Полевой транзистор

 

ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР Q изолированным электродом затвора, содержащий полупроводниковую подложку первого типа проводимости, в которой сформированы высоколегированные области стока, истока второго типа проводимости , которые соединены областью канала -то го же типа проводимости, концентрация основных носителей в которой меньше, чем в областях истока и стока, и расположенной под диэлектриком , отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности, электрод затвора выполнен в форме гребенки, между зубцами кото рой сформированы области, аналогичные областям стока и истока. СО со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ш4 Н01Ь2976

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3370210/18-25 (22) 18. 12.81 (46) 15.04.87. Бюл. № 14 (72) В.И. Овчаренко и М.А. Портнягин (53) 621.382(088.8) (56) Патент ФРГ № 2911726, кл. Н 01 Ь 29/78, опублик. 1978.

Патент США № 3945031, кл. 35-23, опублик. 1976. (54)(57) ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР с изолированным электродом затвора, содержащий полупроводниковую подложку первого типа проводимости, в которой сформированы высоколегированные области стока, истока второго типа проводимости, которые соединены областью канала того же типа проводимости, концентрация основных носителей в которой меньше, чем в областях истока и стока, и расположенной под диэлектриком, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности, электрод затвора выполнен в форме гребенки, между зубцами которой сформированы области, айалогичные областям стока и истока.

1 1097139

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, в частности, МДП-транзисторам с обеднением, нашед шим широкое применение в полупроводниковых интегральных схемах, используемых в вычислительной технике, автоматике.

Для улучшения соотношения между потребляемой мощностью и быстродействием микросхем в качестве нагрузок широко используют МДП-транзисторы с обеднением. При необходимости передачи через такие транзисторы высоких напряжений (более 25 В) для уменьшения потребляемой мощности используют высокоомные полупроводниковые подложки, малую толщину подзатворного диэлектрика с высокой диэлектрической проницаемостью для обеспечения малого коэффициента влияния подложки на пороговое напряжение.

Для уменьшения потребляемой мощности нагрузку выбирают высокоомной, что достигается путем использования

МДП-транзисторов с большой длиной и

25 малой шириной канала.

Для увеличения сопротивления нагрузки область канала легируют примесью того же типа проводимости, что и полупроводниковая подложка, или размещают аналогичный диффузионный слой под областью встроенного канала.

Но из-за увеличения коэффициента влияния подложки на пороговое напряжение такие транзисторы не пригодны 35 для передачи высокого уровня напряжения.

Известна конструкция МДП-транзистора с обеднением с малой шириной канала. Но из-за усложнения технологии 40 изготовления такая конструкция не нашла широкого применения при производстве интегральных схем.

В известных устройствах в качестве нагрузки используются МДП-транзис- 45 торы с обогащением, затворы которых соединены со стоком и с шиной питания, и МДП-транзистор с обеднением, затвор которого соединен с истоком и с выходом инвертора, сток — с истоком МДП- 50 транзистора с обогащением.

Основным недостатком такой нагрузки является неполная передача напряжения на величину, равную пороговому напряжению МДП-транзистора, с учетом обратного смещения по подложке.

Этот недостаток устраняется в составной нагрузке в виде двух последовательно включенных МДП-транзисторов с обеднением, затвор и исток каждого из которых соединены между собой.

Через такую нагрузку передача напряжения осуществляется без потерь, основной недостаток — большая потребляемая мощность, так как при минимальном напряжении между затвором, истоком и подложкой для одного транзистора другой транзистор смещен только по подложке, а для уменьшения потребляемой мощности используют длинноканальные МДП-транзисторы, имеющие большое значение коэффициента влияния подложки на пороговое напряжение.

В качестве нагрузок может быть использовано несколько последовательно включенных МДП-транзисторов с обеднением, затвор и исток каждого транзистора соединены между собой.

Недостатком такой нагрузки является большая потребляемая мощность. При минимальном напряжении между истоком, затвором и подложкой для последнего транзистора остальные транзисторы смещены только по подложке, так как затворы соединены с соответствующими истоками, а для уменьшения потребляемой мощности используют длинноканальные МДП-транзисторы.

Наиболее близким по технической сущности является полевой транзистор с изолированным электродом затвора, содержащий полупроводниковую подложку первого типа проводимости, в которой сформированы высоколегированные области стока, истока второго типа проводимости, которые соединены областью канала того же типа проводимости, концентрация основных носителей в которой меньше, чем в областях истока и стока, и расположенной под диэлектриком.

Из-за большого коэффициента влияния подложки на пороговое напряжение этих транзисторов для и-канальных транзисторов выбирают пороговые напряжения низкими. Это приводит к большой потребляемой ими мощности в режиме малой разности потенциалов между истоком, затвором, подложкой.

Из-за ограничения возможности уменьшения ширины канала для такого транзистора нельзя уменьшать длину канала для уменьшения коэффициента влияния подложки на пороговое напряжение.

1097 I длины.

Редактор П. Горькова Техред М.Ходанкч

Корректор Л. Пилипенко

Заказ 1328/2 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул., Проектная, 4

Поэтому недостатком таких транзисторов является большая потребляемая им мощность из-за большого коэффициента влияния подложки на пороговое напряжение, обусловленное необходимостью использования канала большой

Целью изобретения является уменьшение потребляемой мощности. 10

Поставленная цель достигается тем, что в известном полевом транзисторе с изолированным электродом затвора, содержащем полупроводниковую подложку первого типа проводимости, в которой сформированы высоколегированные области стока, истока второго типа проводимости, которые соединены областью канала того же типа проводи-2О мости, концентрация основных носителей, в которой меньше, чем в областях истока и стока, и расположенной под диэлектриком, электрод затвора выполнен в форме гребенки; между. зубцами

25 которой сформированы области аналогичные областям стока и истока.

39 4

На фиг. изображен полевой транзистор в разрезе; а на фиг. 2 - в плане.

Транзистор содержит подложку 1, области истока, стока 2, 3, область канала 4, области 5, аналогичные областям стока и истока, полевой диэлектрик 6, электрод затвора 7.

За счет использования последовательно включенных короткоканальных

МДП-транзисторов с обеднением с общим затворов вместо длинноканального ИДПтранзистора обеспечивается уменьшение коэффициента влияния подложки на пороговое напряжение транзистора.

Кроме того, при минимальном напряжении между. областью истока, затвором и подложкой остальные составные транзисторы смещены не только по подложке, но и по затвору. Это позволяет уменьшить потребляемую мощность при передаче высокого напряжения через ХДП-транзистор с обеднением.

Использование изобретения позволит создавать полевые транзисторы с уменьшенной потребляемой мощностью при передаче высокого напряжения.

)