БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР Советский патент 1996 года по МПК H01L29/73 

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при создании биполярных транзисторов.

Известен транзистор для интегральных схем со скрытым n⁺слоем, содержащий эмиттер, базу и коллектор, сформированный в монокристалле полупроводника, и электроды к ним.

Недостатком такого транзистора является ограниченность величины пробного напряжения, функциональных возможностей быстродействия из-за отсутствия возможности управлять уровнем выходного сигнала при неизменяющихся напряжениях на электродах в результате приложения напряжения снижения к скрытому n⁺слою.

Наиболее близким по технической сущности к устройству согласно изобретению является биполярный транзистор, содержащий полупроводниковую подложку, на которой расположена планарная транзисторная структура с чередующимся типом проводимости, включающая области эмиттера, базы и коллектора, причем область коллектора содержит приповерхностную высоколегированную зону.

Недостатком такого транзистора является ограниченность величины пробивного напряжения перехода коллектор-база, функциональных способностей и быстродействия.

Целью настоящего изобретения является обеспечение регулирования коэффициента усиления и расширения функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в известном биполярном транзисторе, содержащем полупроводниковую подложку, на которой расположена планарная транзисторная структура с чередующимся типом проводимости, включающая области эмиттера, базы и коллектора, причем область коллектора содержит приповерхностную высоколегированную зону возможностей, в структуре выполнен паз, дно которого расположено в области коллектора, а области эмиттера и базы ограничены одной из стенок паза, на стенках паза сформированы слой диэлектрика и электрод, причем последний является полевым по отношению к области коллектора.

Изобретение поясняется чертежом, где изображен биполярный транзистор и обозначено: подложка 1, область коллектора 2, приповерхностная высоколегированная зона 3, область базы 4, область эмиттера 5, металлические электроды 6, 7, 8, диэлектрик 9, 10, слой диэлектрика 11, электрод 12.

Полевой электрод выполнен в более легированной зоне области коллектора с учетом распределения потоков носителей заряда, так как в исходной изопланарной структуре более легированная область коллектора выполняет функцию канала, соединяющего структуру "эмиттер база менее легированная область коллектора", расположенную с одной стороны паза, с диффузионной приконтактной n⁺областью коллектора, расположенной с другой стороны паза. При этом участок под дном паза имеет наименьшую площадь поперечного сечения, что повышает эффективность управления током в коллекторной области.

Использование полевого управляющего электрода позволяет управлять усилительными свойствами транзистора, так как при приложении отрицательного или положительного напряжения к полевому электроду, вследствие образования индуцированного канала более легированной области коллектора под пазом соответственно с обеднением или обогащением основными носителями заряда, изменяется сопротивление канала по известной формуле:
R где R сопротивление канала;
b ширина канала;
l длина канала;
n концентрация носителей заряда;
μ_n подвижность;
W толщина канала, зависит от напряжения на полевом электроде.

Суммируясь с сопротивлением остальных участков области коллектора, данное сопротивление изменяет общее сопротивление области коллектора, что позволяет изменять величину тока коллектора без изменения напряжения на эмиттерном переходе, тем самым обеспечивается возможность автономного управления усилительными свойствами транзистора.

Транзистор данной конструкции может применяться в качестве регулируемой емкости полупроводниковых интегральных схем и элемента, реализующего функцию ИЛИ-НЕ для логических интегральных схем. При реализации логической операции ИЛИ-НЕ принимается, что приложение к базовому электроду или полевому электроду отрицательного напряжения не меньше определенной пороговой величины соответствует поступлению на вход логической единицы, а отсутствие напряжения или наличие напряжения ниже порогового значения поступлению на вход логического нуля. Наличие выходного сигнала высокого уровня принимается как наличие выходной единицы, а малого уровня выходного нуля. Величину выходного сигнала, соответствующего входным логическому нулю или единице, можно регулировать путем изменения напряжения между областями эмиттера базы и коллектора.

Транзистор может выполнять также функции модулятора и выключателя с регулируемым порогом выключения и усилением сигнала. В этом случае при неизменяющихся потенциалах на областях эмиттера, коллектора и базы подается модулирующий или выключающий электрический сигнал на полевой электрод. Тем самым обеспечивается стабильность работы транзистора в выбранном режиме.

Использование изобретения позволит получить полупроводниковое устройство с расширенными функциональными возможностями.

БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР, содержащий полупроводниковую подложку, на которой расположена планарная транзисторная структура с чередующимся типом проводимости, включающая области эмиттера, базы и коллектора, причем область коллектора содержит приповерхностную высоколегированную зону, отличающийся тем, что, с целью обеспечения регулирования коэффициента усиления и расширения функциональных возможностей, в структуре выполнен паз, дно которого расположено в области коллектора, а области эмиттера и базы ограничены одной из стенок паза, на стенках паза сформированы слой диэлектрика и электрод, причем последний является полевым по отношению к области коллектора.

БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР, содержащий полупроводниковую подложку, на которой расположена планарная транзисторная структура с чередующимся типом проводимости, включающая области эмиттера, базы и коллектора, причем область коллектора содержит приповерхностную высоколегированную зону, отличающийся тем, что, с целью обеспечения регулирования коэффициента усиления и расширения функциональных возможностей, в структуре выполнен паз, дно которого расположено в области коллектора, а области эмиттера и базы ограничены одной из стенок паза, на стенках паза сформированы слой диэлектрика и электрод, причем последний является полевым по отношению к области коллектора.