專利名稱：在絕緣襯底上形成的場效應(yīng)晶體管以及其集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在形成在絕緣襯底上的半導(dǎo)體薄膜上形成的場效應(yīng)晶體管并涉及其集成電路，絕緣襯底由SOI(絕緣體上的硅)、玻璃襯底上的多晶硅以及SOS(藍(lán)寶石上的硅)提供。
背景技術(shù)：
一般，在SOI等上形成的MOS場效應(yīng)晶體管中(以下簡寫為MOS晶體管)，如果叫作體區(qū)的形成溝道的硅薄膜部分處于浮置狀態(tài)，則在漏電壓增加的時(shí)候，漏區(qū)和體區(qū)之間產(chǎn)生的高電場促使電流在漏區(qū)和體區(qū)之間流動(dòng)，以致電流從體區(qū)流到源區(qū)。由于電流的這種流入，體區(qū)和源區(qū)經(jīng)受正向偏壓以及MOS晶體管的柵閾值電壓Vth降低。而且，該電流通過寄生雙極性晶體管被放大，在寄生雙極性晶體管中源區(qū)用作發(fā)射極和體區(qū)用作基極，并且從在寄生雙極性晶體管中作為集電極工作的漏區(qū)進(jìn)一步獲得電流。通過象這樣的正反饋現(xiàn)象，漏電流在某一漏電壓或更高處突然增加，以致采用處于浮置狀態(tài)的體區(qū)的MOS晶體管的耐壓減小。此外，即使漏電壓的范圍比引起電流突然增加的電壓范圍小，也引起輸出電導(dǎo)增加和反向影響模擬電路的電壓放大系數(shù)。典型的輸出電流增加現(xiàn)象叫彎折效應(yīng)，彎折效應(yīng)是這樣表示出來的在漏區(qū)和源區(qū)之間施加3至4V電壓時(shí)漏電流逐漸增加。
為了改進(jìn)該現(xiàn)象，為了固定體區(qū)處于恒定電位，一般采用如圖1的平面圖所示的T型晶體管結(jié)構(gòu)、如圖2的平面圖所示的H型晶體管結(jié)構(gòu)、如圖3的平面圖所示的源區(qū)連接結(jié)構(gòu)(source tie structure)以及如圖4的剖視圖所示的嵌入式體區(qū)接觸結(jié)構(gòu)。
在圖中，參考標(biāo)記111指具有第一導(dǎo)電類型的漏區(qū)；121指具有第一導(dǎo)電類型的源區(qū)；131指具有相反導(dǎo)電類型的體區(qū)接觸區(qū)；以及400指導(dǎo)電柵極區(qū)。參考標(biāo)記113，123，133以及403分別指形成在漏區(qū)、源區(qū)、體區(qū)接觸區(qū)以及柵極區(qū)上的接觸孔。通過接觸孔各個(gè)區(qū)分別連接到金屬薄膜布線501，502，503以及504。如圖4所示，在柵極區(qū)400下面的漏區(qū)111和源區(qū)121之間形成柵絕緣膜200以及形成對應(yīng)于形成溝道的體區(qū)的部分100。在圖4中，參考標(biāo)記10指示支承板102指體區(qū)嵌入部分；20指用于允許支承板與半導(dǎo)體薄膜(由漏區(qū)111、源區(qū)121、體區(qū)接觸區(qū)131、部分100以及體區(qū)嵌入部分102組成)之間絕緣的絕緣層；300指元件彼此隔離的所謂的場絕緣薄膜；以及310指使布線和半導(dǎo)體薄膜彼此絕緣的絕緣層。
如圖1的T型結(jié)構(gòu)所示和圖2的H型結(jié)構(gòu)所示，體區(qū)部分通過柵極區(qū)下面體區(qū)接觸區(qū)131和源區(qū)及漏區(qū)之間的部分連接到體區(qū)接觸區(qū)131。在這些結(jié)構(gòu)中，體區(qū)接觸區(qū)與源區(qū)和漏區(qū)對稱布置，使源區(qū)和漏區(qū)的作用彼此互換的所謂雙極性電路工作成為可能。相反，在圖3的源區(qū)連接結(jié)構(gòu)和圖4的嵌入式體區(qū)接觸結(jié)構(gòu)中，源區(qū)和體區(qū)接觸區(qū)連接，這種結(jié)構(gòu)僅允許所謂的單極性電路工作。
在如上所述的T型和H型兩種結(jié)構(gòu)中，體區(qū)接觸區(qū)通過柵極下面的體區(qū)形成在柵寬度方向上的端部。同樣，在源區(qū)連接結(jié)構(gòu)中，體區(qū)接觸區(qū)在柵寬度方向上形成在源區(qū)的兩端。
因此，在T型晶體管中，如果晶體管的柵寬度W增加，則體區(qū)接觸區(qū)和在其相對邊上距接觸區(qū)最遠(yuǎn)部分的電阻升高，結(jié)果由于固定體區(qū)電位而獲得的效果被削弱。同樣在H型晶體管和源區(qū)連接晶體管中，如果柵寬度W增加，則在柵的中心部，由于固定體區(qū)電位而獲得的效果被削弱。
嵌入式體區(qū)接觸結(jié)構(gòu)是這樣一種結(jié)構(gòu)，即柵極下面的接觸部分130和體區(qū)100通過源區(qū)120下面的部分連續(xù)地布置，以便如果源結(jié)部分到達(dá)薄膜的深部，則柵極下面的體區(qū)接觸區(qū)和體區(qū)之間的體區(qū)嵌入部分102的電阻增加，結(jié)果由于固定體區(qū)電位而獲得的效果被削弱。將來，由于使半導(dǎo)體薄膜進(jìn)一步變薄的技術(shù)向前發(fā)展，因此不可避免的是體區(qū)嵌入部分的電阻增加。
同樣在上述提及的T型和H型晶體管中，存在電路應(yīng)用方面的問題。也就是說，雙極性電路能夠工作的優(yōu)點(diǎn)僅可能在具有所謂的相對于體區(qū)接觸電位反極性的范圍內(nèi)應(yīng)用。因此，一旦例如p型體區(qū)的電位固定，則源區(qū)和漏區(qū)不可能在相對于上述電位的負(fù)電位(為了精確，在超過pn結(jié)的正向偏置電壓的的負(fù)電位)安全工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明已經(jīng)考慮了技術(shù)領(lǐng)域中的上述環(huán)境，因此本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)，其中即使柵極寬度增加，也可能控制漏區(qū)的耐壓減少或輸出電導(dǎo)增加。而且，源區(qū)連接結(jié)構(gòu)包括單極性工作，以便源區(qū)和漏區(qū)互換的電路應(yīng)用是不可行的。本發(fā)明的另一目的是提供同樣解決該問題的一種結(jié)構(gòu)。
同樣在電路應(yīng)用中在如上所述的T型和H型晶體管中，體區(qū)接觸電位設(shè)定后，漏區(qū)和源區(qū)安全工作的電位限定為相對于體區(qū)接觸電位為正或負(fù)的電位。本發(fā)明的再一目的是除去關(guān)于電位極性的這種限制。
根據(jù)本發(fā)明，通過以下方法在形成在絕緣襯底上的半導(dǎo)體薄膜上形成場效應(yīng)晶體管。
根據(jù)本發(fā)明的第一種方案，提供在絕緣襯底上形成的場效應(yīng)晶體管，該晶體管至少包括絕緣襯底；在絕緣襯底上形成的半導(dǎo)體薄膜；具有一長度和一寬度的第一柵電極，該柵電極通過柵極絕緣膜形成在半導(dǎo)體薄膜的表面上；具有第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)和第二區(qū)，如平面圖中的視圖所示，第一區(qū)和第二區(qū)形成在半導(dǎo)體薄膜的表面上或表面中并且在其長度方向上布置在第一柵電極的兩側(cè)；具有相反導(dǎo)電類型的第三區(qū)，該區(qū)的每一個(gè)都這樣形成，即它在柵極寬度方向上夾在兩個(gè)第二區(qū)之間，第二區(qū)包括多個(gè)區(qū)；以及與第二區(qū)和第三區(qū)共同連接的導(dǎo)電薄膜。
根據(jù)本發(fā)明的第二方案，此外在形成在絕緣襯底上的場效應(yīng)晶體管中，第三區(qū)包括多個(gè)區(qū)，多個(gè)第二區(qū)中的一個(gè)這樣布置，即它在柵極寬度方向上夾在多個(gè)第三區(qū)之間。
這里，在根據(jù)本發(fā)明的上述方案的結(jié)構(gòu)中，晶體管為單極性。
根據(jù)本發(fā)明的第三方案，在絕緣襯底上形成的場效應(yīng)晶體管還包括具有一長度和一寬度的第二柵電極，該柵電極沿著第二區(qū)通過柵極絕緣膜形成在半導(dǎo)體薄膜表面上；以及具有第一導(dǎo)電類型的第四區(qū)，該區(qū)形成在交叉第二柵電極的第二區(qū)的對邊上，第一和第四區(qū)設(shè)為輸出區(qū)。第三方案成為解決上述單極性工作的方案并使雙極性工作成為可行。在該方案中，不要求每個(gè)第三區(qū)都具有相反導(dǎo)電類型以便它夾在第二區(qū)之間且足可以平行于第二區(qū)布置以獲得雙極性工作。
根據(jù)本發(fā)明的第四方案，此外在形成在絕緣襯底上的場效應(yīng)晶體管中，形成第一和第四區(qū)以便具有相當(dāng)高雜質(zhì)濃度的部分(例如1020原子/cc的雜質(zhì)濃度或更多)和具有相當(dāng)?shù)碗s質(zhì)濃度的部分(例如大約1020到1018原子/cc的雜質(zhì)濃度)，具有較低雜質(zhì)濃度的部分靠近柵電極布置，亦即，通過絕緣膜與柵電極部分地重疊。
注意在本發(fā)明中，術(shù)語絕緣襯底指通過在半導(dǎo)體襯底例如硅的表面上形成絕緣膜例如氧化硅薄膜或氮化硅薄膜所獲得的襯底、或由石英玻璃、氧化鋁等等制成的絕緣襯底、或由藍(lán)寶石等制成的絕緣結(jié)晶襯底。至于半導(dǎo)體薄膜的形成，采用通過將半導(dǎo)體襯底結(jié)合到絕緣襯底之后進(jìn)行拋光減少薄膜厚度的方法；將半導(dǎo)體襯底結(jié)合到絕緣襯底之后剝離將為薄膜的部分的方法；允許在由藍(lán)寶石等制成的結(jié)晶襯底上異相外延生長的方法；一種叫SIMOX的方法，在該方法中通過離子注入將氧離子注入到硅襯底表面內(nèi)并隨后進(jìn)行熱處理以形成氧化膜且再在其上形成硅薄膜，通過使用CVD在絕緣襯底上形成薄膜的方法等。
根據(jù)本發(fā)明的第一方案，由于該結(jié)構(gòu)，具有相反導(dǎo)電類型的第三區(qū)用作體區(qū)接觸區(qū)，該接觸區(qū)之間的最大距離縮小到普通結(jié)構(gòu)的1/2。
在部分耗盡型的場效應(yīng)晶體管和完全耗盡型的場效應(yīng)晶體管的兩種情況下，甚至在類似于“本征半導(dǎo)體”的半導(dǎo)體用于半導(dǎo)體薄膜的情況下，由于漏區(qū)和體區(qū)之間的高電場產(chǎn)生的相反導(dǎo)電類型的載流子聚集在具有相反導(dǎo)電型的第三區(qū)，以致實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
根據(jù)本發(fā)明的第二方案，通過在柵極寬度W方向重復(fù)布置這些結(jié)構(gòu)，而不考慮W的值，可以獲得其中擊穿電壓保持恒定或輸出電導(dǎo)對跨導(dǎo)的比率幾乎保持不變的MOS晶體管。
根據(jù)本發(fā)明的第三方案，在電路工作中，在沒有任何外部電源和體區(qū)接觸電位的控制下，隨著輸出電壓的極性變化電位自動(dòng)地轉(zhuǎn)變?yōu)樽罴训碾娢?。因此，消除對體區(qū)接觸電位的一般限制，并且有可能實(shí)現(xiàn)相對于傳統(tǒng)的體區(qū)接觸電位能夠正電位輸出和負(fù)電位輸出的雙極性晶體管，其中源區(qū)和漏區(qū)可互換。
在一般能雙極性工作的H型和T型晶體管中，因?yàn)橛煽紤]漏區(qū)的耐壓和輸出電導(dǎo)所決定的限制，W方向的長度不能設(shè)計(jì)過大。根據(jù)本發(fā)明，在從芯片面積方面考慮在可容許的范圍內(nèi)可以使在W方向的長度盡可能大。因此，在晶體管中，導(dǎo)通電阻和跨導(dǎo)各自可以設(shè)為電路工作的必要值。
另一方面，假定多個(gè)傳統(tǒng)類型的晶體管布置和布線以組成具有大的W值的晶體管，那么布置H型晶體管將導(dǎo)致復(fù)雜的互連。而且，為了獲得高耐壓或高輸出電導(dǎo)的晶體管，在被布置的單元之一中不使W值大，結(jié)果是在兩端柵的面積和接觸區(qū)的面積約相當(dāng)于傳統(tǒng)晶體管的面積。因此，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的晶體管在簡單布局方面是有利的，其中復(fù)雜的互連被消除。
而且，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，第一區(qū)和第四區(qū)的用作源區(qū)的一個(gè)區(qū)相對于體區(qū)正向偏置。因?yàn)槲从迷磪^(qū)來決定該晶體管的耐壓或輸出電導(dǎo)，所以這不會(huì)產(chǎn)生問題。從源區(qū)注入體區(qū)內(nèi)的少數(shù)載流子被處于浮置態(tài)的第二區(qū)吸收且因此這些少數(shù)載流子幾乎不影響第二區(qū)和用作漏區(qū)的區(qū)之間的體區(qū)。
本發(fā)明的晶體管以這樣的方式工作，即在第一柵電極下面的溝道(長度L1)和在第二柵電極下面的溝道(長度L2)串聯(lián)。因此，每單位溝道寬度(W)的導(dǎo)通電阻等于(L1+L2)/L1倍并且輸出電流變?yōu)長1/(L1+L2)，在下面的例子中這些被改進(jìn)。
如上所述，當(dāng)源區(qū)和體區(qū)正向偏置時(shí)，靠近源區(qū)和體區(qū)的溝道的閾值電壓Vth比漏區(qū)側(cè)的低。因此，串聯(lián)到源區(qū)側(cè)的溝道電阻比漏區(qū)側(cè)的低。特別，當(dāng)柵偏置電壓接近漏區(qū)側(cè)的溝道的閾值電壓Vth時(shí)，由于該現(xiàn)象，漏電流的減小被改善。同樣，當(dāng)采用部分耗盡型SOI而且輸出電壓高的情況下，源區(qū)側(cè)上的溝道中的電壓降固定于源區(qū)和體區(qū)之間的二極管的正向電壓，以便在這種情況下輸出電流值同樣被改善。
根據(jù)本發(fā)明的第四方案，有可能改善輸出區(qū)的擊穿電壓(耐壓增加)。


在附圖中圖1是表示普通T型雙極性晶體管的例子的平面圖；圖2是表示普通H型雙極性晶體管的例子的平面圖；圖3是表示普通源區(qū)連接型單極性晶體管的例子的平面圖；圖4是表示普通嵌入式體區(qū)接觸結(jié)構(gòu)的例子的剖視圖；圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的雙極性晶體管的平面圖；圖6是沿著根據(jù)本發(fā)明的圖5的A-A′線的剖視圖；圖7是沿著根據(jù)本發(fā)明的圖5的B-B′線的剖視圖；圖8A表示源區(qū)連接型晶體管的輸出特性，以及圖8B表示當(dāng)圖8A源區(qū)連接型晶體管的源區(qū)用作輸出端時(shí)的輸出特性；
圖9表示本發(fā)明的雙極性晶體管的輸出特性；圖10表示其中第三區(qū)之間的間距是100μm的晶體管的輸出特性；圖11表示其中第三區(qū)之間的間距是10μm的晶體管的輸出特性；圖12是表示說明最大容許電壓和第三區(qū)之間距離之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)例子的圖形。
具體實(shí)施例方式
下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖5表示本發(fā)明的平面結(jié)構(gòu)的例子。圖6和圖7表示其剖面結(jié)構(gòu)的例子。在圖5中，參考標(biāo)記110指具有第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)；120指具有第一導(dǎo)電類型的第二區(qū)；130指具有相反導(dǎo)電類型的第三區(qū)；以及140指具有第一導(dǎo)電類型的第四區(qū)。參考標(biāo)記401和402指第一和第二導(dǎo)電柵電極。412指連接第一和第二導(dǎo)電電極的導(dǎo)電薄膜，在該實(shí)施例中該薄膜由與導(dǎo)電柵電極相同的材料制成(例如多晶硅、或由硅化鎢和多晶硅組成的雙層薄膜、或由硅化鈦或硅化鈷和多晶硅組成的雙層薄膜)，薄膜和電極連續(xù)布置。參考標(biāo)記114和144指在第一和第四區(qū)中形成的且通過柵絕緣膜分別與第一和第二導(dǎo)電柵電極401和402部分地重疊的具有低雜質(zhì)濃度的部分。這里，如果不要求第一和第四區(qū)用作輸出區(qū)以承受高壓，則可以去除114和144部分。參考標(biāo)記113，123，133，143以及403分別指用于第一、第二、第三、第四區(qū)以及柵電極的接觸孔，通過接觸孔各個(gè)區(qū)和金屬薄膜布線511，532，514以及504連接。金屬薄膜布線532通過接觸孔123和133連接第二和第三區(qū)，但是電位不固定。
圖6是沿著根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖5的A-A′線的剖視圖；圖7是沿著圖5的B-B′線的剖視圖；在圖中，參考標(biāo)記10指支承板；100指體區(qū)；200指柵絕緣膜；20指允許支承板和半導(dǎo)體薄膜(由第一區(qū)110(部分114)、第二區(qū)120、第三區(qū)130、第四區(qū)140(部分144)以及體區(qū)100組成)之間絕緣的絕緣層；300指使元件彼此絕緣的所謂場絕緣薄膜；以及310指使布線和半導(dǎo)體薄膜彼此絕緣的絕緣層。溝道存在于第一和第二區(qū)之間的體區(qū)的表面上或在該體區(qū)內(nèi)和存在于第二和第四區(qū)之間的體區(qū)的表面上或在該體區(qū)內(nèi)。通過體區(qū)上的柵絕緣膜，第一和第二柵電極的電位用于控制電阻。如圖7所示，體區(qū)100靠近體區(qū)接觸區(qū)130形成。體區(qū)接觸區(qū)可以通過采用半導(dǎo)體區(qū)來形成，在半導(dǎo)體區(qū)中以1E19原子/cc或更多的量添加具有相反導(dǎo)電類型的雜質(zhì)(例如硼)并獲得低電阻。但是，在體區(qū)接觸區(qū)執(zhí)行吸收具有相反導(dǎo)電類型的載流子的功能或執(zhí)行控制其費(fèi)米能級的功能的情況下，本發(fā)明可被實(shí)現(xiàn)，以致體區(qū)接觸區(qū)可以形成為部分接觸體區(qū)的金屬或硅化物薄膜。在這種情況下，它可以形成為第二區(qū)的布線532的公共區(qū)。同樣，可以采用不同種類的允許異質(zhì)結(jié)有體區(qū)的半導(dǎo)體區(qū)。
體區(qū)可以是相反導(dǎo)電類型、本征型、或第一導(dǎo)電類型。在是第一導(dǎo)電類型的情況下，為了獲得增強(qiáng)型晶體管，優(yōu)選在0V柵極電壓下在體區(qū)的前側(cè)至其后側(cè)上實(shí)現(xiàn)耗盡。
第三區(qū)在柵寬度方向上的尺寸可以設(shè)為光刻工藝可達(dá)到的最小值。不必為第二區(qū)和第三區(qū)分別提供接觸孔。接觸孔可以在包括第二和第三區(qū)之間的邊界的共同部分中形成。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的晶體管的電特性與如圖3所示的源區(qū)連接結(jié)構(gòu)的晶體管的電特性相比較。用來測量的結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)如下。
至于晶體管的體區(qū)、第一、第二、第三以及第四區(qū)采用同樣的尺寸以及雜質(zhì)濃度并且在溝道寬度方向上的第二區(qū)的尺寸W2沒有任何變化。體區(qū)厚度＝400nm，導(dǎo)電類型＝p型硅，雜質(zhì)濃度＝1E16原子/cm3，柵n型多晶硅，柵長度L1＝10μm以及L2＝5μm，柵氧化薄膜厚度＝30nm，以及絕緣層20的厚度400nm，第一、第二、以及第四區(qū)的雜質(zhì)濃度峰值到1E20原子/cm3，第三區(qū)的雜質(zhì)濃度峰值到5E19原子/cm3，第三區(qū)的長度3μm，第一和第四區(qū)雜質(zhì)濃度低的部分的雜質(zhì)濃度2.5E17原子/cm3，以及長度2μm，并且w2＝25μm。
圖8A和8B表示源區(qū)連接結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)晶體管的輸出特性。圖8A是當(dāng)?shù)谝粎^(qū)用作漏區(qū)和第二區(qū)用作源區(qū)時(shí)的圖形，而圖8B是當(dāng)?shù)诙^(qū)用作漏區(qū)和第一區(qū)用作源區(qū)時(shí)的圖形。如圖8B的輸出特性所指示的，當(dāng)輸出電壓超過約1V時(shí)，輸出電流與傳統(tǒng)的MOS晶體管一樣沒有表現(xiàn)出飽和電流特性，但是隨輸出電壓增加而增加。從通過實(shí)際測量獲得的特性證實(shí)在源區(qū)連接結(jié)構(gòu)的晶體管中如果第二區(qū)用作漏區(qū)，它幾乎不耐壓。
另一方面，圖9表示根據(jù)本發(fā)明的圖5所示結(jié)構(gòu)的晶體管的輸出特性。當(dāng)?shù)谝粎^(qū)用作漏區(qū)和第四區(qū)用作源區(qū)時(shí)獲得輸出特性。但是，即使進(jìn)行源漏區(qū)互換的連接，輸出特性也幾乎不變化。同圖8A所示的輸出特性比較起來，在柵電壓高的部分中，輸出電流減小，基本上相當(dāng)于增加的溝道長度(L1/(L1+L2))。在柵電壓接近柵閾值電壓的電壓范圍內(nèi)，輸出電流的減小得到改善。
晶體管的結(jié)構(gòu)和材料參數(shù)中，柵長度設(shè)為2μm，溝道寬度總共設(shè)為100μm，且只有w2的值改變。在這種狀態(tài)，檢查晶體管的輸出電流-輸出電壓特性。當(dāng)w2是100μm時(shí)的特性如圖10所示并且當(dāng)w2是10μm時(shí)的特性如圖11所示。
當(dāng)輸出電壓增加而柵電壓固定時(shí)，輸出電導(dǎo)dIout/dVout增加到等于晶體管的溝道電導(dǎo)處的電壓假定設(shè)為輸出電壓的最大容許電壓。這種情況由圖12的圖形所示。
當(dāng)w2是100μm時(shí)，由于如上所述的彎折效應(yīng)最大容許電壓顯著減小。在4V+ΔV的輸出電壓處觀察到彎折效應(yīng)本身，以致當(dāng)w2是100μm時(shí)可以觀察到最大容許電壓改善到5.4V。而且，當(dāng)w2是75μm也就是說是溝道長度(大約1.5μm)50倍的值時(shí)，彎折效應(yīng)再減輕。因此，在該狀態(tài)中，最大容許電壓很大程度上由以下因素所影響。當(dāng)?shù)谌齾^(qū)形成在兩個(gè)第二區(qū)之間時(shí)，該條件相當(dāng)于等于25倍溝道長度值并且由75/2＝38μm表示的第二區(qū)的寬度。
彎折效應(yīng)減輕后，決定最大容許電壓的因素是一種程度，即由于漏區(qū)-體區(qū)結(jié)中載流子的增加而產(chǎn)生的少數(shù)載流子被吸收到第三區(qū)內(nèi)。至于該因素，證實(shí)通過將w2設(shè)為溝道長度的10倍或更少，則最大容許電壓可以顯著增加。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，形成多個(gè)第三區(qū)，由此產(chǎn)生的具有相反極性少數(shù)載流子可以用多個(gè)第三區(qū)之間的小距離w2有效地吸收。以此效果，可以實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的輸出電壓的最大容許電壓增加。
為了實(shí)現(xiàn)如上面的傳統(tǒng)雙極性晶體管的同樣效果，采用H型結(jié)構(gòu)并且要求溝道寬度約為上述例子中的溝道長度的10倍或更少。這些最終帶來H型結(jié)構(gòu)可忽略的范圍外的架空區(qū)域。在這種情況下，通過采用重復(fù)布置單元結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)必要的電流容量。因此，該區(qū)域與傳統(tǒng)晶體管差不多并且由于在每個(gè)單元H結(jié)構(gòu)中到體區(qū)接觸區(qū)的復(fù)雜布線是相當(dāng)不利的。
作為在電路應(yīng)用中本發(fā)明更有利的效果，所以晶體管可以這樣形成，即可能在相對于傳統(tǒng)的體區(qū)電位的正和負(fù)電位工作。
權(quán)利要求
1.一種在絕緣襯底上形成的場效應(yīng)晶體管，包括絕緣襯底；在絕緣襯底上形成的半導(dǎo)體薄膜；具有一長度和寬度的第一柵電極，該柵電極通過柵極絕緣膜形成在半導(dǎo)體薄膜的表面上；具有第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)和第二區(qū)，第一區(qū)和第二區(qū)形成在半導(dǎo)體薄膜的表面上或表面內(nèi)，且如平面圖中的視圖所示在第一柵電極長度方向布置在第一柵電極的兩側(cè)上；具有與第一導(dǎo)電類型相對的相反導(dǎo)電類型的第三區(qū)，該區(qū)在柵極寬度方向上平行于第二區(qū)布置；共同連接第二區(qū)和第三區(qū)的導(dǎo)電薄膜；具有一長度和寬度的第二柵電極，該柵電極沿第二區(qū)通過柵絕緣膜形成在半導(dǎo)體薄膜的表面上；以及具有第一導(dǎo)電類型的第四區(qū)，該區(qū)形成在關(guān)于第二柵電極的第二區(qū)的相對側(cè)，根據(jù)電路工作第一和第四區(qū)中的一個(gè)用作輸出區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的在絕緣襯底上形成的場效應(yīng)晶體管，其特征在于第二和第三區(qū)包括多個(gè)區(qū)，以及多個(gè)第二區(qū)中的一個(gè)是如此布置以便它在柵極寬度方向夾在多個(gè)第三區(qū)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的在絕緣襯底上形成的場效應(yīng)晶體管，其特征在于各個(gè)第三區(qū)之間的間距設(shè)為溝道長度的50倍或更少。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的在絕緣襯底上形成的場效應(yīng)晶體管，其特征在于第三區(qū)之間的間距設(shè)為溝道長度的10倍或更少。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的在絕緣襯底上形成的場效應(yīng)晶體管，其特征在于第一和第四區(qū)每個(gè)都具有相對低雜質(zhì)濃度的部分和相對高雜質(zhì)濃度的部分，相對低雜質(zhì)濃度的部分比相對高雜質(zhì)濃度的部分更靠近第一或第二柵電極布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的在絕緣襯底上形成的場效應(yīng)晶體管，其特征在于絕緣襯底從由玻璃、藍(lán)寶石以及陶瓷組成的組中挑選出來的絕緣材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的在絕緣襯底上形成的場效應(yīng)晶體管，其特征在于絕緣襯底具有形成在硅襯底上的絕緣膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的在絕緣襯底上形成的場效應(yīng)晶體管，其特征在于第三區(qū)由金屬硅化物薄膜形成，該區(qū)部分地接觸半導(dǎo)體薄膜。
9.一種在絕緣襯底上形成的場效應(yīng)晶體管，包括絕緣襯底；在絕緣襯底上形成的半導(dǎo)體薄膜；具有一長度和寬度的第一柵電極，該柵電極通過柵極絕緣膜形成在半導(dǎo)體薄膜的表面上；具有第一導(dǎo)電類型的第一區(qū)和第二區(qū)，第一區(qū)和第二區(qū)形成在半導(dǎo)體薄膜的表面上或表面中，且如平面圖中的視圖所示，在第一柵電極的長度方向布置在其兩側(cè)，具有與第一導(dǎo)電類型相對的相反導(dǎo)電類型的第三區(qū)，該區(qū)每一個(gè)都這樣布置，它們在柵極寬度方向上夾在兩個(gè)第二區(qū)之間，第二區(qū)包括多個(gè)區(qū)；以及共同連接第二和第三區(qū)的導(dǎo)電薄膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的在絕緣襯底上形成的場效應(yīng)晶體管，其特征在于第二區(qū)的寬度設(shè)為溝道長度的25倍或更少。
全文摘要
本發(fā)明涉及在絕緣襯底上形成的半導(dǎo)體薄膜上形成的場效應(yīng)晶體管，以及其集成電路。提供這樣一種結(jié)構(gòu)，即改善輸出電壓的最大容許電壓和獲得雙極性晶體管。根據(jù)本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管采用一種結(jié)構(gòu)，其中為了用較小的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)較高的最大容許電壓，體區(qū)接觸區(qū)插入源區(qū)中間。為了實(shí)現(xiàn)增加溝道寬度而沒有用于固定體區(qū)電位的外部布線的雙極性晶體管，也形成晶體管的一種結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置漏區(qū)/源區(qū)、第一柵電極、體區(qū)接觸區(qū)部分用具有第一導(dǎo)電類型的第二區(qū)布置的部分、第二柵電極以及源區(qū)/漏區(qū)。用這樣的結(jié)構(gòu)，提供可以在相對于傳統(tǒng)的體區(qū)電位的正和負(fù)電位工作的晶體管。
文檔編號H01L21/336GK1407609SQ02144378
公開日2003年4月2日 申請日期2002年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月28日
發(fā)明者林豐, 長谷川尚, 鷹巢博昭, 小山內(nèi)潤 申請人:精工電子有限公司, 林豐