JPS60241266A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPS60241266A JPS60241266A JP59096354A JP9635484A JPS60241266A JP S60241266 A JPS60241266 A JP S60241266A JP 59096354 A JP59096354 A JP 59096354A JP 9635484 A JP9635484 A JP 9635484A JP S60241266 A JPS60241266 A JP S60241266A
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、絶縁物上に形成された半導体装置及びその製
造方法に関するものであり、特に、電流−電圧特性にお
いてキンク現象等の寄生バイポーラ効果を示さない半導
体装置及びその製造方法に関するものである。
造方法に関するものであり、特に、電流−電圧特性にお
いてキンク現象等の寄生バイポーラ効果を示さない半導
体装置及びその製造方法に関するものである。
第1図に、絶縁物上に形成された半導体装置の従来から
ある一般的な構成を示す。なお、第1図(a)は平面配
置図であり、同図(b)は断面図である。
ある一般的な構成を示す。なお、第1図(a)は平面配
置図であり、同図(b)は断面図である。
図において、2は絶縁物基板、4はp形半導体による能
動層、6はゲート絶縁膜、8はゲート電極、10はn形
半導体によるソース領域、12はn形半導体によるドレ
イン領域、14はソース電極、16はドレイン電極であ
る。
動層、6はゲート絶縁膜、8はゲート電極、10はn形
半導体によるソース領域、12はn形半導体によるドレ
イン領域、14はソース電極、16はドレイン電極であ
る。
この半導体装置はソース電極14を接地し、ドレイン電
極16には正のドレイン電圧を、ゲート電極8に正のゲ
ート電圧をそれぞれ印加して使用する。
極16には正のドレイン電圧を、ゲート電極8に正のゲ
ート電圧をそれぞれ印加して使用する。
このとき、ドレイン電圧を高くすると、能動層4の領域
のうちのn形ドレイン領域12との接合部近傍に発生し
た空乏層内では、電界強度が高いことにより弱い雪崩現
象(アバランシェ)が起こる。すなわち、空乏層内で正
孔と電子の対が次々に発生し、電子はn形ドレイン領域
12に流れ込むが、正孔の一部はn形ソース領域10に
注入されると共に他の一部は・一時的に能動層4に留ま
る。
のうちのn形ドレイン領域12との接合部近傍に発生し
た空乏層内では、電界強度が高いことにより弱い雪崩現
象(アバランシェ)が起こる。すなわち、空乏層内で正
孔と電子の対が次々に発生し、電子はn形ドレイン領域
12に流れ込むが、正孔の一部はn形ソース領域10に
注入されると共に他の一部は・一時的に能動層4に留ま
る。
これは能動層4の電位が高くなることを意味し、その結
果、該装置のしきい値電圧が下がり、ドレイン電流の増
大が引き起こされる。すなわち1、第2図(a)の電流
−電圧特性図の矢印Aで示すように第1のキンクが現れ
る。
果、該装置のしきい値電圧が下がり、ドレイン電流の増
大が引き起こされる。すなわち1、第2図(a)の電流
−電圧特性図の矢印Aで示すように第1のキンクが現れ
る。
さらにドレイン電圧を増大させていくとn形ソース領域
10から能動N4に電子が逆注入される割合が増大し、
ドレイン電流の増加をもたらすと共にアバランシェを促
進する。その結果、益々ドレイン電流が増大するよく知
られた寄生ハイホーラ動作領域に入り、ドレイン電流は
著しく増加する。これが第2図(a)の矢印Bで示した
第2のキンクである。
10から能動N4に電子が逆注入される割合が増大し、
ドレイン電流の増加をもたらすと共にアバランシェを促
進する。その結果、益々ドレイン電流が増大するよく知
られた寄生ハイホーラ動作領域に入り、ドレイン電流は
著しく増加する。これが第2図(a)の矢印Bで示した
第2のキンクである。
また、第2図(b)のしきい値電圧特性図においても矢
印Cが指し示す如くキンクが現れる。なお、図中破線は
キンクが現れない場合の特性を示したものである。
印Cが指し示す如くキンクが現れる。なお、図中破線は
キンクが現れない場合の特性を示したものである。
これらのキンク現象はこの半導体装置によって信号を増
幅する際に歪を著しく増加させる。
幅する際に歪を著しく増加させる。
そこで、キンクの原因となる能動層に発生した正札を消
滅させるため、ソース領域に能動層と同じ導電形の領域
を付加することが従来がら考えられている。
滅させるため、ソース領域に能動層と同じ導電形の領域
を付加することが従来がら考えられている。
すなわち、第3図の平面配置図及び断面図に示すように
ソース領域をn形ソース領域1oとp形V−スMM1B
とから構成することにより、能動層4に発生した正孔を
p形ソース領域18で吸収し、能動層4の電位の上昇を
防止しようとするものである。 しがし、この半導体装
置では能動層4の電位上昇を完全に抑制することはでき
ず、キンク現象を完全に除去することができながった。
ソース領域をn形ソース領域1oとp形V−スMM1B
とから構成することにより、能動層4に発生した正孔を
p形ソース領域18で吸収し、能動層4の電位の上昇を
防止しようとするものである。 しがし、この半導体装
置では能動層4の電位上昇を完全に抑制することはでき
ず、キンク現象を完全に除去することができながった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、電流−電圧特性あるいはしきい
値電圧特性におけるキンク現象をを完全に除去しようと
するものであり、そのことによって良好な信号増幅特性
を示す半導体装置を提供することにある。
の目的とするところは、電流−電圧特性あるいはしきい
値電圧特性におけるキンク現象をを完全に除去しようと
するものであり、そのことによって良好な信号増幅特性
を示す半導体装置を提供することにある。
かかる目的を達成するために本発明は、能動層の多数キ
ャリアを通ずることのできる電極(vA域)を新たに二
個設けたものである。
ャリアを通ずることのできる電極(vA域)を新たに二
個設けたものである。
以下、実施例と共に本発明の詳細な説明する。
〔実施例〕
第4図(a)は本発明の一実施例を示す平面配置図であ
り、同図(b)、(c)はそれぞれV−w、x−y断面
図である。なお、第4図(a)では簡単のため後述する
第1ソース電極、第1ドレイン電極、絶縁物層等を省略
しである。
り、同図(b)、(c)はそれぞれV−w、x−y断面
図である。なお、第4図(a)では簡単のため後述する
第1ソース電極、第1ドレイン電極、絶縁物層等を省略
しである。
22は絶縁物層20上に形成されたp形の能動層である
。24は能動層22の上に形成されたゲート絶縁膜24
であり、さらにその上にゲート電極26が形成されてい
る。なお、ゲート電極26の下方部の能動層22は、動
作中に空乏化領域22aと非空乏化領域22bとに分か
れる。
。24は能動層22の上に形成されたゲート絶縁膜24
であり、さらにその上にゲート電極26が形成されてい
る。なお、ゲート電極26の下方部の能動層22は、動
作中に空乏化領域22aと非空乏化領域22bとに分か
れる。
28は能動層22の一端部にn形の高不純物濃度半導体
によって形成された第1ソース領域であり、その上に第
1ソース電極38が形成されている。30は同じくn形
の高不純物濃度半導体によって形成された第1ドレイン
領域であり、能動層22の第1ソース領域28と反対側
の一端部に形成されており、その上には第1ドレイン電
極40が形成されている。
によって形成された第1ソース領域であり、その上に第
1ソース電極38が形成されている。30は同じくn形
の高不純物濃度半導体によって形成された第1ドレイン
領域であり、能動層22の第1ソース領域28と反対側
の一端部に形成されており、その上には第1ドレイン電
極40が形成されている。
32はp形の高不純物濃度半導体によって能動層22の
別の一端部に形成された第2ドレイン領域であり、その
上に第2ドレイン電極42が形成されている。34は同
じ(p形の高不純物濃度半導体によって形成された第2
ソース領域であり、能動層22の第2ドレインN+43
2と反対側の一端部に形成されており、その上に第2ソ
ース電極44が形成されている。 各電極38.40,
42.44は絶縁物層36によって相互に電気的絶縁が
図られている。
別の一端部に形成された第2ドレイン領域であり、その
上に第2ドレイン電極42が形成されている。34は同
じ(p形の高不純物濃度半導体によって形成された第2
ソース領域であり、能動層22の第2ドレインN+43
2と反対側の一端部に形成されており、その上に第2ソ
ース電極44が形成されている。 各電極38.40,
42.44は絶縁物層36によって相互に電気的絶縁が
図られている。
なお、第1ドレイン領域30から第1ソース領域28に
向かう方向と第2ドレイン領域32から第2ソース領域
34に向かう方向とはゲート電極26の下方の能動層2
2において互いに交差している。
向かう方向と第2ドレイン領域32から第2ソース領域
34に向かう方向とはゲート電極26の下方の能動層2
2において互いに交差している。
次に、このように構成された半導体装置の動作を説明す
る。
る。
まず、第1ソース電極38と第2ドレイン電極42とを
接続し、第2ソース電極44を接地し、第1ドレイン電
極40に正電圧を印加する。かかる状態でゲート電極2
6に正電圧を印加すると、能動層22の中に空乏化され
た領域22aが発生し、また、能動層22とゲート絶縁
膜24との界面に反転層が形成される。
接続し、第2ソース電極44を接地し、第1ドレイン電
極40に正電圧を印加する。かかる状態でゲート電極2
6に正電圧を印加すると、能動層22の中に空乏化され
た領域22aが発生し、また、能動層22とゲート絶縁
膜24との界面に反転層が形成される。
これにより、空乏化領域22a中の反転層を通じて第1
ドレイン領域30から第1ソース領域28へ電流が流れ
、この電流はさらに接続線46を介して第1ソース領域
28から第2ドレイン領域32へ流れ、その後非空乏化
領域22bを通じて第2ドレイン領域32から第2ソー
ス領域34へと流れる。
ドレイン領域30から第1ソース領域28へ電流が流れ
、この電流はさらに接続線46を介して第1ソース領域
28から第2ドレイン領域32へ流れ、その後非空乏化
領域22bを通じて第2ドレイン領域32から第2ソー
ス領域34へと流れる。
このように電流が流れると、非空乏化領域22bのうち
の第2ソース領域34寄りの部分の電位は、第2ドレイ
ン領域32の電位と比べて第2ドレイン領域32と第2
ソース領域34との間の電位差分だけ低くなる。また、
非空乏化領域22bのうち第2ソース領域34寄りの部
分の電位は、第2ドレイン領域32の電位に近いが、や
や倶くなっている。
の第2ソース領域34寄りの部分の電位は、第2ドレイ
ン領域32の電位と比べて第2ドレイン領域32と第2
ソース領域34との間の電位差分だけ低くなる。また、
非空乏化領域22bのうち第2ソース領域34寄りの部
分の電位は、第2ドレイン領域32の電位に近いが、や
や倶くなっている。
そのため、第1ドレイン領域30に近い空乏化領域22
aの内部で弱いアバランシェにより発生した正孔は、非
空乏化領域22bの中に入るが、第1ソース領域28に
は注入されずに電位の低(A第2ソース領域34の方に
流れる。したがって、キンク現象は現れない。
aの内部で弱いアバランシェにより発生した正孔は、非
空乏化領域22bの中に入るが、第1ソース領域28に
は注入されずに電位の低(A第2ソース領域34の方に
流れる。したがって、キンク現象は現れない。
なお、本実施例では、第1ドレイン領域30から第1ソ
ース領域28に向かう方向と第2ドレイン領域32から
第2ソース領域34に向かう方向とが互いに直交してい
るが、ゲート電極26の下方の能動層22において交差
していれば十分であり、交差角度が正確に90度である
必要はない。
ース領域28に向かう方向と第2ドレイン領域32から
第2ソース領域34に向かう方向とが互いに直交してい
るが、ゲート電極26の下方の能動層22において交差
していれば十分であり、交差角度が正確に90度である
必要はない。
また、絶縁物層20はいわゆる半絶縁物層であってもか
まわない。
まわない。
次に本発明半導体装置の製造方法の一実施例を第5図を
用いて説明する。第5図(a)、(b)。
用いて説明する。第5図(a)、(b)。
(c)、(e)は製造過程における半導体装置の断面図
であり、同図(d)は同図(C)に対応する平面図であ
る。
であり、同図(d)は同図(C)に対応する平面図であ
る。
まず、半導体基板50の内部にイオン打ち込み法によっ
て、酸素イオンを所定のエネルギでおよそ10111個
/d打ち込んだ後、所定の温度で所定の時間熱処理する
ことにより、一定の深さの処に一定の厚さの絶縁物層2
0を形成する(第5図(a))。これによって、半導体
基板50の上表面には、絶縁物層20により分離された
能動層22が形成されたことになる。
て、酸素イオンを所定のエネルギでおよそ10111個
/d打ち込んだ後、所定の温度で所定の時間熱処理する
ことにより、一定の深さの処に一定の厚さの絶縁物層2
0を形成する(第5図(a))。これによって、半導体
基板50の上表面には、絶縁物層20により分離された
能動層22が形成されたことになる。
次に、半導体基板50の上表面に形成された能動層22
をエツチングにより所定の寸法に整形し、その後酸化等
の手法により能動層22上にゲート絶縁膜24を形成す
る(第5図(b))。
をエツチングにより所定の寸法に整形し、その後酸化等
の手法により能動層22上にゲート絶縁膜24を形成す
る(第5図(b))。
次に、ゲート絶縁膜24の上にゲート電極材料を堆積し
、このゲート電極材料をエツチングにより所定の寸法に
整形してゲート電極26を形成する。
、このゲート電極材料をエツチングにより所定の寸法に
整形してゲート電極26を形成する。
−その後、能動層22の周辺部の第1ソース領域28及
び第1ドレイン領域30と成るべき部分を残してマスク
を作り、当該部分にイオン打ち込み法等によりn形不鈍
物を打ち込んでn形の高不純物濃度半導体からなる第1
ソース領域28及び第1ドレイン領域30を形成し、マ
スクを除去する。
び第1ドレイン領域30と成るべき部分を残してマスク
を作り、当該部分にイオン打ち込み法等によりn形不鈍
物を打ち込んでn形の高不純物濃度半導体からなる第1
ソース領域28及び第1ドレイン領域30を形成し、マ
スクを除去する。
同様に、第2ドレイン領域32及び第2ソース領域34
と成るべき部分を残してマスクを作り、当該部分にp形
不鈍物を打ち込むことによりp形の高不純物濃度半導体
からなる第2ドレイン領域32及び第2ソース領域34
を形成し、その後マスクを除去する(第5図(c)、(
d))。
と成るべき部分を残してマスクを作り、当該部分にp形
不鈍物を打ち込むことによりp形の高不純物濃度半導体
からなる第2ドレイン領域32及び第2ソース領域34
を形成し、その後マスクを除去する(第5図(c)、(
d))。
次に、半導体基板50の表面全体に絶縁物層36を堆積
し、第1ソース領域28.第1ドレイン領域30.第2
ドレイン領域32及び第2ソース領域34の上部にエツ
チングによりコンタクトホールをあける。なお、52及
び54はそれぞれ第1ソース領域28及び第1ドレイン
領域3oの上部に形成されたコンタクトホールを示す。
し、第1ソース領域28.第1ドレイン領域30.第2
ドレイン領域32及び第2ソース領域34の上部にエツ
チングによりコンタクトホールをあける。なお、52及
び54はそれぞれ第1ソース領域28及び第1ドレイン
領域3oの上部に形成されたコンタクトホールを示す。
次に、各コンタクトボールに蒸着法等によりそれぞれ取
り出し電極を形成する。38.40はコンタクトホール
52,54に形成された取り出し電極であって、それぞ
れ第1ドレイン電極、第1ソース電極となる(第5図(
e))。
り出し電極を形成する。38.40はコンタクトホール
52,54に形成された取り出し電極であって、それぞ
れ第1ドレイン電極、第1ソース電極となる(第5図(
e))。
なお、第1ソース領域、第1ドレイン領域、第2ソース
領域及び第2ドレイン領域を形成する際に、マスク処理
を利用しているが、各領域に対して所定の不純物を部分
的かつ選択的に打ち込んでもかまわない。
領域及び第2ドレイン領域を形成する際に、マスク処理
を利用しているが、各領域に対して所定の不純物を部分
的かつ選択的に打ち込んでもかまわない。
また、絶縁物層20の上に能動層22を形成する工程(
第5図(a))は、必ずしも上記実施例のようにイオン
打ち込み法による必要はなく、絶縁物層上に半導体層を
形成するその他の周知の方法でもかまわない。
第5図(a))は、必ずしも上記実施例のようにイオン
打ち込み法による必要はなく、絶縁物層上に半導体層を
形成するその他の周知の方法でもかまわない。
以上説明したように、本発明の半導体装置によれば、能
動層の多数キャリアを通ずることのできる電極(領域)
を新たに二個設けたので、電流−電圧特性あるいはしき
い値電圧特性におけるキンク現象をを完全に除去するこ
とができる。
動層の多数キャリアを通ずることのできる電極(領域)
を新たに二個設けたので、電流−電圧特性あるいはしき
い値電圧特性におけるキンク現象をを完全に除去するこ
とができる。
そのため、(1)この種の装置は高速スイッチング動作
することが知られているが、それに加えて信号を低歪で
増幅することができる。(2)キンク現象に伴う雑音を
除去することができ、低雑音化に有効である。(3)第
1ドレイン領域近傍で発生した正孔(多数キャリア)が
第1ソース領域に注入されずに引き抜かれるので、寄生
バイポーラ効果による第1ドレイン領域−第1ソース領
域間耐圧が改善され、最高使用電源電圧値が高くなる等
の種々の利点がある。
することが知られているが、それに加えて信号を低歪で
増幅することができる。(2)キンク現象に伴う雑音を
除去することができ、低雑音化に有効である。(3)第
1ドレイン領域近傍で発生した正孔(多数キャリア)が
第1ソース領域に注入されずに引き抜かれるので、寄生
バイポーラ効果による第1ドレイン領域−第1ソース領
域間耐圧が改善され、最高使用電源電圧値が高くなる等
の種々の利点がある。
また、本発明の製造方法によれば、特殊な製造工程を用
いることなく優れた半導体装置を容易に実現できる。
いることなく優れた半導体装置を容易に実現できる。
第1図(a)は絶縁物上に形成された半導体装置の従来
からある一般的な構成を示す平面配置図、同図(b)は
断面図、第2図(a)は電流−電圧特性図、同図(b)
はしきい値電圧特性図、第3図(a)は従来からある他
の半導体装置の構成を示す平面配置図、同図(b)は断
面図、第4図(a)は本発明の一実施例を示す平面配置
図、同図(b)、(c)はそれぞれv−w、x−y断面
図、第5図は本発明の半導体装置製造方法の一実施例を
示すものであり、(a)、(b)、(c)、(e)はそ
れぞれ製造過程における半導体装置の断面図、(d)は
(C)に対応する平面図である。 20・・・絶縁物層、22・・・能動層、24・・・ゲ
ート絶縁膜、26・・・ゲート電極、28・・・第1ソ
ース領域、30・・・第1ドレイン領域、32・・・第
2ドレイン領域、34・・・第2ソース領域、36・・
・絶縁物層、38・・・第1ソース電極、40・・・第
1ドレイン電極、42・・・第2ドレイン電極、44・
・・第2ソース電極、50・・・半導体基板50゜特許
出願人 日本電信電話公社 代 理 人 山川 成用(ほか1名) 第1図 1□ ろ32図 第3図 を 第4図 6
からある一般的な構成を示す平面配置図、同図(b)は
断面図、第2図(a)は電流−電圧特性図、同図(b)
はしきい値電圧特性図、第3図(a)は従来からある他
の半導体装置の構成を示す平面配置図、同図(b)は断
面図、第4図(a)は本発明の一実施例を示す平面配置
図、同図(b)、(c)はそれぞれv−w、x−y断面
図、第5図は本発明の半導体装置製造方法の一実施例を
示すものであり、(a)、(b)、(c)、(e)はそ
れぞれ製造過程における半導体装置の断面図、(d)は
(C)に対応する平面図である。 20・・・絶縁物層、22・・・能動層、24・・・ゲ
ート絶縁膜、26・・・ゲート電極、28・・・第1ソ
ース領域、30・・・第1ドレイン領域、32・・・第
2ドレイン領域、34・・・第2ソース領域、36・・
・絶縁物層、38・・・第1ソース電極、40・・・第
1ドレイン電極、42・・・第2ドレイン電極、44・
・・第2ソース電極、50・・・半導体基板50゜特許
出願人 日本電信電話公社 代 理 人 山川 成用(ほか1名) 第1図 1□ ろ32図 第3図 を 第4図 6
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 +11 絶縁物層又は半絶縁物層上の第1導電形の能動
層の一端部に形成された第2導電形の高不純物濃度半導
体からなる第1ソース領域と、前記能動層の一端部であ
って前記第1ソース領域の反対側に形成された第2導電
形の高不純物濃度半導体からなる第1ドレイン領域と、
前記能動層の一端部であって前記第1ソース領域及び第
1ドレイン領域とは異なる部分に形成された第1導電形
の高不純物濃度半導体からなる第2ソース領域と、前記
能動層の一端部であって前記第2ソース領域の反対側に
形成された第1導電形の高不純物濃度半導体からなる第
2ドレイン領域と、前記能動層の上部に絶縁膜を介して
形成されたゲート電極と、前記第1ソース領域上に形成
された第1ソース電極と、前記第1ドレイン領域上に形
成された第1ドレイン電極と、前記第2ソースN域上に
形成された第2ソース電極と、前記第2ドレイン領域上
に形成された第2ドレイン電極とを具備することを特徴
とする半導体装置。 (2) 絶縁物層又は半絶縁物層とに第1導電形の能動
層を所定の寸法に形成する工程と、前記能動層の上に絶
縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の上にゲート電極を
形成する工程と、前記能動層の一端部に第2導電形の高
不純物濃度半導体からなる第1ソース領域を形成する工
程と、前記能動層の一端部であって前記第1ソース領域
の反対側に第2導電形の高不純物濃度半導体からなる第
1ドレイン領域を形成する工程と、前記能動層の一端部
であって前記第1ソース領域及び第1ドレイン領域とは
異なる部分に第1導電形の高不純物濃度半導体からなる
第2ソース領域を形成する工程と、前記能動層の一端部
であって前記第2ソース領域の反対側に第1導電形の高
不純物濃度半導体からなる第2ドレイン領域を形成する
工程と、前記第1ソース領域、第1ドレイン領域、第2
ソース領域及び第2ドレイン領域の上部にそれぞれ第1
ソ−スミ極、第1ドレイン電極、第2ソース電極及び第
2ドレイン電極を形成する工程とを少なくとも含む半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59096354A JPS60241266A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59096354A JPS60241266A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60241266A true JPS60241266A (ja) | 1985-11-30 |
Family
ID=14162656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59096354A Pending JPS60241266A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60241266A (ja) |
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-
1984
- 1984-05-16 JP JP59096354A patent/JPS60241266A/ja active Pending
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