Высоковольтный мдп-транзистор

Высоковольтный мдп-транзистор

Реферат

 

Применение: изобретение относится к области микроэлектроники, а именно к высоковольтным МДП-транзисторам. Сущность изобретения: высоковольтный МДП-транзистор содержит полупроводниковую подложку, исток, сток, диэлектрик затвора, затвор, электроды истока и стока, первую и вторую дрейфовые области и полевую плату. Полевая плата соединена с затвором. Введена вторая полевая плата, соединенная со стоком, а у истока сформирована слаболегированная каналоограничительная область. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано для создания интегральных схем с высоковольтными МДП-транзисторами, в частности, для схем управления вакуумными люминесцентными индикаторами. Целью изобретения является улучшение характеристик транзистора, таких как пробивные напряжения стока и ток стока, а также повышение стабильности заряда диэлектрика над дрейфовыми областями транзистора. На фиг. 1 показано поперечное сечение предлагаемого высоковольтного МДП-транзистора; на фиг. 2 семейство вольтамперных характеристик (ВАХ) высоковольтного МДП-транзистора. Высоковольтный МДП-транзистор содержит полупроводниковую подложку 1 первого типа проводимости, подзатворный диэлектрик 2, затвор 3, сильнолегированный исток 4 второго типа проводимости, первую слаболегированную дрейфовую область 5 второго типа проводимости, сформированную в подложке под краем затвора 3, вторую дрейфовую область 6 второго типа проводимости с промежуточной концентрацией примеси по отношению к первой дрейфовой области 5 и к стоку 7, и полевую плату, состоящую из двух частей, расположенную над дрейфовыми областями, покрытыми толстым диэлектриком 9, причем первая ее часть 10 соединена в данном примере с затвором 3 и сформирована над первой дрейфовой областью 5, вторая часть 12 полевой платы сформирована над второй дрейфовой областью 6, соединена со стоком 7 через стоковый электрод 8, истоковый электрод 11, слаболегированную каналоограничительную область 13 второго типа проводимости. На фиг.2 представлено семейство вольтамперных характеристик предлагаемого транзистора. Устройство работает следующим образом. При подаче небольшого напряжения на сток 7 наблюдается линейная зависимость между током стока и напряжением на стоке. С ростом напряжения на стоке участок канала на границе с первой дрейфовой областью перекрывается объединенной областью. При дальнейшем увеличении напряжения на стоке образуются обедненные области под краем первой части полевой платы 10 и под краем второй части полевой платы 12. Это обуславливает наличие пиков величины напряженности электрического поля в объеме между истоком и стоком в указанных точках. Кроме того, возникает дополнительный пик напряженности поля на границе первой и второй дрейфовых областей. Но максимальное значение величины напряженности поля при одинаковых напряжениях на стоке значительно уменьшается, что приводит к повышению коммутируемых напряжений. При этом устраняется нестабильность заряда в диэлектрике над дрейфовыми областями, поскольку большая часть диэлектрика закрыта полевыми платами. Слаболегированная каналоограничительная область у истока транзистора вместе с первой дрейфовой областью подавляет эффекты короткого канала, что способствует уменьшению длины канала и приводит к увеличению тока стока. Предлагаемая конструкция высоковольтного МДП-транзистора реализована следующим образом. Были изготовлены образцы интегральной микросхемы с 32-мя выходными р-канальными высоковольтными МДП-транзисторами с открытым стоком на полупроводниковой подложке n-типа (111), 110¹⁵ см^-3. Области истока, стока, дрейфовые области и каналоограничительная область создавались ионной имплантацией бора. Диэлектрик затвора двухслойный, состоящий из пленки двуокиси кремния толщиной 0,1 мкм и пленки нитрида кремния толщиной 0,1 мкм. Длина канала высоковольтного транзистора 4 мкм, ширина канала 1025 мкм, толщина диэлектрической пленки над дрейфовыми областями 1 мкм, затвор и полевая плата пленка алюминия толщиной 1 мкм. Одновременно с формированием высоковольтных МДП-транзисторов создавалась низковольтная логическая часть интегральной микросхемы. Испытания полученных образцов показали, что транзистор коммутирует напряжение 250В на уровне тока утечки не более 0,1 мкА. Ток стока транзистора составил 35 мА при напряжении на затворе 14 В. Пороговое напряжение транзистора 2 В (см. протоколы N 1, 2 испытаний высоковольтных МДП-транзисторов). Таким образом, по сравнению с базовым объектом коммутируемое транзистором напряжение увеличено в 1,3 раза, ток стока увеличен в 7 раз. Использование предлагаемой конструкции высоковольтного МДП-транзистора обеспечивает по сравнению с известными конструкциями (прототипом) улучшенные характеристики транзистора, также как коммутируемое напряжение, ток стока, стабильность заряда диэлектрика. Кроме того, предлагаемая конструкция высоковольтного МДП-транзистора позволяет одновременно формировать на одной подложке низковольтную часть интегральной схемы.

Формула изобретения

1. ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ МДП-ТРАНЗИСТОР, содержащий полупроводниковую подложку первого типа проводимости, сильнолегированные области истока и стока второго типа проводимости, диэлектрик затвора, затвор, электроды истока и стока, первую слаболегированную область второго типа проводимости, сформированную в подложке под краем затвора с стороны стока, вторую дрейфовую область второго типа проводимости с промежуточной концентрацией примеси по отношению к первой дрейфовой области и к стоку и расположенную между первой дрейфовой областью и стоком, и полевую плату, расположенную над дрейфовыми областями, покрытыми толстым диэлектриком и соединенную с истоком и затвором, отличающийся тем, что, с целью повышения пробивного напряжения стока и стабильности заряда диэлектрика над дрейфовыми областями транзистора, полевая плата состоит из двух частей, причем первая ее часть соединена с затвором или истоком, сформирована над первой дрейфовой областью, а конец не доходит до границы первой дрейфовой области с второй, вторая часть полевой платы сформирована над второй дрейфовой областью и соединена с стоком. 2. МДП-транзистор по п.1, отличающийся тем, что, с целью увеличения тока стока транзистора путем уменьшения длины его канала, с стороны истока транзистора введена каналоограничительная область, идентичная первой дрейфовой области.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2