RU2192691C2 - Комплементарный полупроводниковый прибор - Google Patents
Комплементарный полупроводниковый прибор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2192691C2 RU2192691C2 RU97100319/28A RU97100319A RU2192691C2 RU 2192691 C2 RU2192691 C2 RU 2192691C2 RU 97100319/28 A RU97100319/28 A RU 97100319/28A RU 97100319 A RU97100319 A RU 97100319A RU 2192691 C2 RU2192691 C2 RU 2192691C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- regions
- complementary
- type
- conductivity
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Изобретение относится к полупроводниковой электронике и микроэлектронике, классу многофункциональных приборов. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей прибора. Предложен полупроводниковый прибор, структура которого в зависимости от коммутации выводов прибора может выполнять функции комплементарных n-МОП и р-МОП транзисторов, или комплементарных биполярных транзисторов n-p-n и р-n-р типов, или двух новых комплементарных элементов, каждый из которых имеет по два управляющих электрода, а также может работать в качестве двухэмиттерного транзистора, тиристора и элемента инжекционной логики И2Л. 10 ил.
Description
Изобретение относится к полупроводниковой электронике и микроэлектронике, классу многофункциональных приборов, может быть использовано в двухтактных цифровых и аналогичных устройствах, в частности отказоустойчивых.
Многофункциональные приборы могут реализовать на базе одной полупроводниковой структуры функции нескольких активных элементов, в том числе биполярных и МОП транзисторов, что сокращает номенклатуру приборов, унифицирует их технологию, повышает отказоустойчивость электронных устройств.
Известны электронные устройства, использующие взаимодополняющие (комплементарные) активные приборы. Требования к этим приборам - различные виды основных носителей и идентичность приборов.
Биполярные устройства используют пары дискретных транзисторов n-p-n и р-n-р типов с идентичными параметрами. Реализация комплементарных элементов в биполярных интегральных микросхемах технологически затруднена, параметры n-р-n и р-n-р элементов микросхем существенно различаются между собой. Комплементарные МОП устройства реализуют на КМОП структурах микросхем или реже на дискретных n-МОП и р-МОП транзисторах с каналами соответственно n- и р-проводимостей. Информация о реализации в одной полупроводниковой структуре функций комплементарных как биполярных, так и МОП транзисторов в известных авторам источниках не обнаружена.
В качестве прототипа принята наиболее близкая по технической сущности известная КМОП полупроводниковая структура микросхемы, в р-подложке которой сформирована n-область ("карман", в этом кармане - две расположенные рядом р-области [1] ). Кроме того, в р-подложке сформированы две рядом расположенные n-области. Поверхность структуры содержит слой диэлектрика и два металлических затвора. Структура имеет выводы от двух затворов, двух р-областей и двух n-областей, а также вспомогательные выводы р-подложки и n-кармана [1] .
Признаки прототипа - подложка, карман, р- и n-области, слой диэлектрика, два затвора, выводы от восьми областей - совпадают с признаками заявляемого объекта.
Однако на базе структуры прототипа реализуют только два комплементарных р-МОП и n-МОП транзистора, являющихся активными элементами КМОП микросхемы. Возможности работы структуры прототипа в качестве биполярных элементов -вертикального р-n-р транзистора - весьма ограничены. Они рассматриваются в [1] как недопустимые и применяют ряд конструктивных мер для снижения возможности перехода работы структуры в указанные выше режимы.
Техническим результатом изобретения является создание универсальной полупроводниковой структуры, которая могла бы выполнять функции как биполярных, так и МОП комплементарных транзисторов, а также других активных элементов и приборов, т.е. повышение функциональных возможностей полупроводниковых приборов. Данный технический результат достигается прибором, структура которого состоит из полупроводниковой подложки первого типа проводимости, в которой сформирована область другого типа проводимости - карман, и в нем расположены две области первого типа проводимости. В отличие от прототипа, расстояние между этими двумя областями меньше длины диффузионного пробега неосновных носителей кармана, а концентрация легирующей примеси в кармане меньше, чем в расположенных в нем областях. В подложке сформированы также две области другого типа проводимости. В отличие от прототипа, расстояние между этими областями меньше длины диффузионного пробега неосновных носителей подложки. Концентрация легирующей примеси в подложке меньше, чем в расположенных в ней двух областях. Все области структуры и подложки имеют омические (невыпрямляющие) контакты.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежом. Примеры осуществления предлагаемого полупроводникового прибора приведены на фиг.1. Данная структура содержит области n-подложки 1', р-карман 2', n+ области 3' и 5', расположенные в кармане 2 на малом расстоянии одна от другой, р-области 6' и 8', расположенные в подложке 1' на малом расстоянии одна от другой, металлические затворы 4' и 7' и слой диэлектрика 9'. Электроды 1...8 - выводы областей 1'. . . 8' соответственно. На основе предлагаемой полупроводниковой структуры могут быть реализованы следующие активные элементы:
n-МОП и р-МОП комплементарные транзисторы (фиг.2 и фиг.3); n-p-n и р-n-р комплементарные биполярные транзисторы (фиг.4 и фиг.5);
новые комплементарные элементы, каждый из которых имеет два управляющих электрода (фиг.6 и фиг.7).
n-МОП и р-МОП комплементарные транзисторы (фиг.2 и фиг.3); n-p-n и р-n-р комплементарные биполярные транзисторы (фиг.4 и фиг.5);
новые комплементарные элементы, каждый из которых имеет два управляющих электрода (фиг.6 и фиг.7).
Кроме того, возможно известное включение структуры прибора в качестве:
двухэмиттерного биполярного транзистора (фиг.8),
тиристора (фиг.9),
элемента интегральной инжекционной логики И2 Л (фиг.10).
двухэмиттерного биполярного транзистора (фиг.8),
тиристора (фиг.9),
элемента интегральной инжекционной логики И2 Л (фиг.10).
Схемотехнические изображения указанных выше приборов и соответствующие им электроды (фиг.1) приведены на фиг.2....10 соответственно. Прибор работает в различных режимах следующим образом. При подаче управляющих электрических сигналов на электроды затворов 4 и 7, контакты 3, 6 и 5, 8 используются как выводы стоков и (или) истоков n-МОП и р-МОП транзисторов соответственно, прибор выполняет функции КМОП. При работе прибора в биполярном транзисторном режиме контакты 1 и 2 соответствуют выводам баз двух горизонтальных комплементарных симметричных транзисторов р-n-р и n-p-n типов соответственно с эмиттерными выводами 6 и 3, коллекторными 5 и 8. При подаче двух управляющих сигналов на затвор 4 и базу 2 или на затвор 7 и базу 1, прибор реализует функцию двух комплементарных полупроводниковых тетродов, каждый из которых имеет по два управляющих электрода. Первый из тетродов n-p-n типа имеет эмиттерный электрод 3, коллекторный 5, управляющие электроды 2 и 4, второму тетроду р-n-р типа соответствуют выводы эмиттера 6 и коллектора 8, управляющие электроды 7 и 1.
Прибор может работать в функции двухэмиттерного вертикального n-р-n транзистора (фиг.8) и тиристора (фиг.9). Кроме того, если подать на электрод 6 положительное питание инжектора и использовать контакт 2 для входных сигналов, прибор может реализовать функцию элемента интегральной инжекционной логики И2Л (фиг.10). Благодаря вышесказанному, предлагаемый прибор может служить в отличие от прототипа не только для реализации КМОП блока на двух комплементарных n-МОП и р-МОП транзисторах, но и для реализации блока на двух комплементарных биполярных n-р-n и р-n-р горизонтальных транзисторах с идентичными параметрами и, что особенно важно, может использоваться в качестве двух новых комплементарных активных элементов, каждый из которых имеет по два управляющих электрода. За счет уменьшения расстояний между областями стоков и истоков (эмиттеров и коллекторов) и снижения концентраций легирующих примесей в подложке и кармане получены новые свойства полупроводниковой структуры по сравнению с прототипом.
Ниже приводятся основные технологические параметры прибора с учетом современного состояния отечественных разработок [2]:
минимальная ширина затвора составляет 4....6 мкм и определяется возможностями современной фотолитографии;
толщина слоя диэлектрика под затвором равна 0,4 мкм;
легирующие примеси: донорные - фосфор, акцепторные - бор.
минимальная ширина затвора составляет 4....6 мкм и определяется возможностями современной фотолитографии;
толщина слоя диэлектрика под затвором равна 0,4 мкм;
легирующие примеси: донорные - фосфор, акцепторные - бор.
В приборе используется подложка n-типа, с концентрацией донорной примеси 1012. ..1013 см-3. В ней формируют карман р-типа с концентрацией акцепторных примесей 1016 см. Концентрация донорных примесей в n-областях кармана 1018.. .1020 см-3 . Концентрация акцепторной примеси в двух р-областях, сформированных в подложке, 1018 см-3. Минимальное расстояние между диффузионными областями исток-сток в КМОП приборах составляет 2...4 мкм. Длина диффузионного пробега носителей заряда для кремния при Т=300 К и табличных коэффициентах диффузии, равных 36 см2/сек для электронов и 13 см2/сек для дырок [3, с.13], и времени жизни носителей - 10-6....10-4 сек [4] составляет:
для электронов
для дырок
что и подтверждает возможность передачи тока между двумя областями р-типа и между двумя областями n-типа рассматриваемого прибора при частотах 104...106 Гц.
для электронов
для дырок
что и подтверждает возможность передачи тока между двумя областями р-типа и между двумя областями n-типа рассматриваемого прибора при частотах 104...106 Гц.
Возможность трансформации функций структуры при отказе (обрыве вывода затвора или базы) обеспечивает высокую отказоустойчивость устройства. Разработка отказоустойчивых комплементарных устройств очень актуальна в настоящее время для применения в электронной аппаратуре железнодорожного транспорта. Прибор может быть отнесен к новому классу многофункциональных активных элементов интегральных микросхем и полупроводниковых приборов.
Использование изобретения позволит значительно расширить функциональные возможности комплементарного полупроводникового прибора, структура которого в зависимости от коммутации выводов может выполнять функции различных пар комплементарных элементов - биполярных транзисторных, КМОП и тетроидных с двумя управляющими электродами.
Источники информации
1. Д. Ферри и др. Электроника ультрабольших интегральных схем. М.: Мир, 1991, с. 282, рис.6.3.
1. Д. Ферри и др. Электроника ультрабольших интегральных схем. М.: Мир, 1991, с. 282, рис.6.3.
2. И.Е. Ефинов и др. Микроэлектроника. М.: Высшая школа, 1987, с.136.
3. Ф. Я. Либерман. Электроника на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1987, с.13, табл.2.1.
4. Т. Г. Агаханян. Измерение импульсных параметров полупроводниковых триодов в ключевом режиме. Сб.статей "Полупроводниковые приборы и их применение"/ Под. ред. Я.А. Федотова. Вып. 10. М.: Сов. радио, 1963.
Claims (1)
- Комплементарный полупроводниковый прибор, содержащий подложку первого типа проводимости, выполненные в ней две области второго типа проводимости и карман второго типа проводимости, в котором сформированы две области первого типа проводимости, слой диэлектрика на поверхности подложки, два затвора и выводы от всех областей, отличающийся тем, что расстояние между двумя областями первого типа проводимости, расположенными в кармане второго типа проводимости и расстояние между двумя областями второго типа проводимости, выполненными в подложке, меньше длин диффузионного пробега неосновных носителей в кармане и подложке соответственно, а концентрация легирующих примесей в кармане меньше, чем в расположенных в нем двух областях второго типа проводимости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97100319/28A RU2192691C2 (ru) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | Комплементарный полупроводниковый прибор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97100319/28A RU2192691C2 (ru) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | Комплементарный полупроводниковый прибор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2192691C2 true RU2192691C2 (ru) | 2002-11-10 |
Family
ID=20188932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97100319/28A RU2192691C2 (ru) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | Комплементарный полупроводниковый прибор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2192691C2 (ru) |
-
1997
- 1997-01-09 RU RU97100319/28A patent/RU2192691C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ФЕРРИ Д. и др. Электроника ультрабольших интегральных схем. - М.: Мир, 1991, с.282-283. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6307223B1 (en) | Complementary junction field effect transistors | |
US4672584A (en) | CMOS integrated circuit | |
JP2008193101A (ja) | 半導体装置 | |
EP0178991B1 (en) | A complementary semiconductor device having high switching speed and latchup-free capability | |
US5061981A (en) | Double diffused CMOS with Schottky to drain contacts | |
JPH03190426A (ja) | 集積BiCMOS回路 | |
US6376870B1 (en) | Low voltage transistors with increased breakdown voltage to substrate | |
CA1111514A (en) | Multidrain metal-oxide-semiconductor field-effect device | |
US4476479A (en) | Semiconductor device with operating voltage coupling region | |
JP2002134752A (ja) | 半導体装置 | |
EP0708486B1 (en) | Semiconductor field effect transistor with large substrate contact region | |
RU2192691C2 (ru) | Комплементарный полупроводниковый прибор | |
JP2825038B2 (ja) | 半導体装置 | |
US5028978A (en) | Complementary bipolar complementary CMOS (CBiCMOS) transmission gate | |
EP0272753A2 (en) | Complementary silicon-on-insulator lateral insulated gate rectifiers | |
JPH0493076A (ja) | 半導体集積回路装置 | |
KR100800252B1 (ko) | 씨모스 공정을 이용한 다이오드 소자의 제조 방법 | |
JPH05226627A (ja) | 半導体装置 | |
JP3191285B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP3071819B2 (ja) | 絶縁ゲート型半導体装置 | |
JPH088359B2 (ja) | 半導体装置 | |
KR100332115B1 (ko) | 반도체전력소자및그제조방법 | |
JPH0748552B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP3057698B2 (ja) | 半導体装置 | |
KR100321700B1 (ko) | 래치업방지를 위한 소자분리막을 갖는 합체된 바이폴라 트랜지스터와 모스트랜지스터 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050110 |