Brevet FR2203173A1 — publié le 19740510

La présente invention concerne un transistor à effet de champ à grille isolée, plus particulièrement du type à enrichissement, comprenant plus d'une borne de grille et une électrode de grille sur laquelle la tension de commande est efficace. Un tel transistor est décrit notamment par le brevet américain nD 3 427 514 et a une caractéristique de saturation parabolique. La présente invention a pour objet de prévoir un transistor à effet de champ à grille isolée ayant une conductance mutuelle améliorée, spécialement lorsqutil est porté à saturation près du niveau de la tension de seuil. L'invention vise en particulier à résoudre le problème relatif à la réalisation d'un transistor à effet de champ et à grille isolée ayant une caractéristique de saturation ohmique. L'invention résoud ce problème par le fait que ltélectro de de grille entre la zone de source et la zone de drain se compose d'une couche à grande résistivité dans laquelle un faible courant de grille et une chute de tension correspondante sont produits au moyen d'au moins une autre borne de grille et d'une tension appliquée à cette dernière et superposée au potentiel de grille, parallèlement au courant de canal. Une caractéristique de saturation qui est ohmique près du niveau de la tension de seuil est obtenue dans ltexemple de réalisation préférentielle de l'invention, par le fait que la chute de tension s'étend le long de ltélectrode de grille d'une manière localement linéaire entre la zone de source et la zone de drain, c'est à-dire diminue ou augmente linéairement. Cependant, l'invention peut éventuellement avoir pour objet la réalisation d'autres caractéristiques de saturation, en faisant en sorte que la variation de la chute de tension te long de l'électrode de grille ne s'étende pas linéairement. Ceci peut être réalisé, par exemple, en faisant varier la section de la couche de haute résistivité en fonction de la distance entre la zone de source et la zone de drain. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en se reportant aux figures annexées qui représentent - la figure 1, un type de réalisation préférentielle dtun transistor à effet de champ à grille isolée - les figures 2 et 3, respectiirement deux schémas servant à comparer la caractéristique de saturation d'un transistor à effet de champ à grille isolée avec celle d'un type de transistor conventionnel. Comme le montre la figure 1, dans le type de réalisation préférentielle de l'invention, la zone de source 2 et la zone de drain 3 sont insérées dans la surface d'une rondelle de semiconducteur ayant une conductivité de type p, notamment de silicium. On utilise dans ce but le processus de diffusion planar en faisant usage des couches superficielles jouant le rôle de masques de diffusion. L'électrode de source 6 est fixée à la zone de source 2, et l'électrode de drain 7 est fixée à la zone de drain 3. La tension Us est appliquée à la zone de source 2 par l'intermédiaire du conducteur 7 tandis que la tension de drain UD est appliquée à la zone de drain 3 par l'intermédiaire du conducteur de drain 8. Selon la figure 1, la rondelle 5 peut être connectée au potentiel terre 9. Les tensions ou les potentiels représentés sur la figure 1 servent à expliquer le mode de fonctionnement d'un transistor à effet de champ à grille isolée conforme à l'invention. Naturellement, le transistor à effet de champ à grille isolée conforme à l'invention peut entre également intégré dans une zone de conductivité de type p d'un circuit intégré, qui est séparée en courant continu des autres régions du substrat par une jonction p-n, de sorte qutil n'existe pas de rondelle de semiconducteur dopée de façon uniforme. Selon la figure t, la couche isolante 10 de la grille est déposée entre la zone de source 2 et la zone de drain 3 sur la surface du semi-conducteur, couvrant ainsi une partie de la surface de la zone 2 et de celle de la zone 3. Cette couche isolante 10 est déposée selon une technique connue. Dans la zone de surface marginale de la couche isolante de la grille, conformément à la figure 1, l'électrode de grille est réalisée sous la forme d'une couche conductrice de grande résistivité afin de n'utiliser qutun très faible courant pour obtenir une chute de tension appropriée AU. De préférence, la couche conductrice de grande résistivité de l'électrode de grille 1 est obtenue à partir d'un silicium polycrystallin, selon un principe déjà connu. Une première borne de grille 4 est connectée à l'électro- de de grille 1 au-dessus de la zone de source 2 et une autre borne de grille 4' est reliée à l'électrode de grille t au-dessus de la zone de drain 3. La tension U(55est appliquée à la première borne de grille 4 par l'intermédiaire du conducteur de grille 11. Une source de tension fournissant la tension U et-, en raison de l'électrode de grille 1, absorbant un très faible courant, est insérée entre la première borne de grille 4 et l'autre borne de grille 4'. Dans le type de réalisation préférentielle conforme à l'invention, une variation linéaire de la chute de tension est obtenue le long de l'électrode de grille 1 dans la région située entre la zone 2 et la zone 3.La tension UG(d) =UG(s) + # U est appliquée à l'autre borne de grille 4'. Les figures 2 et 3 représentent des caractéristiques de saturation -variation du courant de saturation Isat en fonction de la tension UCS (s) = UG(s)- Usappliquée à la première borne de grille 4- concernant les deux polarisations possibles de la source de tension 12. UT indique la tension de seuil habituelle. Les lignes en traits interrompus représentent un type conventionnel de transistor à effet de champ à grille isolée ntentratnant aucune chute de tension dans l'électrode de grille (AU = O) tandis que les lignes en trait plein concernent le type de réalisation préférentielle conforme à l'invention, caractérisé par une chute de tension linéaire le long de l'électrode de grille 1. Ce qui suit s'applique à la figure 2 Ceci est le cas de la caractéristique de saturation ohmique. Au voisinage de la tension de seuil, on a et ce qui suit s'apphque à la figure 3 Comparé au cas conventionnel (aU = O), le cas présent donne une caractéristique plus abrupte, mais pas aussi distincte que dans le cas de la figure 2 ; la tension de seuil effective est augmentée det U, et l'expression mathématique pour est est plus compliquée. La formule d'approximation (2) s'applique au voisinage de la tension de seuil UT. En conséquence, dans la réalisation conforme à la figure 2, la conductance mutuelle gm du transistor à effet de champ à grille isolée conforme à l'invention est donnée à proximité de la tension de seuil UT par (4) g ~ .AU. Par opposition à ceci, la caractéristique de saturation d'un type conventionnel de transistor à effet de champ à grille isolée sans chute de tension le long de l'électrode de grille est donnée par ce qui fournit la conductance mutuelle suivante qui devient petite de façon aléatoire lorsquton approche la tension de seuil, c'est-à-dire quand UGS -- > UT. Comte on peut le constater en particulier sur la figure 2, le transistor à effet de champ à grille isolée conforme à l'invention permet de réaliser des caractéristiques de saturation ohmique et, en conséquence, de plus grandes conductances mutuelles près de la tension de seuil UT Les temps de commutation sont alors plus courts. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent entre réalisées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Transistor à effet de champ à grille isolée, notamment du type à enrichissement, comprenant plus d'une borne de grille et une électrode de grille sur laquelle la tension de commande est efficace, caractérisé par le fait que l'électrode de grille entre la zone de source et la zone de drain se compose d'une couche à grande résistivité dans laquelle un faible courant de grille et une chute de tension correspondante sont produits à l'aide d'au moins une autre borne de grille et d'une tension appliquée à cette dernière et superposée au potentiel de grille parallèlement au courant du canal. 2. Transistor à effet de champ conforme à la première reven dication, caractérisé par le fait que le potentiel le long de l'électrode de grille diminue ou augmente linéairement entre la zone de source et la zone de drain. 3. Transistor à effet de champ conforme à la première revendiçation, caractérisé par le fait que l'électrode de grille entre la zone de source et la zone de drain se compose de silicium polycrystallin.