DE2000093C2

DE2000093C2 - Feldeffekttransistor

Info

Publication number: DE2000093C2
Application number: DE19702000093
Authority: DE
Inventors: 6000 Frankfurt Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Electronic GmbH
Priority date: 1970-01-02
Filing date: 1970-01-02
Publication date: 1982-04-01
Also published as: FR2075897B3; DE2000093A1; FR2075897A7; GB1297509A

Description

Die Erfindung betrifft einen Feldeffekttransistor nach den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Feldeffekttransistor ist aus der AT-PS 2 63 084 bekannt. Der bekannte MOS-Feldeffekttransistor besteht aus einem Halbleiterkörper des ersten Leitungstyps, in den von einer Oberflächenseite aus in einem bestimmten Abstand voneinander zwei Zonen des zweiten Leitungstyps als Source und Drain eingelassen sind. Der Zwischenraum zwischen den beiden Source und Drain bildenden eindiffundierten Zonen ist mit einer Isolierschicht überdeckt, auf der die flächenhafte metallische Gateelektrode angeordnet ist. Die von der Source- und Drainzone gebildeten pn-Übergänge erstrecken sich unter die die Gateelektrode tragende Isolierschicht.

Das Gebiet des Halbleiterkörpers vom ersten Leitungstyp im Bereich des Kanals muß eine gewisse Mindestdotierung aufweisen, um eine gewünschte elektrische Charakteristik zu erzielen. Diese Mindestdotierung kann jedoch eine relativ hohe Ausgangskapazität bewirken.

Wird dagegen — wie bei der AT-PS 2 63 084 - die Dotierung des Halbleiterkörpers vom ersten Leitungstyp in der unter der in Sperrichtung beanspruchten Drain-Sperrschicht extrem niedrig gehalten, so ist die durch diese Sperrschicht verursachte Ausgangskapazität gering, da sich die ladungsträgerfreie Raumladungszone sehr weit in den Halbleiterkörper hinein ausdehnen kann. Die Dotierung des übrigen Halbleiterkörpers wird jedoch den Anforderungen im Kanalgebiet angepaßt und daher höher gewählt, so daß der Feldeffekttransistor die gewünschten Eigenschaften beibehält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Feldeffekttransistor anzugeben, der neben einer geringen Ausgangskapazität eine sehr geringe Rückwirkungskapazität aufweist Diese Aufgabe wird bei einem Feldeffekttransistor mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen entsprechend ί den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung soll im weiteren anhand von zwei Ausführungsbeispielen noch näher erläutert werden.
In der Fig. 1 ist im Schnitt ein Halbleiterkörper 1

ίο dargestellt, der beispielsweise aus einkristaHinem Silizium besteht. In diesen Halbleiterkörper wurden von einer mit einer Oxydmaskierungsschicht 4, beispielsweise aus Siliziumdioxyd, bedeckten Halbleiteroberflächenseite zwei Zonen 2'und 3 vom n + -Leitungstyp in einem bestimmten Abstand voneinander eindiffundiert. Bei der Eindiffusion der beiden Zonen 2 und 3 wird in bekannter Weise die Oxydschicht als Diffusionsmaske verwendet. Die Zone 3 bildet die Sourcezone, während die Zone 2 die Drainzone darstellt. Beide Zonen sind mit einer Elektrode 5 bzw. 6 versehen. Zwischen den beiden Zonen 2 und 3 befindet sich an der Halbleiteroberfläche die das Kanalgebiet 8 überdeckende Isolierschicht 4, auf der die Gateelektrode 7 angeordnet ist. Der Halbleitergrundkörper weist den entgegengesetzten Leitungstyp

2^r> der Zonen 2 und 3 auf und ist somit bei dem oben bezeichneten Leitungstyp der Zonen 2 und 3 p-leitend. Unterhalb der Drainzone 2 ist der Halbleiterkörper p--leitend, das heißt, sehr schwach dotiert und damit sehr hochohmig. Die Begrenzung dieses schwach

.'ο dotierten Bereiches 9 ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Der übrige Teil 10 des Halbleiterkörpers ist höher dotiert und damit niederohmiger als der Bereich 9. Die beschriebenen Dotierungsverhältnisse des Halbleitergrundkörpers werden beispielsweise dadurch hergestellt, daß von einem p-leitenden Halbleiterkörper mit einer Dotierung von ca. 5 · 10¹⁷ Atomen je cm' ausgegangen wird, und daß in einen Teil dieses Halbleiterkörpers Störstellen eindiffundiert werden, die im Halbleiterkörper Donatoren bilden. Diese Kontra-

4n dotierung soll jedoch nur in einem Ausmaß durchgeführt werden, bei dem zwar noch kein Umschlag des Leitungstyps, wohl aber eine beträchtliche Erhöhung des spezifischen Widerstandes erfolgt. Auf diese Weise erhält man einen hochohmigen Halbleiterbereich 9, der beispielsweise eine Nettodotierung von ca. 10¹⁵ Atomen je cm³ aufweist. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der hochohmige Halbleiterbereich 9 den gesamten Querschnitt des Halbleiterkörpers in dem Teil, der unter der Drainzone 2

so liegt bzw. an die Drainzone angrenzt. Es ist auch möglich, von einem entsprechend niedrig dotierten Grundkörper 10 auszugehen, der im Ka.ialgebiet die erforderliche höhere Dotierung durch einen üblichen Diffusionsprozeß erhält, womit in der Zone 9 entspre-

>5 chend hochohmiges Substratmaterial verbleibt. Des weiteren kann z. B. das Verfahren der selektiven Epitaxie hierfür herangezogen werden, indem z. B. allein das Kanalgebiet mit einer Schicht der gewünschten höheren Dotierung versehen wird.

Die Steuerelektrode 7 endet bereits in einem bestimmten Abstand vor der die Drainzone bildenden Sperrschicht. Dadurch wird bereits bei relativ niedrigen Werten der Spannung Uns die von der Drainzone ausgehende Raumladungszone an dem durch Inversion fe5 erzeugten Kanal anstoßen, so daß die im Kanal transportierten Ladungsträger in der Raumladungszone durch das bestehende elektrische Feld zur Drainelektrode 5 transportiert werden. Durch die Verkürzung der

steuerelektrode in der Umgebung der Drainzone wurde :rfindungsgemäß die Rückwirkungskapazität reduziert.

Die Halbleiteranordnung der Fig.2 unterscheidet iich nur wenig von dem in F i g. 1 dargestellten \usfiihrungsbeispiel. Bei der in der F i g. 2 dargestellten Anordnung ist nur ein Teil des Querschnitts des 4albleiterkörpers 1 unter und in der unmittelbaren Jmgebung der Drainzone schwäcner dotiert. Dieser vorzugsweise durch Gegendotierung erzeugte Bereich vird unter Ausnutzung der bekannten Planardiffusionsechnik hergestellt.

Die F i g. 1 und 2 sind noch durch die Spannungsquelen ergänzt, mit deren Hilfe die Halbleiteranordnung jetrieben werden kann. Wird an die Gateelektrode 7 ein >ositives Potential gegenüber der Sourceelektrode 6 angelegt, bildet sic!· unter der Oxydschicht ein η-leitender Kanal 8 aus. Dieser Kanal geht von der Sourcezone 3 aus und verjüngt sich zur Drainzone 2 hin, wenn zwischen der Source- und der Drainzone eine Spannung der dargestellten Po'arität anliegt. Durch die Spannung Uds. die den Drainstrom /_D durch den Kanal treibt, wird ein Spannungsabfall im Kanalgebiet verursacht, der den ungleichmäßigen Querschnitt des Kanalgebiets 8 im Betriebsfall Ledingt. Bei der

ίο dargestellten Betriebsweise wird die Sperrschicht zwischen der Drainzone 2 und dem Halbleitergrundkörperbereich 9 in Sperrichtung beansprucht. Da der Bereich 9 jedoch sehr schwach dotiert ist, ist die Sperrschichtkapazität und damit die Ausgangskapazität

ι ϊ der Halbleiteranordnung sehr gering.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Feldeffekttransistor mit einem Halbleiterkörper vom ersten Leitungstyp und zwei in den Halbleiterkörper eingebrachten. Source und Drain bildenden Zonen vom zweiten Leitungstyp, zwischen denen, durch eine Isolierschicht vom Kanalbereich des Feldeffekttransistors getrennt, eine flächenhafte Gateelektrode angeordnet ist, wobei der Halbleiterkörper unter der Drainzone mit der im Betrieb in Sperrichtung beanspruchten Sperrschicht schwächer dotiert· ist als in den übrigen Bereichen des Halbleiterkörpers oder wobei der Kanalbereich stärker dotiert ist als der übrige Halbleiterkörper vom ersten Leitungstyp, dadurch gekennzeichnet, daß die Gateelektrode (7) im Abstand vor der die Drainzone (2) umgebenden Sperrschicht endet und der Abstand so gewählt ist, daß bei relativ niedrigen Werten der Drain-Source-Spannung die von der Drainsperrschicht ausgehende Raumladungs-Zone an dem durch Inversion erzeugten Kanal anstößt.

2. Feldeffekttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einkristallinem Silizium bestehende Halbleiterkörper unter der Drainzone (2) eine Dotierung von ca. 10^lä Atomen je cm³ aufweist, während der Halbleiterkörper in seinen übrigen Bereichen eine Dotierung von ca. 5 · 10¹⁷ Atomen je cm³ besitzt.