170805. lajstromszámú szabadalom • Eljárás IG-FET tranzisztorok előállítására
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY 170805 JEEEk . Nemzetközi osztályozás: WS Bejelentés napja: 1974. XII. 17. (EE—2294) H 01 L 29/78 ^w Közzététel napja: 1977. III. 28. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Megjelent: 1978. V. 31. Feltalálók: dr. Motál György fizikus, 24% Gyimesi Jenő fizikus, 22% dr. Gyulai József fizikus, 20% Méhn Márton fizikus, 18% Zanati Tibor vegyész, 16% Budapest Tulajdonos: Egyesült Izzólámpa és Villamossági Rt., 58%, MTA Központi Fizikai Kutató Intézete, 42%, Budapest Eljárás IG—FET tranzisztorok előállítására i A találmány tárgya eljárás IG—FET (szigetelt térelektródájú térvezérléses) típusú tranzisztorok előállítására. A modern félvezető eszközök — pl. nagybonyolultságú integrált áramkörök — egyik alapvető aktív eleme 5 a fémoxid-félvezető (MOS), vagy fém-szigetelő-félvezető (MIS), vagy általánosabban szigetelt téreléktródájú (IG) térvezérléses tranzisztor (FET). Az IG—FET tranzisztor működése azon a felismerésen alapszik, hogy egy adott vezetési típusú félvezető 10 alapban egymáshoz elegendően közel kialakított, az alappal ellentétes vezetésű, és így attól p-n átmenettel elhatárolt két tartomány között szabályzóit mértékű áramvezetést lehet létrehozni úgy, hogy egy térelektróda segítségével megváltoztatjuk az alapnak a két említett 15 tartomány közé eső részén a vezetés típusát, létrehozva egy átvezetési csatornát. Ez legkönnyebben a félvezető alap felületénél valósítható meg, amelyhez a térelektróda (gate) megfelelően közel hozható. A térelektróda hatásának növelése és a félvezető alaptól való elszigete- 20: lése érdekében egy közbenső szigetelő (I) legegyszerűbben szilíciumdioxid (O) réteget hoznak létre, és a fém térelektróda (M) e felett helyezkedik el. Az IG—FET tranzisztor szerkezetének jellemző alkotó elemei tehát a félvezető alapban általában diffúzió- 25 val kialakított ellentétes vezetésű tartományok, más néven kontaktus tartományok (drain és source), közöttük helyezkedik el a térelektróda (gate) által szabályozott vezetési típusú úgynevezett csatorna tartomány, ezt egy szigetelő réteg választja el a térelektródától. 30 Az elektromos csatlakozások a térelektródához és a kontaktus tartományhoz vezetnek. Az IG—FET tranzisztor legjellemzőbb működési paraméterei: — az a gate-feszültség, amelynél a drain és source között a vezetés megindul, az úgynevezett küszöbfeszültség ; — a- meginduló áram változásának mértéke a feszültség függvényében, az úgynevezett meredekség; — az áramvezetés; ki- és bekapcsolásának sebessége. Az IG—FET küszöbfeszültséget lényegében a térelektródaszigetelő-félvezető rendszer fizikai tulajdonságai határozzák meg, így a térelektróda, illetve a félvezető kilépési munkája, a szigetelő réteg vastagsága és dielektromos állandója, a szigetelőbe beépült kötött és mozgékony töltések mennyisége, mint legfontosabb paraméterek. Ezek között vannak változékonyak is, így pl. a szigetelőben levő töltések mennyisége és elhelyezkedése; és mivel ezek a küszöbfeszültség megváltozását is okozhatják, ezért stabil eszköz gyártásánál igen gondos ellenőrzés szükséges. Ezért az IG—FET tranzisztorok gyártástechnológiájának szervezésével messzemenőkig arra törekszenek, hogy a küszöbfeszültséget növelő, illetve változékonnyá tévő töltések beépülését kiküszöböljék. A kilépési munkát a térelektróda anyagainak — általában fémek — megfelelő megválasztásával lehet szabályozni. A korszerű és alacsony küszöbfeszültségű IG—FET eszközöknél ezért a térelektróda anyagaként is félvezető réteget használnak — ez a közismert szilícium gate technika. 170805 1
