Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом

Полевые транзисторы (ПТ) с управляющим p-n переходом, хорошо впи­сываются в общую технологию биполярных ИС и потому часто из­готавливаются совместно с биполярными транзисторами на одном кристалле. Типичные струк- туры ПТ с каналами различного типа проводимости показаны на рисунке 4.14.

Рисунок 4.14

В структуре n-канального ПТ, показанной на рисунке 4.14а, p-слой затвора обра­зуется на этапе базовой диффузии, а n⁺-слои, обеспечивающие оми­ческий контакт с областями истока и стока, - на этапе эмиттерной диффузии. Заметим, что р-слой затвора окружает сток со всех сто­рон, так что ток между истоком и стоком может протекать только через управляемый канал под р-слоем.

В n-карманах, предназначенных для ПТ, вместо скрытого n⁺-слоя целесообразно сформировать скрытый p⁺-слой. Назначение этого слоя - уменьшить начальную толщину канала и тем самым напряжение отсечки. Осуществление скрытого p⁺-слоя связано с до­полнительными технологическими операциями. Для того чтобы скрытый р⁺-слой проник в эпитаксиальный n-слой достаточно глу­боко, в качестве акцепторного диффузанта используют элементы с большим коэффициентом диффузии (бор или галлий).

На подложку, а значит, и на p⁺-слой для изоляции элементов подают постоянный максимально отрицательный потенциал; поэтому они не выпол­няют управляющих функций.

Структура р-канального ПТ, показанная на рисунке 4.14б, совпадает со структурой обычного n-p-n транзистора. Роль канала играет участок ба­зового р-слоя, расположенный между n⁺- и n-слоями. Если при сов­местном изготовлении ПТ и биполярного транзистора не исполь­зовать дополнительных технологических процессов, то толщина канала будет равна ширине базы n-p-n транзистора (0,5-1 мкм). При такой малой толщине канала получаются большой разброс параметров ПТ и малое напряжение пробоя. Поэтому целе­сообразно пойти на усложнение технологического цикла, осуществ­ляя p-слой ПТ отдельно от базового р-слоя, с тем чтобы толщина ка­нала была не менее 1-2 мкм. Для этого проводят предварительную диффузию р - слоя ПТ до базовой диффузии. Тогда во время базовой диффузии р-слой ПТ дополнительно расширяется, и его глубина ока­зывается несколько больше глубины базового слоя.

Для того чтобы области истока и стока соединялись только через канал, n+-слой делают более широким (в плане), чем p-слой. В результате n+-слой контактирует с эпитаксиальным n-слоем и вместе они образуют «верхний» и «нижний» затворы. На рисунке 4.14б, контакт между «верхним» и «нижним» затворами условно показан штриховой линией.