Полупроводниковое устройство

Полупроводниковое устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ УСТРОЙСТВО , содержащее по крайней мере два полевых транзистора с управляюпщми р-п-переходами, каждый из которых включает области стока, истока, канала , верхнего и нижнего затворов, отличающееся тем, что, с целью улучшения воспроизводимости проходных вольт-амперных характеристик транзисторов, область канала каждого транзистора неравномерно легирована с градиентом концентрации примеси не более 5 , направленным от верхнего управляющего затвора , а толщина нелегированной области канала соизмерима с максимальной областью пространственного заряда области нижнего затвора в канапе.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„921387

ВсВ4ф {}Яфф ф а не 6;;„

Yf:М.-,г„, 13 1П ИОТЩ(А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3003407/18-25 (22) 03. 1.0. 80 (46) 23.04.88. Вюл. № 15 (72) С.П.Верходанов, С.П.Власов, В.Н.Гаштольд, В.В.Калиников и .В.И.Кольдяев (53) 621.382 (088.8) (56) Патент Великобритании ¹ 1474826, кл. Н 1 К, опублик. 1979.

Электроника, 1970, т. 43, ¹ 23, с. 84. (54)(57) ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ УСТРОЙСТ-

ВО,содержащее по крайней мере два полевых транзистора с управляющими (51)4 Н 01 Ь.27/04 Н 01 Ь 29/78 р-п-переходами, каждый из которых включает области стока, истока, канала, верхнего и нижнего затворов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения воспроизводимости проходных вольт-амперных характеристик транзисторов, область канала каждого транзистора неравномерно легирована с градиентом концентрации примеси не более 5 ° 10 см, направленным от верхнего управляющего затвора, а толщина нелегированной области канала соизмерима с максимальной областью пространственного заряда области нижнего затвора в канале. Я е (921387

Изобретение относится к конструкциям интегральных микросхем и может быть использовано при создании монолитных дифференциальных операционных усилителей, компараторов, аналоговых ключей, преобразователей уровня и т.п.

Известна интегральная структура, выполненная на полупроводниковой подложке .и содержащая два полевых транзистора с верхним и нижним затворами и идентичными каналами с равно.мерным распределением примеси противоположного подложке типа проводимости, причем области верхнего затвора, истоков и стоков у каждого транзистора имеют форму гребенок, а зубцы гребенок одного транзистора расположены между зубцами гребенок другого.

Однако данная интегральная структура имеет низкое допустимое напряжение входного сигнала, что ограничивает ее практическое использование.25

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является полупроводниковое устройство, содержащее по крайней мере два полевых транзистора с управляющими р-п-переходами, каждый из которых включает области стока, истока, канала, верхнего и нижнего затворов.

Однако в таком полупроводниковом устройстве полевые транзисторы имеют различные вольт-амперные характерис35 тики, что приводит к увеличению напряжения смещения и температурного дрейфа нуля полупроводникового устройства.

Цель изобретения — улучшение воспроизводимости проходных вольт-амперных характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в известном полупроводнико45 вом устройстве, содержащем по крайней мере два полевых транзистора с управляющими р-п-переходами, каждый из которых включает области стока, истока,.канала, верхнего и нижнего затворов, область канала каждого 50 транзистора неравномерно легирована с градиентом концентрации примеси не более 5 10 см, направленным от верхнего управляющего затвора, а толщина нелегированной области кана- 55 ла соизмерима с максимальной областью пространственного заряда нижнего затвора в области канала.

На чертеже изображено сечение полупроводникового устройства, состоящее из полупроводниковой подложки 1, например, р-типа проводимости, эпитаксиального слоя 2 противоположного типа проводимости, областей 3, 4 верхнего, нижнего. затворов, областей

5 каналов, областей б истока (стока), легированной области 7 канала.

Как видно из чертежа, канал состоит из двух областей: неравномерно легированной и нелегированной.

В эпитаксиальной области 5 канала легирующая примесь распределена однородно и соответствует уровню легирования исходной эпитаксиального слоя N» тогда как в области 7, которую создают с помощью операций диффузии или ионного легирования, концентрация примеси не постоянна, а уменьшается от значения, соответст" вующего поверхностной концентрации при загонке до величины N>, Поэтому общее количество примеси в области 7 и ее проводимость будут превышать количество примеси и проводимость эпитаксиальной области

5 канала. Следовательно, ток стока транзисторов, величина которого пропорциональна общей проводимости канала, в предлагаемой структуре будет зависеть только от концентрации примеси в более проводящей области 7 и размеров этой области. Напряжение отсечки транзисторов в полупроводниковом устройстве также определяется только областью 7. Действительно, при подаче и дальнейшем увеличении на области 3, 4 верхнего и нижнего затворов отрицательного напряжения области пространственного заряда р-и-переходов затворов будут распространяться преимущественно в область канала транзистора, так как концентрация примеси в .области верхнего и нижнего затворов намного превышает концентрацию примеси в канале. Однако скорость распространения обедненного слоя в области 5 канала будет выше, чем в области 7.

Поэтому со стороны области 4 нижнего затвора уже при малых напряжениях (менее 10Х от величины напряжения отсечки транзистора) ) обедненный слой будет полностью перекрывать слаболегированную эпитаксиальную часть канала, толщина которой соизмерима с максимальной шириной области простран921387

Редактор Н. Сильнягина Техред A. Кравчук Корректор И.Эрдейи

Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, NocKBa, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3375

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ственного заряда области нижнего затвора в канале, и достигнет области 7. При дальнейшем увеличении напряжения на процесс отсечки тока стока будет сказываться только об5 ласть 7 канала.

Таким образом, изменяя концентрацию примеси в неравномерно легированной области канала и толщину этой области, можно управлять параметрами проходной вольт-амперной характеристики (ток стока, напряжение отсечки) транзисторов и ее формой независимо от разброса параметров эпитаксиальной пленки. При этом, поскольку точность воспроизведения глубины и уровня легирования области 7 при диффузии обычно, как минимум, на порядок выше, чем воспроизводимость параметров эпитакеиальной пленки в известной структуре, воспроизводимость и согласованность проходных вольт-амперных характеристик транзисторов в предлагаемой структуре будут лунше, что выражается в снижении величины напряжения смещения предлагаемых структур.

Использование изобретения позволит повысить выход годных полупроводниковых устройств по напряжению смещения, температурному дрейфу нуля и по коэффициенту ослабления синфазных помех.