RU204091U1 - Полевой транзистор с вертикальным каналом для СВЧ - техники - Google Patents
Полевой транзистор с вертикальным каналом для СВЧ - техники Download PDFInfo
- Publication number
- RU204091U1 RU204091U1 RU2020143047U RU2020143047U RU204091U1 RU 204091 U1 RU204091 U1 RU 204091U1 RU 2020143047 U RU2020143047 U RU 2020143047U RU 2020143047 U RU2020143047 U RU 2020143047U RU 204091 U1 RU204091 U1 RU 204091U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- gate
- matrix
- increase
- channels
- Prior art date
Links
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title abstract description 5
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
- H01L27/0617—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type
- H01L27/0629—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region comprising components of the field-effect type in combination with diodes, or resistors, or capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/872—Schottky diodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области полупроводниковой электроники. Данное техническое решение может быть использовано в СВЧ-технике для транзисторов в малошумящих усилителях.В результате использования предлагаемого устройства обеспечивается повышение быстродействия, улучшение энергоэффективности, повышение локальности воздействия электронным пучком, осуществляется возможность изменения направления протекания тока.Данный результат достигается за счет того, что формируют транзистор, содержащий исток, сток, вертикальный канал, затвор, причем матрица каналов выполнена в виде цилиндрической формы, каналы расположены соосно, область канала - вакуумное пространство, матрица затворов чередуется с матрицей каналов.
Description
Полезная модель относится к области полупроводниковой электроники. Данное техническое решение может быть использовано в СВЧ-технике для транзисторов в малошумящих усилителях.
В процессе эволюции полупроводниковой электроники использовались различные транзисторы в виде надежного элемента управления схемой. Часто применялись полевые транзисторы, то есть работающие в процессе подачи напряжения. В результате, создавалась разность потенциалов, и возникало электрическое поле, перемещающее носители заряда. Эффективность транзисторов напрямую зависела от технологической нормы производства. Эволюция технологии микроэлектроники описывается законом Мура, который заключается в горизонтальном интегрировании элементов. Однако, в настоящее время, ожидается прекращение выполнения данной закономерности. Данное ожидание связано с тем, что технологической нормы производства приближается к периоду атома кремния - основного материала микроэлектроники. Поэтому необходимо искать новые пути развития техники. Один из таких путей - переход от горизонтального к вертикальному интегрированию. Формирование каналов транзисторов в вертикальной плоскости позволяет увеличить энергоэффективность по сравнению с планарным (горизонтальным) типом при аналогичной площади элемента. Развитию данного направления и посвящено предлагаемое техническое решение.
Известен полевой вертикальный транзистор, содержащий подложку из полупроводника n++, электроды истока, стока, затвора, двухслойную мезаструктуру, причем на верхнем слое мезаструктуры по краям ее боковых граней сформированы снабженные балочными выводами барьерные контакты, расположенные симметрично относительно мезаструктуры выше границы раздела слоев и отдельные от подложки воздушных зазором [1].
Недостатком данного технического решения является крайне сложный технологический процесс изготовления балочных выводов мезаструктуры. Балочные выводы имеют высокий коэффициент соотношения длины к ширине при малом значении толщины. При переходе от макро- к микроматериалам значительно изменяются механические свойства, такие как внутренние механические напряжения, модуль Юнга, коэффициент Пуассона. Следовательно, сформировать балочные выводы на запланированной высоте и обеспечить надежность конструкции в процессе активной эксплуатации - непростая задача.
Известен вертикальный полевой транзистор, содержащий металлический вывод истока, омический контакт к истоку, исток, выполненный из полупроводника n+-типа, проводимости, вертикальные проводящие каналы с n-типом проводимости, затвор, выполненный в виде металлической ленты, перфорированной в пределах полупроводниковой структуры, слои диэлектрика на нижней и верхней поверхностях, ленты, которые прилегают к боковым поверхностям вертикальных каналов, и сток с n+-типом проводимости [2].
Данное техническое решение имеет ограничение в виде вертикальных каналов только с n-типом проводимости.
Известен КМОП-транзистор с вертикальными каналами и общим затвором, содержащий два комплементарных МОП-транзистора, включенных последовательно, в приборе использованы параллельно расположенные вертикальные каналы, с р- и n-типами проводимости и общий затвор, расположенный на непроводящей области между транзисторами и изолированный от каналов окислом, при этом стоки каналов транзисторов соединены между собой с помощью омических контактов на нижней стороне вертикальной структуры, а истоки имеют отдельные выводы на верхней стороне структуры [3].
Данное техническое решение имеет следующие недостатки и ограничения. КМОП-транзистор содержит только два канала, что ограничивает области воздействия электронным пучком. Для функционирования каналов с различными типами проводимости необходимо прикладывать отпирающее (пороговое) напряжение, и рабочее напряжение различной полярности. Следовательно, одновременно может функционировать только один канал, что снижает область применения прибора. Также, в техническом решении указано ограничение, что выполнение изоляции затвора от каналов может быть только окислом. В некоторых случаях, желательно выполнять изоляцию из других материалов (например, нитридов) для повышения рабочих характеристик устройства.
Задачей настоящей полезной модели является повышение быстродействия, снижение энергопотребления, повышение локальности воздействия электронным пучком, возможность изменения направления протекания тока.
Поставленная задача решается тем, что формируют транзистор, содержащий исток, сток, вертикальный канал, затвор, причем матрица каналов выполнена в виде цилиндрической формы, каналы расположены соосно, область канала -вакуумное пространство, матрица затворов чередуется с матрицей каналов.
По сравнению с прототипом, в предлагаемой конструкции одновременно может функционировать несколько каналов. В результате повышается локальность воздействия электронным пучком.
В области канала отсутствует материал, создается вакуумное пространство. Это позволяет избежать теплого рассеяния электронов на фононах кристаллической решетки любого материала, что ведет к повышению подвижности носителей заряда (электронов). Повышение подвижности носителей заряда позволяет увеличить величину тока, то есть повысить быстродействие.
Цилиндрическая форма каналов позволяет повысить полезную площадь канала при сохранении габаритов устройства. Следовательно, при одном и том же напряжении большее количество электронов достигнут области стока или истока (в зависимости от полярности напряжения), что приведет к повышению величины тока, значит и быстродействия, и энергоэффективности.
Использование данной конструкции позволяет только изменением полярности направить ток в противоположную сторону.
На фиг. 1 представлен двухмерный макет на полевой транзистор с вертикальным каналом, где 1 - матрица каналов, 2 - матрица затворов, 3 - диэлектрик области стока, 4 - диэлектрик области истока, 5 -исток, 6 - сток
На фиг. 2 представлен трехмерный макет на полевой транзистор с вертикальным каналом (область стока скрыта для улучшения наглядности изображения), где: 1 - матрица каналов, 2 - матрица затворов, 3 - диэлектрик области стока, 4 - диэлектрик области исток, 5 -исток
На фиг. 3 (вид сбоку) представлена изготовленная область истока в виде автоэмиссионного кремниевого катода.
На фиг. 4 представлена на виде сверху изготовленная область стока в виде тонкопленочной металлической мембраны диаметром 0.58 мм на кристалле квадратной формы со стороной 6.2 мм.
На фиг. 5 (вид сбоку) представлена область соединения двух кремниевых подложек через фоторезист.
Полевой транзистор с вертикальным каналом работает следующим образом. В процессе подачи электростатического напряжения на исток, сток, затвор создается разность потенциалов, возникает электрическое поле, перемещающее носители заряда. Носители заряда перемещаются от истока к стоку или в обратном направлении в зависимости от полярности приложенного напряжения. Включение необходимого канала из матрицы каналов осуществляется выбором необходимо затвора из матрицы затворов.
Конкретный пример исполнения. Изготавливают область истока в виде матрицы автоэмиссионных кремниевых катодов на кремниевой подложке. Изготавливают область стока в виде в виде матрицы тонкопленочных металлических мембран на кремниевой подложке. Наносят материал фоторезиста (на область истока и область стока) толщиной 2.0 мкм и проводят операцию фотолитографии. Далее выполняют сборку, то есть бондинг двух кремниевых подложек с областями стока и истока. Помещают подложки в реакционную камеру и проводят откачку атмосферы до величины давления не менее 1 мбар. Тем самым, формируют вакуумное пространство в будущем канале полевого транзистора. Поднимают температуру до 200°С со скоростью 10°/мин. Соединяют подложки.
В результате использования предлагаемого устройства обеспечивается повышение быстродействия, улучшение энергоэффективности, повышение локальности воздействия электронным пучком, осуществляется возможность изменения направления протекания тока.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР №1482479.
2. Патент РФ №2402105
3. Патент РФ №2504865 - прототип.
Claims (1)
- Транзистор, содержащий исток, сток, вертикальный канал, затвор, отличающийся тем, что матрица каналов выполнена в виде цилиндрической формы, каналы расположены соосно, область канала - вакуумное пространство, матрица затворов чередуется с матрицей каналов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020143047U RU204091U1 (ru) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | Полевой транзистор с вертикальным каналом для СВЧ - техники |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020143047U RU204091U1 (ru) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | Полевой транзистор с вертикальным каналом для СВЧ - техники |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU204091U1 true RU204091U1 (ru) | 2021-05-06 |
Family
ID=75851261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020143047U RU204091U1 (ru) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | Полевой транзистор с вертикальным каналом для СВЧ - техники |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU204091U1 (ru) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2045112C1 (ru) * | 1992-03-19 | 1995-09-27 | Нижегородский государственный университет им.Н.И.Лобачевского | Полевой вертикальный транзистор |
| SU1482479A1 (ru) * | 1986-01-31 | 1996-11-27 | Институт прикладной физики АН СССР | Полевой вертикальный транзистор |
| US6747314B2 (en) * | 2001-10-18 | 2004-06-08 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. | Method to form a self-aligned CMOS inverter using vertical device integration |
| US6773994B2 (en) * | 2001-12-26 | 2004-08-10 | Agere Systems Inc. | CMOS vertical replacement gate (VRG) transistors |
| US6855603B2 (en) * | 2000-06-27 | 2005-02-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vertical nano-size transistor using carbon nanotubes and manufacturing method thereof |
| US7663183B2 (en) * | 2006-06-21 | 2010-02-16 | Flextronics International Usa, Inc. | Vertical field-effect transistor and method of forming the same |
| RU2402105C1 (ru) * | 2009-08-03 | 2010-10-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма Микран" | Вертикальный полевой транзистор |
| US20120081774A1 (en) * | 2009-04-01 | 2012-04-05 | De Paiva Martins Rodrigo Ferrao | Electrochromic thin film transistors with lateral or vertical structure using functionalized or non-functionalized substrates and method of manufacturing same |
| RU2504865C1 (ru) * | 2012-06-25 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Кмоп-транзистор с вертикальными каналами и общим затвором |
| RU2013131102A (ru) * | 2010-12-07 | 2015-01-20 | Юниверсити Оф Флорида Рисерч Фаундейшн, Инк. | Вертикальный органический светоизлучающий транзистор с использованием разреженного истока активной матрицы |
| RU175418U1 (ru) * | 2016-12-12 | 2017-12-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 68240" (ФГКУ "В/ч" 68240) | Полевой транзистор на углеродной пленке с вертикальным каналом проводимости |
-
2020
- 2020-12-25 RU RU2020143047U patent/RU204091U1/ru active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1482479A1 (ru) * | 1986-01-31 | 1996-11-27 | Институт прикладной физики АН СССР | Полевой вертикальный транзистор |
| RU2045112C1 (ru) * | 1992-03-19 | 1995-09-27 | Нижегородский государственный университет им.Н.И.Лобачевского | Полевой вертикальный транзистор |
| US6855603B2 (en) * | 2000-06-27 | 2005-02-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vertical nano-size transistor using carbon nanotubes and manufacturing method thereof |
| US6747314B2 (en) * | 2001-10-18 | 2004-06-08 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. | Method to form a self-aligned CMOS inverter using vertical device integration |
| US6773994B2 (en) * | 2001-12-26 | 2004-08-10 | Agere Systems Inc. | CMOS vertical replacement gate (VRG) transistors |
| US7663183B2 (en) * | 2006-06-21 | 2010-02-16 | Flextronics International Usa, Inc. | Vertical field-effect transistor and method of forming the same |
| US20120081774A1 (en) * | 2009-04-01 | 2012-04-05 | De Paiva Martins Rodrigo Ferrao | Electrochromic thin film transistors with lateral or vertical structure using functionalized or non-functionalized substrates and method of manufacturing same |
| RU2402105C1 (ru) * | 2009-08-03 | 2010-10-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма Микран" | Вертикальный полевой транзистор |
| RU2013131102A (ru) * | 2010-12-07 | 2015-01-20 | Юниверсити Оф Флорида Рисерч Фаундейшн, Инк. | Вертикальный органический светоизлучающий транзистор с использованием разреженного истока активной матрицы |
| RU2504865C1 (ru) * | 2012-06-25 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Кмоп-транзистор с вертикальными каналами и общим затвором |
| RU175418U1 (ru) * | 2016-12-12 | 2017-12-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 68240" (ФГКУ "В/ч" 68240) | Полевой транзистор на углеродной пленке с вертикальным каналом проводимости |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11069799B2 (en) | Amorphous metal hot electron transistor | |
| EP1128443A1 (en) | Field-effect semiconductor device | |
| JP4851080B2 (ja) | Ｌｄｍｏｓトランジスタ装置、集積回路およびその製造方法 | |
| TWI692015B (zh) | 電晶體裝置 | |
| CN102543886B (zh) | 一种栅控二极管半导体存储器器件的制造方法 | |
| CN104779166B (zh) | 一种沟槽式分栅功率器件及其制造方法 | |
| KR101919148B1 (ko) | 소자 특성 조절형 전계 효과 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법 | |
| CN102569066B (zh) | 栅控二极管半导体器件的制备方法 | |
| CN108292669A (zh) | 扁平栅极换向型晶闸管 | |
| CN102543723A (zh) | 一种栅控二极管半导体器件的制造方法 | |
| RU204091U1 (ru) | Полевой транзистор с вертикальным каналом для СВЧ - техники | |
| JPH1056174A (ja) | 半導体装置 | |
| JP5739732B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH06163906A (ja) | 絶縁ゲート半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH03289141A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3489362B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| US20120306010A1 (en) | Dmos transistor having an increased breakdown voltage and method for production | |
| JP2023500880A (ja) | 縦型電界効果トランジスタおよびその形成のための方法 | |
| JP2000299475A (ja) | 電界効果トランジスタおよびその製造方法 | |
| JPS6353972A (ja) | 複合半導体装置 | |
| US8217466B2 (en) | High-speed semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| CN101894866B (zh) | 凹陷沟道的碰撞电离型场效应晶体管及其制造方法 | |
| JPH10270693A (ja) | 半導体装置 | |
| JP4577948B2 (ja) | オフセットゲート型電界効果トランジスタ | |
| CN109712984B (zh) | Nor flash器件结构及其制造方法 |