RU2130668C1 - Полевой транзистор типа металл - диэлектрик-полупроводник - Google Patents

Полевой транзистор типа металл - диэлектрик-полупроводник Download PDF

Info

Publication number
RU2130668C1
RU2130668C1 RU94037403A RU94037403A RU2130668C1 RU 2130668 C1 RU2130668 C1 RU 2130668C1 RU 94037403 A RU94037403 A RU 94037403A RU 94037403 A RU94037403 A RU 94037403A RU 2130668 C1 RU2130668 C1 RU 2130668C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gate
region
transistor
source
semiconductor
Prior art date
Application number
RU94037403A
Other languages
English (en)
Other versions
RU94037403A (ru
Inventor
Г.Я. Красников
В.А. Михайлов
В.Н. Мордкович
В.Н. Мурашев
П.С. Приходько
Original Assignee
Акционерное общество закрытого типа "VL"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество закрытого типа "VL" filed Critical Акционерное общество закрытого типа "VL"
Priority to RU94037403A priority Critical patent/RU2130668C1/ru
Priority to JP8511660A priority patent/JPH10506753A/ja
Priority to PCT/RU1995/000217 priority patent/WO1996010842A1/ru
Priority to KR1019970702100A priority patent/KR100396151B1/ko
Priority to EP95934359A priority patent/EP0786813A4/en
Publication of RU94037403A publication Critical patent/RU94037403A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2130668C1 publication Critical patent/RU2130668C1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • H01L29/78618Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices 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
    • H01L27/12Devices 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 other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7839Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with Schottky drain or source contact

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)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)

Abstract

Использование: микроэлектроника. Сущность изобретения: полевой транзистор типа металл - диэлектрик-полупроводник содержит диэлектрическую подложку, на поверхности которой расположены области истока и стока, снабженные электродами и выполненные из материала с металлической проводимостью, полупроводниковую подзатворную область, размещенную между областями истока и стока, слой подзатворного диэлектрика, снабженный электродом затвора и расположенный на поверхности подзатворной области. Транзистор содержит дополнительную сильнолегированную полупроводниковую область с электродом, выполненную на поверхности диэлектрической подложки и прилегающую к подзатворной области. Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия и рабочей температуры транзистора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к полевым транзисторам типа металл - диэлектрик - полупроводник (МДП).
Известен МДП транзистор, содержащий выполненные в полупроводниковом кристалле области истока и стока, снабженные соответствующими электродами. Между областями истока и стока размещена подзатворная область, на поверхности которой имеется слой подзатворного диэлектрика. На поверхности подзатворного диэлектрика находится электрод затвора (S.R. Hofstein, F.P. Heiman. "The Silicon Insulated-Gate Field - Effect Transistor". Proc. IEEE, V. 51. p. 1198, 1963). Такая конструкция транзистора ограничивает предельную рабочую температуру до 100 - 150oC вследствие большой площади поверхности истока и стока, больших генерационных токов "p-n" переходов.
Данный недостаток частично устраняется в МДП транзисторе, содержащем диэлектрическую подложку, на поверхности которой расположены полупроводниковые области истока и стока (Зи С. "Физика полупроводниковых приборов", книга 2, раздел 8.5.7. "Структуры типа "кремний на изоляторе", М.,Мир, стр. 75, 1984).
Кроме того, быстродействие таких транзисторов ограничено проводимостью областей истока и стока и их емкостями.
Известен транзистор, который сформирован на изолирующей подложке, поверх которой сформированы области истока и стока, выполненные металлическими и между ними расположена область канала, а сверху - подзатворный диэлектрик и затвор (EP 0165027 A2, Stauffer Chemical Company, 18.12.85, HolL 29/78).
Однако приведенные выше транзисторы не обеспечивают требуемых значений в отношении быстродействия и рабочей температуры.
Настоящее изобретение направлено на устранение вышеприведенных недостатков и позволяет значительно повысить рабочую температуру, например до 350 - 400oC.
Это достигается тем, что в транзисторе согласно изобретению, содержащем диэлектрическую подложку, на поверхности которой расположены области истока и стока, снабженные электродами и выполненные из материала с металлической проводимостью, полупроводниковую подзатворную область, размещенную между областями истока и стока, слой подзатворного диэлектрика, снабженный электродом затвора и расположенный на поверхности подзатворной области, имеется дополнительная сильнолегированная полупроводниковая область с электродом, выполненная на поверхности диэлектрической подложки и прилегающая к подзатворной области.
Таких дополнительных сильнолегированных полупроводниковых областей, снабженных электродами и прилегающих с противоположных сторон к подзатворной области, может быть две.
В качестве материала для подзатворной области можно использовать полупроводниковый силицид металла, например силицид железа.
Ниже приводится описание настоящего изобретения со ссылками на чертежи, на которых:
на фиг. 1 показан вид сверху на транзистор согласно изобретению;
на фиг. 2 - разрез по линии А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - вид сверху на транзистор, который имеет две дополнительные полупроводниковые области.
На фиг.1 и 2 изображен транзистор, имеющий диэлектрическую подложку (1), на которой расположены область истока (2) и область стока (3). Область истока снабжена электродом истока (4), а область стока - электродом стока (5). Между областями истока и стока размещена полупроводниковая подзатворная область (6), на поверхности которой нанесен слой подзатворного диэлектрика (7) с электродом затвора (8). Транзистор снабжен одной дополнительной сильнолегированной полупроводниковой областью (9), которая расположена на диэлектрической подложке и прилегает к полупроводниковой подзатворной области. Таких дополнительных областей, прилегающих с противоположных сторон к полупроводниковой подзатворной области, может быть две, как показано на фиг. 3. Вторая дополнительная полупроводниковая область (11) снабжена своим электродом (12).
Принцип действия МДП полевого транзистора основан на переносе носителей заряда из области истока (2) в область стока (3) через полупроводниковую подзатворную область (6) и на управлении этим процессом напряжением, приложенным к электроду затвора (8), изменяющим проводимость полупроводниковой подзатворной области.
При приложении напряжения между истоком и стоком область истока испускает носители заряда в полупроводниковую подзатворную область, которые под действием электрического поля перемещаются к области стока. В зависимости от знака и величины потенциала между электродом затвора (8) и электродом истока (4) электропроводимость полупроводниковой подзатворной области может изменяться как по величине, так и по типу проводимости. Это позволяет управлять величиной тока через транзистор вплоть до почти полного его прекращения.
При нулевом потенциале затвора проводимость приповерхностного слоя полупроводниковой подзатворной области зависит от величины и знака заряда в подзатворном диэлектрике (7). Соответственно этому транзистор может быть нормально открытым (ток исток-сток протекает при нулевом потенциале затвора и может быть прекращен при определенном значении потенциала затвора) или нормально закрытым (для протекания тока от истока к стоку необходимо подать потенциал на затвор). При этом электрические свойства системы исток (сток) - полупроводниковая подзатворная область (т.е. они образуют барьеры Шоттки или омический контакт) влияют на выходные и передаточные характеристики транзисторов и режимы их работы, но не изменяют принципа функционирования приборов.
Транзистор согласно фиг. 1 и 2, в котором области истока и стока выполнены из материала с металлической проводимостью, при достижении напряжения (Vз) на затворе значения величины порогового напряжения (Vn) переходит в открытое или закрытое состояние. В случае, если области истока и стока образуют омические контакты, а заряд в подзатворном диэлектрике и напряжение на затворе равны нулю, то транзистор находится в открытом состоянии. В случае, если эти области образуют барьеры Шоттки, то транзистор переходит в закрытое состояние. Металлическая проводимость областей истока и стока повышает термостойкость до, например, 350 - 400oC за счет увеличения проводимости транзистора и уменьшения областей термогенерации.
При приложении к затвору напряжения (Vз) меньше (Vn) и к стоку относительно истока напряжения (Vc), в месте контакта полупроводниковой подзатворной области и области из материала с металлической проводимостью образуется барьер Шоттки с соответствующей ему шириной области пространственного заряда (ОПЗ), который при обратном смещении практически не проводит ток. При превышении напряжения на затворе (Vз)>(Vn) концентрация носителей заряда на границе вышеупомянутых областей возрастает и ширина ОПЗ уменьшается. Барьер Шоттки переходит в туннельно-прозрачный барьер, и транзистор начинает проводить ток.
В случае прямого смещения барьера Шоттки напряжением (Vc) происходит изменение проводимости транзистора за счет модуляции напряжением затвора (Vз) вольтамперной характеристики барьера Шоттки. Использование в полевом транзисторе управляемого перехода барьера Шоттки в туннельно-прозрачный барьер позволяет увеличить быстродействие и крутизну, т.к. эффективная длина канала в таком транзисторе соответствует ширине ОПЗ.
Наличие в транзисторе дополнительной области (9), прилегающей к подзатворной области (6), обеспечивает возможность путем подачи напряжения смещения между электродом (10) этой области и электродом затвора (8) изменять проводимость подзатворной области в части, прилегающей к области (9) вплоть до изменения типа проводимости.
В случае, если благодаря выбору напряжения смещения участок подзатворной области (6), прилегающий к области (9), будет характеризоваться пониженной концентрацией носителей заряда, его можно рассматривать как слаболегированную область того же типа проводимости, как и остальная часть подзатворной области (6), которая в данном случае окажется сильнолегированной. В этом случае при приложении напряжения (Vз), близкого к нулевому, и обратного напряжения (Vс) к стоку транзистор закрыт. При достижении (Vз) = (Vn1) транзистор открывается и работает как обычный обогащенный МДП транзистор (например, p-кaнaльный). Однако при перемене знака (Vс) на стоке-истоке и достижении (Vз) = (Vn2) противоположного (Vn1) по знаку, транзистор начинает работать как n-канальный транзистор.
В случае, если выбор напряжения смещения между затвором и дополнительной областью (9) обеспечивает конверсию типа проводимости этой части подзатворной области, транзистор работает как n-канальный или p-канальный. Такой выбор смещения позволяет повысить стабильность порогового напряжения (Vn) транзистора.
Дополнительная сильнолегированная область, прилегающая к подзатворной области, выполняет роль дополнительных областей истоков (стоков), позволяя минимизировать термогенерацию носителей в подзатворной области и влияние утечек тока через диэлектрическую подложку, как за счет уменьшения длины проводящего канала, так и за счет изменения сопротивления канала благодаря приложению напряжения смещения между дополнительной областью и электродами истока, стока и затвора. Благодаря этому повышается термостойкость и быстродействие транзистора. Дополнительно повышение быстродействия осуществляется схематически при использовании дополнительной области в качестве дополнительного истока и подачи на основной и дополнительный истоки сигналов разной частоты.

Claims (3)

1. Полевой транзистор типа металл - диэлектрик-полупроводник, содержащий диэлектрическую подложку, на поверхности которой расположены области истока и стока, снабженные электродами и выполненные из материала с металлической проводимостью, полупроводниковую подзатворную область, размещенную между областями истока и стока, слой подзатворного диэлектрика, снабженный электродом затвора и расположенный на поверхности подзатворной области, отличающийся тем, что содержит дополнительную сильнолегированную полупроводниковую область с электродом, выполненную на поверхности диэлектрической подложки и прилегающую к подзатворной области.
2. Транзистор по п.1, отличающийся тем, что на диэлектрической подложке расположены две дополнительные сильнолегированные полупроводниковые области, снабженные электродами и прилегающие с противоположных сторон к подзатворной области.
3. Транзистор по п.1, отличающийся тем, что подзатворная область выполнена из полупроводникового силицида металла.
RU94037403A 1994-09-30 1994-09-30 Полевой транзистор типа металл - диэлектрик-полупроводник RU2130668C1 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94037403A RU2130668C1 (ru) 1994-09-30 1994-09-30 Полевой транзистор типа металл - диэлектрик-полупроводник
JP8511660A JPH10506753A (ja) 1994-09-30 1995-09-29 金属−誘電体−半導体型の電界効果トランジスタ
PCT/RU1995/000217 WO1996010842A1 (fr) 1994-09-30 1995-09-29 Transistor a effet de champ du type metal - dielectrique - semi-conducteur
KR1019970702100A KR100396151B1 (ko) 1994-09-30 1995-09-29 금속-절연체-반도체전계효과트랜지스터
EP95934359A EP0786813A4 (en) 1994-09-30 1995-09-29 METAL - DIELECTRIC - SEMICONDUCTOR FIELD EFFECT TRANSISTOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94037403A RU2130668C1 (ru) 1994-09-30 1994-09-30 Полевой транзистор типа металл - диэлектрик-полупроводник

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94037403A RU94037403A (ru) 1996-09-27
RU2130668C1 true RU2130668C1 (ru) 1999-05-20

Family

ID=20161316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94037403A RU2130668C1 (ru) 1994-09-30 1994-09-30 Полевой транзистор типа металл - диэлектрик-полупроводник

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0786813A4 (ru)
JP (1) JPH10506753A (ru)
KR (1) KR100396151B1 (ru)
RU (1) RU2130668C1 (ru)
WO (1) WO1996010842A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2692401C1 (ru) * 2016-02-01 2019-06-24 Рикох Компани, Лтд. Полевой транзистор, способ его изготовления, элемент отображения, устройство отображения и система

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2002115829A (ru) * 2002-06-17 2004-03-10 Саито ТАКЕШИ (JP) Полевой транзистор
JP6120340B2 (ja) * 2013-04-24 2017-04-26 国立研究開発法人産業技術総合研究所 異種材料接合を有する半導体デバイス

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH461646A (de) * 1967-04-18 1968-08-31 Ibm Feld-Effekt-Transistor und Verfahren zu seiner Herstellung
US3958266A (en) * 1974-04-19 1976-05-18 Rca Corporation Deep depletion insulated gate field effect transistors
JPS51135373A (en) * 1975-05-20 1976-11-24 Agency Of Ind Science & Technol Semiconductor device
JPS55160457A (en) * 1979-03-30 1980-12-13 Toshiba Corp Semiconductor device
SE8101994L (sv) * 1981-03-27 1982-09-28 Tove Per Arne Elektronisk krets med schottky-felttransistor med kontaktelement med olika schottky-barrierhojd
JPS58176967A (ja) * 1982-04-12 1983-10-17 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JPS6074561A (ja) * 1983-09-30 1985-04-26 Fujitsu Ltd Cmos半導体装置
JPS62104173A (ja) * 1985-10-31 1987-05-14 Fujitsu Ltd 半導体装置
JPS62229873A (ja) * 1986-03-29 1987-10-08 Hitachi Ltd 薄膜半導体装置の製造方法
JPS63168046A (ja) * 1986-12-29 1988-07-12 Nec Corp Cmos装置
GB9008214D0 (en) * 1990-04-11 1990-06-13 Gen Electric Co Plc Semiconductor devices
DE69121629T2 (de) * 1990-04-27 1997-02-13 Nec Corp Dünnfilmtransistor mit Schottky-Sperrschicht
JP3039967B2 (ja) * 1990-08-03 2000-05-08 株式会社日立製作所 半導体装置
JPH04299574A (ja) * 1991-03-28 1992-10-22 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP3134360B2 (ja) * 1991-06-27 2001-02-13 株式会社村田製作所 薄膜熱電素子の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Пожела Ю. Физика быстродействующих транзисторов. - Вильнюс, Мокслас, 1989, с. 88. Зи С. Физика полупроводниковых приборов, кн. 2. - М.: Мир, 1984, с. 75. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2692401C1 (ru) * 2016-02-01 2019-06-24 Рикох Компани, Лтд. Полевой транзистор, способ его изготовления, элемент отображения, устройство отображения и система

Also Published As

Publication number Publication date
KR100396151B1 (ko) 2004-04-21
RU94037403A (ru) 1996-09-27
EP0786813A1 (en) 1997-07-30
WO1996010842A1 (fr) 1996-04-11
EP0786813A4 (en) 1998-06-03
JPH10506753A (ja) 1998-06-30
KR970706610A (ko) 1997-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4364073A (en) Power MOSFET with an anode region
US5907173A (en) High voltage field effect transistor and method of fabricating the same
US5581100A (en) Trench depletion MOSFET
KR100652449B1 (ko) 횡형 박막 실리콘-온-절연체 jfet 디바이스
JP3631773B2 (ja) 低オン抵抗の高電圧mosトランジスタ
US5306656A (en) Method for reducing on resistance and improving current characteristics of a MOSFET
KR970053979A (ko) 개선된 트랜지스터 셀을 포함하는 플래시 메모리 및 그 메모리를 프로그래밍하는 방법
JPH09508492A (ja) 整流ゲートを有する三端子ゲート制御半導体スイッチング・デバイス
KR20030036239A (ko) 전력 mosfet, 그 제조방법 및 작동방법
Shur et al. New high field‐effect mobility regimes of amorphous silicon alloy thin‐film transistor operation
KR19990022793A (ko) 반도체 칩 연결 영역을 갖는 고전압 래터럴 금속 산화물 반도체전계 효과 트랜지스터 세마이콘덕터-온-인슐레이터 디바이스
KR940020576A (ko) 반도체트랜지스터구조(Metal oxide semiconductor transistors having a polysilicon gate electrode with nonuniform doping in source-drain direction)
Masante et al. 175V,> 5.4 MV/cm, $50\\mathrm {m}\Omega.\text {cm}^{2} $ at 250° C Diamond MOSFET and its reverse conduction
JPS6137796B2 (ru)
RU2130668C1 (ru) Полевой транзистор типа металл - диэлектрик-полупроводник
KR930009078A (ko) 불휘발성 반도체 메모리 및 그 제조 방법
DE69841384D1 (de) Leistungshalbleiteranordnung mit halbisolierendem Substrat
DE19540665A1 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
US5596216A (en) Semiconductor device with diode and capable of device protection
US6246093B1 (en) Hybrid surface/buried-channel MOSFET
JPH09246545A (ja) 電力用半導体素子
JPS57176781A (en) Superconductive device
JPH09199721A (ja) 電界効果トランジスタ
US6153909A (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
JPH01111378A (ja) 縦型mos fet

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091001