JPH022177A - Field effect transistor with floating gate - Google Patents
Field effect transistor with floating gateInfo
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- JPH022177A JPH022177A JP63147167A JP14716788A JPH022177A JP H022177 A JPH022177 A JP H022177A JP 63147167 A JP63147167 A JP 63147167A JP 14716788 A JP14716788 A JP 14716788A JP H022177 A JPH022177 A JP H022177A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 A)産業上の利用分野 本発明は電界効果型トランジスタに関するものである。[Detailed description of the invention] A) Industrial application field The present invention relates to field effect transistors.
このトランジスタ(以下単にFETという)は、バイポ
ーラ・トランジスタと比べてベース電流ではなく、ゲー
ト電圧によりその出力電流を制御するものであり効率が
良く、近年、スイッチング用。Compared to bipolar transistors, this transistor (hereinafter simply referred to as FET) controls its output current by gate voltage rather than base current, and is highly efficient, and has recently been used for switching purposes.
インバータ駆動用等、高速性を要求される応用分野に利
用されている。例えばスイッチング・レギュレータの主
スイツチング素子として、又、PWMインバータ回路の
主駆動部として効率の良いドライバーとして利用されて
きている。It is used in application fields that require high speed, such as inverter drive. For example, it has been used as an efficient driver as the main switching element of a switching regulator or as the main drive section of a PWM inverter circuit.
B)従来の技術
従来のエンハンスメント型パワーモスFETのN−ch
O例を第2図に示す。B) Conventional technology Conventional enhancement type power MOS FET N-ch
An example is shown in FIG.
第2図に示す如く、従来は固定ゲートPGのみであり、
その表面に近いチャネルF部をイオンインプランテーシ
ョン技術等により補償し、チャネル濃度(Pch)を低
く形成している。このチャネル濃度(Pch)を低くす
る事によりチャネルFのゲート電圧に対する感度を向上
させ、高出力を得ていたものである。その感度はチャネ
ル濃度(Pch)の(Pch) に略比例して感度が
上昇する。As shown in Fig. 2, conventionally only fixed gate PG was used.
The channel F portion near the surface is compensated by ion implantation technology or the like to form a low channel concentration (Pch). By lowering this channel concentration (Pch), the sensitivity of the channel F to the gate voltage was improved and high output was obtained. The sensitivity increases approximately in proportion to the channel concentration (Pch).
なお、図において、S <−>はソース端子、D(+)
はドレイン端子、Gはゲート端子、Aはゲート電極、B
はソース電極、Cはパシベーション膜、Eはn+のソー
ス領域を示している。In the figure, S<-> is the source terminal, D(+)
is the drain terminal, G is the gate terminal, A is the gate electrode, B
indicates a source electrode, C indicates a passivation film, and E indicates an n+ source region.
C)発明が解決しようとする課題
ところが、従来法では固定のゲート濃度(PG)からチ
ャンネル濃度(Pch)へ補償するもので、Pに)Pc
hであるのでPchへの補償の制御が難かしく、Pch
濃度のばらつきの為、ゲート・スレシホールド電圧やオ
ン抵抗(RO5ON)のばらつきも大きく、そして出力
電流のばらつきも大きかった。C) Problem to be solved by the invention However, in the conventional method, compensation is made from a fixed gate concentration (PG) to a channel concentration (Pch).
h, it is difficult to control compensation to Pch, and Pch
Due to concentration variations, there were large variations in gate threshold voltage and on-resistance (RO5ON), as well as large variations in output current.
この様にして、従来法では製造上のランク分けも必要と
なり、必要な出力も狙い打ちし難かった。In this way, in the conventional method, it is necessary to rank the products in production, and it is difficult to aim for the required output.
又、応答速度も、ゲート濃度(PG)がチャンネル濃度
(Pch)と独立に濃くできなかった為、制御が難かし
かったものである。Furthermore, the response speed was also difficult to control because the gate concentration (PG) could not be increased independently of the channel concentration (Pch).
本発明は、この様な従来技術の欠点に鑑みて行なわれた
ものであり、ゲート・スレシホールド電圧をそろえオン
抵抗を低くするとともに、出力電流をも狙いどおりそろ
え生産性を向上させ、固定ゲート濃度の濃さによる高速
性をも保償するものである。又、浮遊ゲートによる高感
度の為、光を直接ゲートに導入する事によっても駆動可
能としたものである。The present invention was developed in view of the shortcomings of the prior art, and it is possible to improve productivity by aligning the gate threshold voltage to lower the on-resistance, and by aligning the output current as desired. This also guarantees high speed performance due to the high gate concentration. Furthermore, since the floating gate provides high sensitivity, it can also be driven by directly introducing light into the gate.
D)課題を解決する為の手段
そこで、本発明ではゲート・チャネル部をゲートに補償
してチャネルを形成するのではなく、固定ゲートPGと
浮遊ゲー1−Pの間に、ゲートとは反対極性の低濃度層
N−を例えばエピタキシャル成長法等で積み上げて両者
を分離し、浮遊ゲート側をチャンネル側として浮遊ゲー
)Pの感度の高さを利用して高感度なゲート駆動FET
とするものである。D) Means for Solving the Problem Therefore, in the present invention, instead of forming a channel by compensating the gate channel portion with the gate, the gate is provided between the fixed gate PG and the floating gate 1-P with a polarity opposite to that of the gate. A high-sensitivity gate drive FET is created by stacking low-concentration layers N-, for example, by epitaxial growth, separating the two, and using the high sensitivity of the floating gate with the floating gate side as the channel side.
That is.
あるいは同FETの浮遊ゲートP部に光を入射させ、光
電流により浮遊ゲートの電位を変化させる事で、光直接
駆動を可能とした光駆動型FETとして構成するもので
ある。Alternatively, by making light incident on the floating gate P portion of the FET and changing the potential of the floating gate using a photocurrent, it is configured as a light-driven FET that can be directly driven by light.
ここで、もちろん浮遊ゲートPと固定ゲートPG利用し
て耐圧を保持する為のものであり、2dよりは狭くとら
れる。Here, of course, the floating gate P and the fixed gate PG are used to maintain the withstand voltage, and the gate is set narrower than 2d.
E)作用
上記構成で、浮遊ゲートPの電位の変化に伴ないチャネ
ルを形成させるのであるが、浮遊ゲートPが固定ゲ−)
PGとつながっておらぬ為、スレシホールド電圧は低く
、従って出力電流も取り易い感度の高いものとなる。又
、チャンネル部の低濃度層N−の制御力の良さから秀れ
た制御性を示すものが得られる。E) Effect With the above configuration, a channel is formed as the potential of the floating gate P changes, but if the floating gate P is a fixed gate)
Since it is not connected to the PG, the threshold voltage is low, and therefore the output current is easy to obtain and has high sensitivity. Further, due to the good controllability of the low concentration layer N- in the channel portion, a device exhibiting excellent controllability can be obtained.
F)実施例
第1図に本発明の一実施例としてN−ch型の場合の一
例を示す。形状についてはT−MOS型で示すが、これ
に限るものではなく、V −MOSその他の形状であっ
ても良い。本例では光駆動型を示す。F) Embodiment FIG. 1 shows an example of the N-ch type as an embodiment of the present invention. Although the shape is shown as T-MOS, it is not limited to this, and may be V-MOS or other shapes. In this example, a light-driven type is shown.
ゲート駆動型の場合は、浮遊ゲートPK対応してゲート
電極Aを形成すればよい。In the case of a gate drive type, the gate electrode A may be formed corresponding to the floating gate PK.
第1図において、第2図と同一機能を有するものは同一
符号を付して示している。なお、パシベーション膜Cは
光駆動型であるので、ここでは光透過が可能なもので形
成している。又、第1図で明示すれる如く、エンハンス
メント型のパワーモスFETにおいて、そのゲートをチ
ャンネル下部において、ゲートとは反対極性の低濃度層
N−を介して固定ゲートPGと浮遊ゲートPK分離して
いる。この分離には前述した様に、低濃度層N−のエピ
タキシャル成長法による積み上げにより行うことができ
る。両者間の距離は空乏層dの2倍以下である。In FIG. 1, parts having the same functions as those in FIG. 2 are designated with the same reference numerals. Note that since the passivation film C is of a light-driven type, it is formed of a material that can transmit light here. Furthermore, as clearly shown in Fig. 1, in the enhancement type power MOS FET, the gate is separated from the fixed gate PG and the floating gate PK at the bottom of the channel via a low concentration layer N- having the opposite polarity to the gate. . As described above, this separation can be performed by stacking the low concentration layer N- by epitaxial growth. The distance between them is less than twice the depletion layer d.
上記において入射光Xがあった場合を考える。Consider the case where there is incident light X in the above.
先ず、外部よりエネルギー丸νの光が浮遊ゲートPを通
じて入射し、室孔・正孔ベアーを作る。First, light with an energy circle ν enters from the outside through the floating gate P, creating a hole/hole bear.
電子はドレイン(D)側へ流出し、正孔は一部固定ゲー
トPCへ、又、一部浮遊ゲートPへと流れ、光電流(
lop)を生じる。Electrons flow to the drain (D) side, holes flow partly to the fixed gate PC, and partly to the floating gate P, causing a photocurrent (
lop).
光電流(lop)は浮遊ゲートPに到り、浮遊ゲートP
K正孔を蓄積すると同時に浮遊ゲートPの電位を上げ、
チャネルを形成せしむる。The photocurrent (lop) reaches the floating gate P, and the floating gate P
At the same time as accumulating K holes, the potential of the floating gate P is increased,
Form a channel.
するとn十型のソース領域Eがら電子電流が流れチャネ
ル下を通してドレイン(N−)へと流れ出る。この時、
一部はチャネル内で正孔とりフンピネーションする。そ
してドレイン(N−)へと流れ出た電子電流(IE)は
増倍され、ドレイン電流IDとなってドレイン電極D
(+) K到達する。Then, an electron current flows from the n0 type source region E and flows out to the drain (N-) through the bottom of the channel. At this time,
Some of the holes are absorbed in the channel. Then, the electron current (IE) flowing to the drain (N-) is multiplied and becomes the drain current ID to the drain electrode D.
(+) Reach K.
この様にして出力電流10を得る。In this way, an output current of 10 is obtained.
そして、入射光Xを遮断すれば光電流(top)は停止
し、チャネル内では電子・正孔対のリコンビネーション
に伴なって、浮遊ゲートPとN−間の拡散電位Vdは急
速に回復し、それに伴ないドレイン電流も停止する。従
って浮遊ゲート濃度(P)が濃い程応答は速い。ここで
、通常のパワー・モスFETではチャネルPchとゲー
)PGが連続であり、しかも、ソース電極Bに継がって
いるので感度は低いが、本FETでは浮遊ゲー)PはN
−により隔てているので感度は高い。When the incident light X is blocked, the photocurrent (top) stops, and the diffusion potential Vd between the floating gates P and N- quickly recovers as electron-hole pairs recombine within the channel. , the drain current also stops accordingly. Therefore, the higher the floating gate concentration (P), the faster the response. Here, in a normal power MOS FET, the channel Pch and PG) are continuous and connected to the source electrode B, so the sensitivity is low, but in this FET, the floating MOS FET is N
The sensitivity is high because it is separated by -.
本例によれば、下記の利点がある。According to this example, there are the following advantages.
(i)浮遊ゲー)Pを設けた事によるスレシホールド電
圧の低さ・感度の良さ。(i) Floating gate) Low threshold voltage and good sensitivity due to the provision of P.
(11)これらの感度・スレシホールド電圧が低濃度層
N−の制御力の良さから均一化し易くランク分は範囲が
狭い。(11) These sensitivities and threshold voltages can be easily made uniform due to the good controllability of the low concentration layer N-, and the range for each rank is narrow.
(iii) 当然感度の良さはオン抵抗の低さに到る
。(iii) Good sensitivity naturally leads to low on-resistance.
(1■)そして、ゲート濃度(Pc、P)がN−と独立
に取れる事より高濃度にでき、ゲート内の少数キャリア
のりコンビネーションタイムを短かくし応答を速くでき
る。(1) Since the gate concentration (Pc, P) can be taken independently of N-, it can be made high, and the minority carrier combination time in the gate can be shortened, resulting in faster response.
(V) 又、耐圧もチャネル長の範囲で保つ事が可能
である。(V) Also, the breakdown voltage can be maintained within the range of the channel length.
(vi)そして、感度の高さから、ゲート電圧駆動法だ
けでなく、ゲートに光導入窓を具備し光直接駆動をも行
なえる。(vi) Due to its high sensitivity, it is possible to perform not only gate voltage driving but also optical direct driving by providing a light introduction window in the gate.
(V+D 更に、固定ゲー)Pににフリーホイル・ダ
イオードを付けた場合にはドレイン・ソース間の逆バイ
アスから保護する事も可能となる。If a freewheel diode is attached to (V+D and fixed gate) P, it is also possible to protect from reverse bias between the drain and source.
なお、本発明はN−ch型に限るものではなく、相補的
にP−ch型とする事も可能である。又、これらFET
はモスIC用として用いる事も可能である。Note that the present invention is not limited to the N-ch type, but can also be complementary to the P-ch type. Also, these FETs
It is also possible to use it for MOS IC.
F)発明の効果
以上本発明によれば、電気特性上のばらつきが少なく、
かつ生産性を向上させる等、種々の利点を有する有用な
電界効果型トランジスタが提供できる。F) Effects of the Invention According to the present invention, there is little variation in electrical characteristics;
A useful field effect transistor having various advantages such as improved productivity can also be provided.
第1図は本発明の一実施例を示す要部断面図、第2図は
従来例を示す要部断面図である。
!’G・・・固定ゲート、P・・・浮遊ゲート、F・・
・チャンネル、N−・・・低濃度層。FIG. 1 is a sectional view of a main part showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a main part showing a conventional example. ! 'G...Fixed gate, P...Floating gate, F...
- Channel, N-...Low concentration layer.
Claims (1)
いて、そのゲートをチャンネル部において、ゲートとは
反対極性の低濃度層を介して固定ゲートと浮遊ゲートに
分離してなることを特徴とする浮遊ゲート付電界効果型
トランジスタ。1. A field effect transistor with a floating gate, which is an enhancement type field effect transistor, in which the gate is separated into a fixed gate and a floating gate through a low concentration layer with a polarity opposite to that of the gate in the channel part. type transistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63147167A JPH022177A (en) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | Field effect transistor with floating gate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63147167A JPH022177A (en) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | Field effect transistor with floating gate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH022177A true JPH022177A (en) | 1990-01-08 |
Family
ID=15424100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63147167A Pending JPH022177A (en) | 1988-06-14 | 1988-06-14 | Field effect transistor with floating gate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH022177A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005536048A (en) * | 2002-08-13 | 2005-11-24 | ジェネラル・セミコンダクター・インコーポレーテッド | DMOS device with programmable threshold voltage |
-
1988
- 1988-06-14 JP JP63147167A patent/JPH022177A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005536048A (en) * | 2002-08-13 | 2005-11-24 | ジェネラル・セミコンダクター・インコーポレーテッド | DMOS device with programmable threshold voltage |
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