patent No. 1083882 (Japanese Patent Publication No. 56-26148), "Field Effect "transistor"). To explain this as an example of the structure of a bipolar transistor in which a thin base layer is almost or completely punched through only by the diffusion potential, in FIG. 3, the n + region 11 corresponds to the emitter and 13 corresponds to the collector. In FIG. 4, the n + region 21 corresponds to the emitter, and 23 corresponds to the collector. The potential barrier created in the p - base region is connected to the p + gate region and the MIS
Controlled by gate electrode. The difference from bipolar transistors is that the potential barrier is not controlled by flowing current through the base, but by capacitive coupling. In FIGS. 3 and 4, W G ′ corresponding to the channel width W G in FIG. 1 can be controlled by the lateral diffusion depth of the p + regions 14 and 24, and is approximately 0.1 micron or less. dimensions can be easily realized. Since the channel width can be narrowed without being subject to the constraints of planar lithography, l SD , that is, the channel length can also be easily shortened, and W G ′<
l Since it can be used as SD , it is a suitable structure for shortening channels. Although FIGS. 3 and 4 show only an example of an n-channel, a p-channel whose conductivity type is completely reversed operates in the same manner. Further, the structure is not limited to this example, and various modified structures are possible.

以上に述べたトランジスタはバイポーラモード
SITもしくはパンチスルーしかかつたバイポーラ
型トランジスタの長所を保ちつつ、短チヤンネル
化が容易でさらにゲートからの過度の少数キヤリ
ア注入が防止される等の利点を有する。即ち、従
来のバイポーラ型トランジスタやバイポーラモー
ドSITはMIS型FETやMIS型SITに比し10倍以上
の高Gnを有しているが、少数キヤリアの注入と
いう欠点があつた。一方MIS型FETやMIS型SIT
はバイポーラ型トランジスタやバイポーラモード
SITに比し、Gnが小さいが、少数キヤリア注入
による蓄積効果が無い利点があつた。本願発明は
両者の利点を合せ待ち、少数キヤリアの蓄積を無
くして高Gnのトランジスタが実現できる。即ち、
バイポーラモードSITのゲート電圧もしくはパン
チスルーしかかつたバイポーラ型トランジスタの
ベース電圧をゼロ電位近傍のpn接合のオン電圧
以下に設定しておき、MISゲートによりゲートポ
テンシヤルもしくはベースポテンシヤルを制御し
てやれば、少数キヤリア注入無しで、高Gnのト
ランジスタが実現できるわけである。接合ゲート
側はフローテイングでも良い。従つてこれらのト
ランジスタを集積回路装置に用いると低電力、高
速度動作の実現に有効である。集積回路装置とし
ては今までに提案されているバイポーラモード
SITないしはパンチスルーしかかつたバイポーラ
型トランジスタを含む論理回路装置、メモリ装置
等に適用できる。
The transistors mentioned above are in bipolar mode
While retaining the advantages of bipolar transistors that only require SIT or punch-through, it has the advantage of being easy to shorten the channel and preventing excessive minority carrier injection from the gate. That is, conventional bipolar transistors and bipolar mode SITs have a G n that is more than 10 times higher than MIS type FETs and MIS type SITs, but they have the drawback of injection of minority carriers. On the other hand, MIS type FET and MIS type SIT
is a bipolar transistor or bipolar mode
Although G n is smaller than SIT, it has the advantage of not having the accumulation effect due to minority carrier injection. The present invention combines the advantages of both, eliminates the accumulation of minority carriers, and realizes a high G n transistor. That is,
By setting the gate voltage of bipolar mode SIT or the base voltage of a bipolar transistor that can only punch through below the on-voltage of the pn junction near zero potential, and controlling the gate potential or base potential with the MIS gate, the minority carrier can be reduced. This means that high G n transistors can be realized without implantation. The junction gate side may be floating. Therefore, use of these transistors in integrated circuit devices is effective in realizing low power and high speed operation. Bipolar mode has been proposed so far for integrated circuit devices.
It can be applied to logic circuit devices, memory devices, etc. that include bipolar transistors that can only perform SIT or punch-through.

本発明の半導体装置は、従来公知の結晶成長技
術(選択成長)、拡散技術(選択拡散)、エツチン
グ技術(ケミカル及びドライ、選択エツチング)、
微細加工技術、イオン注入技術など用いれば製造
できる。
The semiconductor device of the present invention can be produced using conventionally known crystal growth techniques (selective growth), diffusion techniques (selective diffusion), etching techniques (chemical and dry, selective etching),
It can be manufactured using microfabrication technology, ion implantation technology, etc.

接合型及びMISゲートを同一チヤンネルに対し
て有する本発明のバイポーラモードSITは、ソー
ス・ドレイン間距離0.5ミクロン以下の短チヤン
ネル化が容易で電極間容量が小さくて変換コンダ
クタンスが大きく少数キヤリア蓄積効果が少ない
などのSITの特徴を一層顕著にし、集積回路構成
を容易にする。また、MISゲートSITの観点から
見れば、MISゲートを順バイアスで接合ゲートを
逆バイアスの動作も可能で、このような動作にす
れば、ノーマリオフの特性を得るのに従来のMIS
ゲートSITもしくはMISゲートFETのようにチヤ
ンネルの不純物密度を高くしなくても、pn接合
ゲートのバイアスでノーマリオフに出来る。従つ
て、チヤンネルの不純物密度は低いままで良く、
この結果移動度が大きく、より高速動作可能とな
るわけである。この効果は特にサブミクロン長以
下の短チヤンネルMISゲートSITの時有効であ
る。表面からの切り込みを設け、切り込み部分に
ゲートを形成しているので対向する電極が無く、
電極間容量が非常に減少している。特にこの切り
込みゲート構造で、チヤンネル長1ミクロン以下
のMISゲートトランジスタを製造する場合、第1
図に例示したゲート間隔WGは光の波長と同程度
の0.7ミクロン以下にする必要があるが、このよ
うな寸法を現在のフオトリソグラフイー技術によ
り制御するのは非常に困難である。本願発明では
p+拡散層14の拡散深さの制御によりフオトリ
ソグラフイー技術上の制約を受けずに0.7ミクロ
ン以下の寸法は容易に実現出来、ゲート間隔0.1
ミクロン以下も可能である。即ち、本願発明は三
次元構造の短チヤンネルトランジスタの製造を容
易にし、超高周波動作および集積化に適し、工業
的に非常に大きな意味を待つ。
The bipolar mode SIT of the present invention, which has a junction type and an MIS gate on the same channel, can easily be made into a short channel with a source-drain distance of 0.5 microns or less, has a small interelectrode capacitance, has a large conversion conductance, and has a minority carrier accumulation effect. This makes the features of SIT, such as small size, more prominent and facilitates integrated circuit configuration. Also, from the perspective of MIS gate SIT, it is possible to operate the MIS gate in forward bias and the junction gate in reverse bias.
Unlike gate SIT or MIS gate FETs, the impurity density in the channel does not have to be high, and it can be made normally off by biasing the pn junction gate. Therefore, the impurity density in the channel can remain low;
As a result, the mobility is large and higher speed operation is possible. This effect is particularly effective for short channel MIS gate SIT with submicron length or less. A cut is made from the surface and a gate is formed in the cut, so there are no opposing electrodes.
The interelectrode capacitance is greatly reduced. In particular, when manufacturing MIS gate transistors with a channel length of 1 micron or less using this cut gate structure, the first
The gate spacing W G illustrated in the figure needs to be 0.7 microns or less, which is comparable to the wavelength of light, but it is extremely difficult to control such a dimension using current photolithography technology. In the claimed invention
By controlling the diffusion depth of the p + diffusion layer 14, dimensions of 0.7 microns or less can be easily achieved without being constrained by photolithography technology, and gate spacing of 0.1
Sub-micron dimensions are also possible. That is, the present invention facilitates the manufacture of short channel transistors with a three-dimensional structure, is suitable for ultra-high frequency operation and integration, and has great industrial significance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は縦型構造の従来のMOS−SIT、第2
図は横型構造のSITの参考図、第3図および第4
図は本発明の実施例によるトランジスタの断面図
である。
Figure 1 shows a conventional MOS-SIT with a vertical structure;
The diagrams are reference diagrams of horizontal structure SIT, Figures 3 and 4.
The figure is a cross-sectional view of a transistor according to an embodiment of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1導電型高不純物密度のドレイン領域13
と、前記ドレイン領域の上部に形成され、前記ド
レイン領域とは反対側の表面の一部に凸部を有す
る第1導電型低不純物密度のチヤンネル領域12
と、前記チヤンネル領域の上部に前記凸部を延長
するように形成された第2導電型のベース領域1
2′と、前記ベース領域の上部に形成された第1
導電型高不純物密度のソース領域11と、前記ベ
ース領域に隣接して前記凸部の側壁に形成された
第2導電型高不純物密度の第1ゲート領域14
と、前記ベース領域の前記第1ゲート領域と対向
する側壁に形成されたゲート絶縁膜35と、前記
ドレイン領域、ソース領域、第1ゲート領域、ゲ
ート絶縁膜とにそれぞれ隣接して形成されたドレ
イン電極13′、ソース電極11′、第1ゲート電
極14′、第2ゲート電極15とで構成され、前
記ベース領域が、その上下の領域とで形成される
pn接合の拡散電位による空乏層により、電位障
壁が極くわずか前記ベース領域中に残る程度にほ
とんどパンチスルーしかけており、前記第2ゲー
ト電極に印加する電圧および前記ドレイン電極に
印加する電圧とによつて前記電位障壁の高さを容
量結合によつて変化させることにより、前記ソー
ス領域と前記ドレイン領域との間を流れる電流を
制御し、前記第1ゲート領域と前記ゲート絶縁膜
との間の距離WG′が、前記ドレイン領域と前記ソ
ース領域との間の距離よりも短く、前記第1ゲー
ト電極に印加する電圧をpn接合の立ち上り電圧
以下のほぼゼロ電位に固定、もしくは前記第1ゲ
ート領域をフローテイングにし、ゲート電圧に対
しても、ドレイン電圧に対しても指数関数則で示
される不飽和型ドレイン電流特性を示すことを特
徴とする半導体装置。 2 第1導電型高不純物密度のソース領域21
と、前記ソース領域の表面の一部に凸部を形成す
るように隣接して配置された第2導電型のベース
領域22′と、前記ベース領域の上部に前記凸部
を延長するように形成された第1導電型低不純物
密度のチヤンネル領域22と、前記チヤンネル領
域の上部に形成された第1導電型高不純物密度の
ドレイン領域23と、前記ベース領域に隣接し、
前記凸部側壁の一部に形成された第2導電型高不
純物密度の第1ゲート領域24と、前記凸部の前
記第1ゲート領域と対向する位置の側壁の少なく
共一部に形成されたゲート絶縁膜45と、前記ソ
ース領域、ドレイン領域、第1ゲート領域、ゲー
ト絶縁膜とにそれぞれ隣接して形成されたソース
電極21′、ドレイン電極23′、第1ゲート電極
24′、第2ゲート電極25とで構成され、前記
ベース領域が、その上下の領域とで形成される
pn接合の拡散電位による空乏層により、電位障
壁が極くわずか前記ベース領域中に残る程度にほ
とんどパンチスルーしかけており、前記第2ゲー
ト電極に印加する電圧および前記ドレイン電極に
印加する電圧とによつて、前記電位障壁の高さを
容量結合によつて変化することにより、前記ソー
ス領域と前記ドレイン領域との間を流れる電流を
制御し、前記第1ゲート領域と、前記ゲート絶縁
膜との間の距離WG′が、前記ドレイン領域と前記
ソース領域との間の距離よりも短く、前記第1ゲ
ート電極に印加する電圧をpn接合の拡散電位以
下のほぼゼロ電位に固定もしくは前記第1ゲート
領域をフローテイングにし、ゲート電圧およびド
レイン電圧に対して指数関数則で示される不飽和
型ドレイン電流特性を示すことを特徴とする半導
体装置。
[Claims] 1. Drain region 13 of first conductivity type with high impurity density.
and a first conductivity type low impurity density channel region 12 formed above the drain region and having a convex portion on a part of the surface opposite to the drain region.
and a base region 1 of a second conductivity type formed to extend the convex portion above the channel region.
2', and a first
a source region 11 of high impurity density of conductivity type; and a first gate region 14 of high impurity density of second conductivity type formed on the side wall of the convex portion adjacent to the base region.
and a gate insulating film 35 formed on a side wall of the base region facing the first gate region, and a drain formed adjacent to the drain region, the source region, the first gate region, and the gate insulating film, respectively. It is composed of an electrode 13', a source electrode 11', a first gate electrode 14', and a second gate electrode 15, and the base region is formed by the regions above and below it.
Due to the depletion layer due to the diffusion potential of the p-n junction, the potential barrier is almost punched through to the extent that a very small amount remains in the base region, and the voltage applied to the second gate electrode and the voltage applied to the drain electrode are Therefore, by changing the height of the potential barrier through capacitive coupling, the current flowing between the source region and the drain region is controlled, and the current flowing between the first gate region and the gate insulating film is controlled. The distance W G ' is shorter than the distance between the drain region and the source region, and the voltage applied to the first gate electrode is fixed at approximately zero potential below the rising voltage of the pn junction, or the voltage applied to the first gate electrode is A semiconductor device characterized by having a floating region and exhibiting unsaturated drain current characteristics shown by an exponential law with respect to both gate voltage and drain voltage. 2 First conductivity type high impurity density source region 21
a base region 22' of a second conductivity type disposed adjacent to the source region so as to form a convex portion on a part of the surface of the source region; a first conductivity type low impurity density channel region 22 formed on the channel region, a first conductivity type high impurity density drain region 23 formed above the channel region, and adjacent to the base region;
A first gate region 24 of a second conductivity type with high impurity density formed on a part of the side wall of the convex portion, and a first gate region 24 of the second conductivity type formed on a portion of the side wall of the convex portion at a position opposite to the first gate region. A source electrode 21', a drain electrode 23', a first gate electrode 24', and a second gate are formed adjacent to the gate insulating film 45, the source region, the drain region, the first gate region, and the gate insulating film, respectively. The base region is formed by the upper and lower regions of the base region.
Due to the depletion layer due to the diffusion potential of the p-n junction, the potential barrier is almost punched through to the extent that a very small amount remains in the base region, and the voltage applied to the second gate electrode and the voltage applied to the drain electrode are Therefore, by changing the height of the potential barrier through capacitive coupling, the current flowing between the source region and the drain region is controlled, and the current flowing between the first gate region and the gate insulating film is controlled. The distance W G ' between the drain region and the source region is shorter than the distance between the drain region and the source region, and the voltage applied to the first gate electrode is fixed at approximately zero potential below the diffusion potential of the pn junction or the first 1. A semiconductor device characterized by having a floating gate region and exhibiting unsaturated drain current characteristics shown by an exponential law with respect to gate voltage and drain voltage.
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