Полупроводниковое устройство Советский патент 1988 года по МПК H01L27/04 H01L29/78 

f

Т 75ЧкТ1Т ВГ Г

.«.. « ..)...- Изобретение относится к конструкциям интегральных микросхем и может быть использовано при создании монолитных дифференциальных операционных усилителей, компараторов, аналоговых ключей, преобразователей уровня и т.п. Известна интегральная структура, выполненная на полупроводниковой подложке ,и содержащая два полевых транзистора с верхним и нижним затво рами и идентичными каналами с равномерным распределением примеси противоположного подложке типа проводимости, причем области верхнего затво ра, истоков и стоков у каждого транзистора имеют форму гребенок, а зубцы гребенок одного транзистора расположены между зубцами гребенок другого. Однако данная интегральная структура имеет низкие допустимое напряжение входного сигнала, что ограничивает ее практическое использование Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является полупроводниковое устройство, содержащее по крайней мере два полевых транзистора с управляющими р-п-переходами, кааодьм из которых включает области стока, истока, канала, верхнего и нижнего затворов. Однако в таком полупроводниковом устройстве полевые транзисторы имеют различные вольт-амперные характеристики, что приводит к увеличению напряжения смещения и температурного дрейфа нуля полупроводникового устройства. Цель изобретения - улучшение воспроизводимости проходных вольт-ампер ных характеристик. Поста вленная цель достигается тем, что в известном полупроводниковом устройстве, содержащем по крайней мере два полевых транзистора с управляющими р-п-переходами, каждый из которых включает области стока, истока, канала, верхнего нижнего затворов, область канала каждого транзистора неравномерно легирована е градиентом концентрации примеси не более 5-10 см, направленным от верхнего управляющего затвора, а толщина нелегированной области кана- ла соизмерима с максимальной областью пространственного заряда нижнего затвора в области канала. На чертеже изображено сечение полупроводникового устройства, состоящее из полупроводниковой подложки 1, например, р-типа проводимости, эпитаксиального слоя 2 противоположного типа проводимости, областей 3, 4 верхнего, нижнего.затворов, областей 5 каналов, областей 6 истока (стока), легированной области 7 канала. Как видно из чертежа, канал состоит из двух областей: неравномерно легированной и нелегированной. В зпитаксиальной области 5 канала легирующая примесь распределена однородно и соответствует уровню легирования исходной эпитаксиального слоя Nj, тогда как в области 7, которую создают с помощью операций диффузии или ионного легирования, концентрация примеси не постоянна, а уменьшается от значения, соответствующего поверхностной концентрации при загонке до величины Ng. Поэтому общее количество примеси в области 7 и ее проводимость будут превышать количество примеси и проводимость эпитаксиальной области 5 канала. Следовательно, ток стока транзисторов, величина которого пропорциональна общей проводимости канала, в предлагаемой структуре будет зависеть только от концентрации примеси в более проводящей области 7 и размеров этой области. Напряжение отсечки транзисторов в полупроводниковом устройстве также определяется только областью 7. Действительно, при подаче и дальнейшем увеличении на области 3, 4 верхнего и нижнего затворов отрицательного напряжения области пространственного заряда р-п-переходов затворов будут распространяться преимущественно в область канала транзистора, так как концентрация примеси в .области верхнего и нижнего затворов намного превышает концентрацию примеси в канале. Однако скорость распространения обедненного слоя в области 5 канала будет выше, чем в области 7. Поэтому со стороны области 4 нижнего затвора уже при малых напряжениях (менее 10% от величины напряжения отсечки транзистора)) обедненный слой будет полностью перекрывать слабоегированную эпитаксиальную часть канала, толщина которой соизмерима с максимальной шириной области пространственного заряда области нижнего затвора в канале, и достирнет области 7, При дальнейшем увеличении напряжения на процесс отсечки тока стока будет сказываться только область 7 канала.

Таким образом, изменяя концентрацию примеси в неравномерно легированной области канала и толщину этой области, можно управлять параметрами проходной вольт-амперной характеристики (ток стока, напряжение отсечки) транзисторов и ее формой независимо от разброса параметров эпитаксиальной пленки. При этом, поскольку точность воспроизведения

глубины и уровня легирования области 7 при диффузии обычно, как минимум, на порядок выше, чем войпроизводимость параметров эпитакеиальной пленки в известной структуре, воспроизводимость и согласованность проходных вольт-амперных характеристик транзисторов в предлагаемой структуре будут лучше, что вьфажается в снижении величины напряжения смещения предпагаемых структур.

Использование изобретения позволит повысить выход годных полупроводниковых устройств по напряжению смещения, температурному дрейфу нуля и по коэффициенту ослабления синфазных помех.

ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее по крайней мере два полевых транзистора с управляюпщми р-п-переходами, каждый из которых включает области стока, истока, канала, верхнего и нижнего затворов, отличающееся тем, что, с целью улучшения воспроизводимости проходных вольт-амперных характеристик транзисторов, область канала каждого транзистора неравномерно легирована с градиентом концентрации примеси не более 5 , направленным от верхнего управляющего затвора, а толщина нелегированной области канала соизмерима с максимальной областью пространственного заряда области нижнего затвора в канапе.