Канальный транзистор с изолированными затворами

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ

Зависимый от патента №

МПК Н Oll 11/14

Заявлено 22.1! 1.1967 (№ 1142275/26-25) Приоритет 29.111.1966, № 20212/66. Япония

Опубликовано 06Л.1971. Бюллетень ¹ 4

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.382.322(088.8) Дата опубликования описания 4.111.1971

Авторы изобретения

Иностранцы

Томисабуро Окумура, Акира Цучитани и Тосио Хасегава (Япония) Иностранная. фирма

«Мацушита Электроникс Корпорейшн» l ВСГС01СЗЯАЯ (Япония), г::,.;г;.т ..; ",;.; у;;,и г- «g

: : :-. ь1!1а i..й i V..! Я

Заявитель

-"=."1ÜËÀO; ЕКА

KAHAJlbHblA ТРАНЗИСТОР С ИЗОЛИРОВАННЫМИ

ЗАТВОРАМИ

Известны канальные транзисторы с изолированными затворами, недостатком которых являются пробои окисного диэлектрика под

его затвором.

Предлагаемый канальный транзистор с изолированными затворами ооразован на полупроводниковой подло}кке одного типа проводимости. В подложке имеются области стока и истока с различной проводимостью и по крайней мере один затвор, размещенный ме}кду стоком и истоком и отделенный от подложки изолирующим слоем.

Предлагаемый канальный транзистор отличается от известных тем, что на полупроводниковой подложке между истоком и стоком образована отдельная область с другим типом проводимости, образующая р — n-переход с подложкой в окрестности истока и соединенная с затвором внешним проводом. Ток между затвором и истоком течет через эту область перехода благодаря эффекту пробоя базы при напряжении более низком, чем напряжение пробоя изолирующего слоя затвора.

Изобретение может быть использовано в любом канальном транзисторе с изолированными затворами, но наибольший эффект оно дает в транзисторе с двумя или более затворами.

На чертеже изображен канальный транзистор с двумя изолированными затворами, вид сверху.

Транзистор содержит исток 1, управляющий затвор 2, расположенный в непосредственной близости от истока 1 и регулирующий поток носителей; экранный затвор 8, сток 4, подло}кку б.

В результате установки экранного затвора

1р 8 электростатическая емкость между управляющим затвором 2 и стоком 4 уменьшится, что обеспечивает применение транзистора в высокочастотных диапазонах.

Кроме того, подача сигналов на управляю15 щий 2 и экранный 8 затворы существенно расширяет область применения канального транзистора с изолированными затворами, так как при определенном подборе напряжения экранного затвора 8 сток будет насы2р щаться при любом напряжении управляющего затвор а 2.

Пробои диэлектрика управляющего затвора в полевом транзисторе с изолированными затворами предотвращаются посредством вклю25 чения области из р — n-перехода между истоком 1 и управляющим затвором. Эта область образуется в полупроводниковой подложке, составляющей основу транзитора, между под Io}KKoH и управляющим затвором. Область

3Q соединяется с управляющим затвором и через

292328

45 подложку 5 с истоком 1. При подключении этой области в канальном транзисторе п-типа с изолированными затворами создается р — ипереход в направлении от истока к управляющему затвору. Аналогично создается р — ппереход в обратном направлении в канальном транзисторе р-типа с изолированными затворами.

Область, образующая р — n-переход с полупроводниковой подложкой, располагается в непосредственной близости от истока. Следовательно, когда разность потенциалов между истоком и управляющим затвором становится достаточно большой, непрерывно образуются области высокой электропроводности в той части подложки, которая размещена между р — n-переходом и истоком, в результате так называемого прокола базы, вызывающего большой по величине ток через область перехода, Это означает, что транзистор с пробоем базы включен между управляющим затвором и истоком полевого транзистора с изолированными затворами.

В канальном транзисторе и-типа с изолированными затворами ток стока увеличивается, если управляющий затвор приобретает положительный потенциал, но это увеличение может быть ликвидировано потенциалом экранной сетки затвора 8.

Пробой диэлектрика управляющего затвора, обусловленный увеличением напряжения, также предотвращается, так как между истоком 1 и управляющим затвором через область перехода начинает течь ток еще до того, как напряжение достигает величины, необходимой для пробоя изолирующего слоя управляющего затвора, и если сопротивление включено последовательно с управлгпощим затвором, то будет наблюдаться падение напряжения. Таким образом, транзистор оказывается защищенным от какого бы то ни было разрушения.

В канальном транзисторе р-типа с изолированными затворами ток стока увеличивается тогда, когда возрастает отрицательный потенциал управляющего затвора. Однако увеличение тока стока может быть ликвидировано потенциалом экранной сетки затвора 8, а дальнейшее увеличение напряжения между управляющим затвором 2 и истоком предотвращается благодаря току через р — n-переход. Такой переход легко может быть выполнен в той же полупроводниковой подложке, на которой создан транзистор.

В канальном транзисторе п-типа с изолированными затворами подложка р-типа, а исток и сток п-типа. Таким образом, в соответствии с полярностью перехода, этот переход должен формироваться одновременно с истоком и стоком в одном технологическом цикле. В транзисторе р-типа, поскольку его подложка п-типа, исток, сток и р — n-переход также могут быть сформированы одновременно.

В качестве полупроводниковых материалов могут быть использованы кремний, германий, арсенид галлия и т. д., а в качестве изолирующей пленки — двуокись кремния, моноокись кремния, фтористый магний, азотистый кремний и т. д.

Изобретение может быть эффективно использовано для всех типов канальных транзисторов с изолированными затворами независимо от числа имеющихся в них затворов.

Предмет изобретения

Канальный транзистор с изолированными затворами, образованный на основе полупроводниковой подложки с одним типом проводимости, включающий в себя области истока и стока противоположных типов проводимости, размещенные на той же подложке, и по крайней мере один затвор, расположенный на той же самой подложке и отделенный от нее изолирующим слоем, отличающийся тем, что, с целью предотвращения пробоя изолятора затвора при повышении напряжения, на полупроводниковой подложке в непосредственной близости к области истока создана область, формирующая р — а-переход, соединенная с затвором внешним проводом.

292328

Составитель О. Б. Федюкина

1 едактор Т. 3. Орловская Техред Л. В. Куклина Корректор Л. А. Uàðüêîâé

Изд Ко О1 Заказ 367/6 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2