[其他]柵控半導體四極管

在審

• 申請號: 101987000002851
• 申請日: 1987-04-17
• 公開（公告）號: CN1004670B
• 公開（公告）日: 1989-06-28
• 發明（設計）人: 王立模
• 申請（專利權）人: 蕪錫微電子聯合公司
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

柵控半導體四極管是一類新的基本電子電路四端子半導體器件。它們的輸出電流－電壓特性包括發散的入型負微分電阻輸出特性曲線和平坦的輸出特性曲線兩類。它們的輸出電流，跨導，以及負阻型輸出曲線的負阻阻值，可在很大范圍內調定，且最大跨導極高，結合其他很多優良特性，這類器件可用于簡化電子電路和集成電路的結構或改進它們的電路性能，甚至開拓某些新的電路功能領域。

本發明屬于半導體器件。

本發明的目的是設計和制造幾種具有新的特殊特性的半導體器件。

在電子管有源器件領域里，由于在真空三極管的柵極與陰極間增加一個陰柵極，構成陰極四極管，由于陰柵極對電子產生-加速電場，使它與真空三極管相比，可在不太高的板極電壓下（因而不太增大柵極電流的情況下）獲得大的放大倍數。另一方面，在真空三極管的柵極與板極之間增加一個屏柵極，構成屏柵四極管，可減小密勒電容。總之，為了達到各種不同的目的，可以設計各種不同結構的真空四極管，甚至真空五極管，真空六極管，等等，它們各自具有不同的獨特特性，利用這些特性，人們開發了眾多的具有不同功能的電子電路。

但是，在半導體有源器件領域里，從晶體管發明到現在，幾十年來，人們研究和生產的有源器件主要還是局限于三極管（雙極晶體管和場效應晶體管等等）方面。由于在平面結構的半導體器件中不象立體結構的真空電子管那樣容易設置更多的電極去構思一些新的功能，因而很少出現具有獨特功能的半導體多極管（半導體四極管，五極管等等）。甚至有些器件，從結構的觀點看，本來可以構成一些有用的四極管，也常常被人們將它們的某些端子開路或用內部互連金屬短路而作三端器件使用。這些三端器件與下面指出的本發明的四端器件相比，它們丟失了很多優良的特性。

本發明是用場效應控制雙極晶體管基極注入電流的四端子半導體器件，它用緊湊的結構獲得大范圍可調的電壓控制型高增益放大特性或負微分電阻輸出特性。它們的輸出電流，負阻阻值，以及跨導可在很大范圍內任意調定，并且它們的最大跨導超過一般的場效應晶體管的跨導與雙極晶體管的電流放大系數的乘積，有高的輸入阻抗，并具有雙信號輸入能力。可輸入電壓信號或電流信號，或者同時從兩個端子分別輸入電壓信號和電流信號。

本發明的第一個類型是結型柵控四極管。

本發明的第二個類型是絕緣柵控四極管。

第二個類型又分為增強型絕緣柵控四極管和耗盡型絕緣柵控四極管。

簡短地說，結型柵控四極管是用加在柵極上的電壓信號調制PN結或金屬一半導體整流結（肖特基結）的耗盡層寬度，從而達到控制雙極晶體晶的基極電流的目的。絕緣柵控四極管是用加在柵極上的電壓信號調制絕緣柵場效應結構下半導體中的感應電荷而達到控制雙極晶體管的基極電流的目的。

圖1和圖2是本發明實施例的結型柵控四極管的剖面圖。

圖3是P溝耗盡型結型柵控四極管的等效電路。

圖4是本發明實施例的增強型絕緣柵控四極管的剖面圖。

圖5是P溝增強型絕緣柵控四極管的等效電路。

圖6是本發明實施例的耗盡型絕緣柵控四極管的剖面圖。

圖7是P溝耗盡型絕緣柵控四極管的等效電路。

圖中，（1）是高濃度n型摻雜發射區，（2）是高濃度n型摻雜結型柵區。（3）是P型摻雜基區。（4）是外延n型集電區。（5）是高濃度n型摻雜隱埋層。（6）是高濃度n型摻雜集電極穿透區。（7）是P型硅襯底。（8）是發射極接觸電極。（9）是結型柵的柵接觸電極。（10）是基極的接觸電極。（11）是集電極接觸電極。（12）是二氧化硅保護層。（13）是絕緣柵介質。（14）是絕緣柵場效應結構的柵金屬。（16）是耗盡型絕緣柵場效應結構中的P型摻雜溝道區。（17）是結型柵結構的n型摻雜柵區。（18）是結型柵結構的P型摻雜溝道區。（19）是P型摻雜區。

下面結合附圖給出本發明的實施例：