[其他]電阻—氧化物—半導體場效應晶體管

無效

• 申請號: 86101937
• 申請日: 1986-03-22
• 公開（公告）號: CN86101937B
• 公開（公告）日: 1988-05-18
• 發明（設計）人: 葉安祚;楊長根
• 申請（專利權）人: 江西大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78
• 代理公司: 江西省專利服務中心
• 代理人: 郭毅力,喻尚威

本發明涉及一種絕緣柵型場效應晶體管，其柵極是由電阻材料構成。

在山田隆明1976年12月21日發表的美國專利US3999210上公開了一種電阻-氧化物-半導體絕緣柵型場效應管，該器件的柵極由電阻材料構成，并在沿源漏方向的柵極兩端點設置兩個柵極引入電極，工作時在此兩電極加不同的電位，則溝道內形成一沿源漏方向變化的調制溝道電導的電場，以達到在寬頻范圍內具有線性阻抗特性的目的。

本發明的目的則是提供一種具有不截止、遙截止或銳截止轉移特性的絕緣柵型場效應晶體管。

本發明的目的是用標準的MOS平面工藝實現的。與MOS管的不同是它的柵極是由電阻材料構成，而與前述現有技術的不同之處是，在該電阻柵垂直于源漏聯線方向的端線的兩端制作兩個歐姆接觸電極（見圖1），作為本發明場效應管的兩個柵極引入電極，而且電阻柵層的電阻率是均勻的，工作時在此兩電極加上不同的電位，則由柵壓提供的調制溝道電導的電場是一個沿著垂直于源漏聯線方向的線性勻變電場。

本發明的場效應管所具有的不截止、遙截止或銳截止轉移特性，可以用以下敘述加以說明。

以n溝道增強型為例考察溝道元dz（見圖2）。由于溝道dz上的柵極各點電位均為同一數值V（z），顯然此溝道元與源、漏極之組合為一微MOS管。根據MOSFET理論，其飽和時的漏電流為

這里VT為各微MOS管所具有的相同的閾值電壓。

設定V₁＞V₂時，且有

注意到本發明場效應管溝道部分導通時的轉移特性狀況，即V₁＞VT＞V₂時，O～Z′區間溝道導通，Z′～W區間溝道截止的轉移特性狀況。如果選取VD_ss滿足

V_DSS≥V₄（0）-V₁＝V₄₁-V₁……（3）

那么，Z＝0處的微溝道元處于飽和導通狀態，然而，對于所有微溝道元，它們的源漏電壓均為VD_SS，又因為O-Z′區間的各微MOS管的V（z）都小于V₁而大于VT，即滿足

V_DSS≥V₄（Z）-V_T，O＜Z＜Z′……（4）

所以，O～Z′區間的溝道元都處于飽和導通狀態。但在Z′～W區間，由于V（z）＜VT，尚未形成強反型溝道，仍處于截止狀態。所以根據（1）可得，

顯然，當V₁選定后，1D_sat～V₂為雙曲線的一支，即器件呈現出不截止的轉移特性。

以上討論是把V₁、V₂作為兩個獨立的變量設定的。如按圖3所示的偏轉電路工作，則有

式中N＝R/Rgg，Rgg為柵電阻，代入式（5）可得

注意到N和Eg的可選擇性，適當選取N或Eg的值，就可以任意調節截止電壓，也即可以得到本發明場效應管的遙截止或銳截止轉移特性。

本發明的場效應晶體管可以是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，可以做成單個器件，也可以做在集成電路中，其源區和漏區可以用擴散法或離子注入法制成。而柵極氧化層可以是單層介質，也可以是多層介質。電阻層是用多晶硅生長法形成的，其厚度和電阻率，根據需要確定。

依本發明制作的場效應管，其優點是轉移特性可根據應用上的需要來選擇，獲得不截止、遙截止或銳截止的轉移特性，即獲得所需的截止電壓值和跨導值。另外，由于柵極的兩引線端在結構上相同、功能上等效，所以可以同時作為控制柵和信號柵使用。本發明的應用，可以有效地解決大信號堵塞、自動增益控制動態范圍窄等問題，擴大了場效應管的應用范圍，同時也可使電路得到簡化。

圖1是合乎發明主題的場效應管示意圖。（14）為源區，（16）為漏區，都是屬于同一種導電類型，（15）為襯底，是另一種導電類型，（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歐姆接觸區G1和G2。

圖2為空間坐標下的溝道位置示意圖。