[其他]电阻—氧化物—半导体场效应晶体管

说明书

本发明涉及一种绝缘栅型场效应晶体管，其栅极是由电阻材料构成。

在山田隆明1976年12月21日发表的美国专利US3999210上公开了一种电阻-氧化物-半导体绝缘栅型场效应管，该器件的栅极由电阻材料构成，并在沿源漏方向的栅极两端点设置两个栅极引入电极，工作时在此两电极加不同的电位，则沟道内形成一沿源漏方向变化的调制沟道电导的电场，以达到在宽频范围内具有线性阻抗特性的目的。

本发明的目的则是提供一种具有不截止、遥截止或锐截止转移特性的绝缘栅型场效应晶体管。

本发明的目的是用标准的MOS平面工艺实现的。与MOS管的不同是它的栅极是由电阻材料构成，而与前述现有技术的不同之处是，在该电阻栅垂直于源漏联线方向的端线的两端制作两个欧姆接触电极（见图1），作为本发明场效应管的两个栅极引入电极，而且电阻栅层的电阻率是均匀的，工作时在此两电极加上不同的电位，则由栅压提供的调制沟道电导的电场是一个沿着垂直于源漏联线方向的线性匀变电场。

本发明的场效应管所具有的不截止、遥截止或锐截止转移特性，可以用以下叙述加以说明。

以n沟道增强型为例考察沟道元dz（见图2）。由于沟道dz上的栅极各点电位均为同一数值V（z），显然此沟道元与源、漏极之组合为一微MOS管。根据MOSFET理论，其饱和时的漏电流为

这里VT为各微MOS管所具有的相同的阈值电压。

设定V₁＞V₂时，且有

注意到本发明场效应管沟道部分导通时的转移特性状况，即V₁＞VT＞V₂时，O～Z′区间沟道导通，Z′～W区间沟道截止的转移特性状况。如果选取VD_ss满足

V_DSS≥V₄（0）-V₁＝V₄₁-V₁……（3）

那么，Z＝0处的微沟道元处于饱和导通状态，然而，对于所有微沟道元，它们的源漏电压均为VD_SS，又因为O-Z′区间的各微MOS管的V（z）都小于V₁而大于VT，即满足

V_DSS≥V₄（Z）-V_T，O＜Z＜Z′……（4）

所以，O～Z′区间的沟道元都处于饱和导通状态。但在Z′～W区间，由于V（z）＜VT，尚未形成强反型沟道，仍处于截止状态。所以根据（1）可得，

显然，当V₁选定后，1D_sat～V₂为双曲线的一支，即器件呈现出不截止的转移特性。

以上讨论是把V₁、V₂作为两个独立的变量设定的。如按图3所示的偏转电路工作，则有

式中N＝R/Rgg，Rgg为栅电阻，代入式（5）可得

注意到N和Eg的可选择性，适当选取N或Eg的值，就可以任意调节截止电压，也即可以得到本发明场效应管的遥截止或锐截止转移特性。

本发明的场效应晶体管可以是n沟道，也可以是p沟道，其衬底不局限于单晶硅片，可以是外延层或离子注入层，可以做成单个器件，也可以做在集成电路中，其源区和漏区可以用扩散法或离子注入法制成。而栅极氧化层可以是单层介质，也可以是多层介质。电阻层是用多晶硅生长法形成的，其厚度和电阻率，根据需要确定。

依本发明制作的场效应管，其优点是转移特性可根据应用上的需要来选择，获得不截止、遥截止或锐截止的转移特性，即获得所需的截止电压值和跨导值。另外，由于栅极的两引线端在结构上相同、功能上等效，所以可以同时作为控制栅和信号栅使用。本发明的应用，可以有效地解决大信号堵塞、自动增益控制动态范围窄等问题，扩大了场效应管的应用范围，同时也可使电路得到简化。

图1是合乎发明主题的场效应管示意图。（14）为源区，（16）为漏区，都是属于同一种导电类型，（15）为衬底，是另一种导电类型，（13）为栅氧化层，（12）为栅极电阻层，（11）和（17）代表栅极端部的两个欧姆接触区G1和G2。

图2为空间坐标下的沟道位置示意图。