JPH022177A - 浮遊ゲート付電界効果型トランジスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

上記において入射光Ｘがあった場合を考える。

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。

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。

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。

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。

この様にして出力電流１０を得る。

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。

本例によれば、下記の利点がある。

（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。

（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。

（ｉｉｉ）　　当然感度の良さはオン抵抗の低さに到る
。

（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。

（Ｖ）　　又、耐圧もチャネル長の範囲で保つ事が可能
である。

（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。

（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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エンハンスメント型の電界効果型トランジスタにお
   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。