專利名稱:電阻—氧化物—半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法
本發(fā)明涉及一種絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極是由電阻材料構(gòu)成。
在山田隆明1976年12月21日發(fā)表的美國(guó)專利US3999210上公開(kāi)了一種電阻-氧化物-半導(dǎo)體絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管，該器件的柵極由電阻材料構(gòu)成，并在沿源漏方向的柵極兩端點(diǎn)設(shè)置兩個(gè)柵極引入電極，工作時(shí)在此兩電極加不同的電位，則溝道內(nèi)形成一沿源漏方向變化的調(diào)制溝道電導(dǎo)的電場(chǎng)，以達(dá)到在寬頻范圍內(nèi)具有線性阻抗特性的目的。
本發(fā)明的目的則是提供一種具有不截止、遙截止或銳截止轉(zhuǎn)移特性的絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
本發(fā)明的目的是用標(biāo)準(zhǔn)的MOS平面工藝實(shí)現(xiàn)的。與MOS管的不同是它的柵極是由電阻材料構(gòu)成，而與前述現(xiàn)有技術(shù)的不同之處是，在該電阻柵垂直于源漏聯(lián)線方向的端線的兩端制作兩個(gè)歐姆接觸電極(見(jiàn)圖1)，作為本發(fā)明場(chǎng)效應(yīng)管的兩個(gè)柵極引入電極，而且電阻柵層的電阻率是均勻的，工作時(shí)在此兩電極加上不同的電位，則由柵壓提供的調(diào)制溝道電導(dǎo)的電場(chǎng)是一個(gè)沿著垂直于源漏聯(lián)線方向的線性勻變電場(chǎng)。
本發(fā)明的場(chǎng)效應(yīng)管所具有的不截止、遙截止或銳截止轉(zhuǎn)移特性，可以用以下敘述加以說(shuō)明。
以n溝道增強(qiáng)型為例考察溝道元dZ(見(jiàn)圖2)。由于溝道dZ上的柵極各點(diǎn)電位均為同一數(shù)值VG(Z)，顯然此溝道元與源、漏極之組合為一微MOS管。根據(jù)MOSFET理論，其飽和時(shí)的漏電流為idsat＝ (μnCox)/(2L) 〔VG(Z)-VT〕2dZ……(1)這里VT為各微MOS管所具有的相同的閾值電壓。設(shè)定VG1＞VG2時(shí)，且有VG(Z)＝VG1- (VG1-VG2)/(W) Z……(2)注意到本發(fā)明場(chǎng)效應(yīng)管溝道部分導(dǎo)通時(shí)的轉(zhuǎn)移特性狀況，即VG1＞VT＞VG2時(shí)，O～Z′區(qū)間溝道導(dǎo)通，Z′～W區(qū)間溝道截止的轉(zhuǎn)移特性狀況。如果選取VDSS滿足VDSS≥VG(O)-VT＝VG1-VT……(3)那么，Z＝O處的微溝道元處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)。然而，對(duì)于所有微溝道元，它們的源漏電壓均為VDSS，又因?yàn)镺～Z′區(qū)間的各微MOS管的VG(Z)都小于VG1而大于VT，即滿足VDSS≥VG(Z)-VT，O＜Z＜Z′……(4)所以，O～Z′區(qū)間的溝道元都處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)。但在Z′～W區(qū)間，由于VG(Z)＜VT，尚未形成強(qiáng)反型溝道，仍處于截止?fàn)顟B(tài)。所以根據(jù)(1)可得，
IDsat＝∫0Z ′id s a t]]>= (μnCox)/(6L) · ((VG1-VT)3)/(VG1-VG2) ……(5)顯然，當(dāng)VG1選定后，IDsat～VG2為雙曲線的一支，即器件呈現(xiàn)出不截止的轉(zhuǎn)移特性。
以上討論是把VG1、VG2作為兩個(gè)獨(dú)立的變量設(shè)定的。如按圖3所示的偏置電路工作，則有VG1＝ (VG2N)/(1+N) + (Eg)/(1+N) ……(6)式中N＝R/Rgg，Rgg為柵電阻，代入式(5)可得ID s a t=μnCo x6 L［VG 2N1 + N+Eg1 + 1- VT］3Eg1 + N-VG 21 + N]]>……(7)注意到N和Eg的可選擇性，適當(dāng)選取N或Eg的值，就可以任意調(diào)節(jié)截止電壓，也即可以得到本發(fā)明場(chǎng)效應(yīng)管的遙截止或銳截止轉(zhuǎn)移特性。
本發(fā)明的場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以是n溝道，也可以是p溝道，其襯底不局限于單晶硅片，可以是外延層或離子注入層，可以做成單個(gè)器件，也可以做在集成電路中;其源區(qū)和漏區(qū)可以用擴(kuò)散法或離子注入法制成。而柵極氧化層可以是單層介質(zhì)，也可以是多層介質(zhì)。電阻層是用多晶硅生長(zhǎng)法形成的，其厚度和電阻率，根據(jù)需要確定。
依本發(fā)明制作的場(chǎng)效應(yīng)管，其優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)移特性可根據(jù)應(yīng)用上的需要來(lái)選擇，獲得不截止、遙截止或銳截止的轉(zhuǎn)移特性，即獲得所需的截止電壓值和跨導(dǎo)值。另外，由于柵極的兩引線端在結(jié)構(gòu)上相同、功能上等效，所以可以同時(shí)作為控制柵和信號(hào)柵使用。本發(fā)明的應(yīng)用，可以有效地解決大信號(hào)堵塞、自動(dòng)增益控制動(dòng)態(tài)范圍窄等問(wèn)題，擴(kuò)大了場(chǎng)效應(yīng)管的應(yīng)用范圍，同時(shí)也可使電路得到簡(jiǎn)化。
圖1是合乎發(fā)明主題的場(chǎng)效應(yīng)管示意圖。(14)為源區(qū)，(16)為漏區(qū)，都是屬于同一種導(dǎo)電類型，(15)為襯底，是另一種導(dǎo)電類型，(13)為柵氧化層，(12)為柵極電阻層，(11)和(17)代表柵極端部的兩個(gè)歐姆接觸區(qū)G1和G2。
圖2為空間坐標(biāo)下的溝道位置示意圖。
圖3是外電路偏置示意圖。
本發(fā)明利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)MOS平面工藝實(shí)施。不同的只是管子的柵極是由電阻材料構(gòu)成。本發(fā)明的實(shí)施例之一是在p型襯底上通過(guò)擴(kuò)散法形成N型源、漏極，用氧化法生成SiO2柵氧化層，柵極是用多晶硅生長(zhǎng)法形成的均勻電阻層。
權(quán)利要求
1.一種電阻-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，由一種導(dǎo)電類型的源區(qū)(14)和漏區(qū)(16)、另一種導(dǎo)電類型的襯底(15)、以及柵極氧化層(13)和柵極電阻層(12)組成，其特征是在柵極電阻層的兩端制作兩個(gè)歐姆接觸電極，它們的聯(lián)線方向與源漏間的聯(lián)線方向垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的場(chǎng)效應(yīng)管，其特征是柵極電阻層的電阻率為均勻的。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的場(chǎng)效應(yīng)管，其特征是柵極電阻層用多晶硅生長(zhǎng)法生成。
專利摘要
一種絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其柵極由電阻材料構(gòu)成。在電阻柵極垂直于源漏聯(lián)線方向的端線的兩端制作了兩個(gè)歐姆接觸電極作為雙柵端，其結(jié)構(gòu)和功能上是等效的。本器件具有不截止、遙截止或銳截止轉(zhuǎn)移特性，可根據(jù)需要獲得所需的截止電壓值和跨導(dǎo)值，兩個(gè)柵端可同時(shí)作為控制柵和信號(hào)柵使用。本器件的應(yīng)用擴(kuò)大了場(chǎng)效應(yīng)管的應(yīng)用范圍，可使電路得到簡(jiǎn)化，能有效地解決大信號(hào)堵塞、自動(dòng)增益控制動(dòng)態(tài)范圍窄等問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L29/78GK86101937SQ86101937
公開(kāi)日1987年11月11日 申請(qǐng)日期1986年3月22日
發(fā)明者葉安祚, 楊長(zhǎng)根 申請(qǐng)人:江西大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan