高压工作场效应晶体管、用于该晶体管的偏置电路以及高压电路制造技术

通过利用用于ＩＣ或者ＬＳＩ的标准电源电压的晶体管的组成部分或者处理技术，一种高压工作场效应晶体管形成在ＩＣ或者ＬＳＩ。为了增加场效应晶体管的工作电压，采取一些措施，其中栅极被分成分栅极，并且电位分别被提供给更靠近漏极的分栅极，其中该电位更接近漏极电位并且根据漏极电位的增加或减小而改变。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高压工作场效应晶体管、用于它们的偏置电路以及它们的高压电路。高压工作场效应晶体管是指这样一种晶体管，该晶体管在一个绝对值比为IC或者LST中的标准电源电压而设计的晶体管的耐压的绝对值大的电压下工作。2.现有技术的描述在常规的高压场效应晶体管中，如附图说明图1所示，高耐压漏极区域380设置在高耐压绝缘膜480下方，并且在高电位偏置的场电极580设置在高耐压绝缘膜480上用以改善漏极耐压。如图2中所示，当在MOSIC或者MOSLSI中使用的场效应晶体管的栅极长度变为等于或者小于亚微米的小尺寸时，通过提供被称为轻掺杂漏极(LDD)的轻掺杂漏极区域或者漏极延伸部分340来设计该场效应管，以经受标准电源电压。但是，高耐压漏极区域需要比轻掺杂漏极区低的杂质浓度、比轻掺杂漏极区大的长度和深度、或者它们两个或者全部。由于这个原因，在JP2002-314044A中，通过结合杂质浓度以及连接点深度彼此不同的三个区域形成高耐压区域。注意到，在图1和图2中，参考标记100表示半导体衬底，参考标记200表示源极区，参考标记300表示漏极区域，参考标记400表示栅极绝缘膜，以及参考标记500表示导电栅极。在这种情况下，当高耐压场效应晶体管被集成到IC或者LSI中时，非常需要遮光掩模以及用于形成高耐压绝缘膜和高耐压漏极区域的制造过程，这导致了高成本。另外，尽管增长的高耐压可以用于具有这种构造的晶体管，但是驱动电流的减少成为一个问题。以及，虽然用于标准电压的、具有漏极延伸结构或者LDD结构的场效应晶体管的沟道长度可以被增加以改进耐压，但是改进的程度低，并且驱动电流几乎与沟道长度成反比减少。当使用这种用于标准电压的场效应晶体管的栅极绝缘膜时，场效应晶体管的耐压受到该绝缘膜的耐压的限制。此外，在例如硅绝缘体(SOI)的绝缘衬底上的半导体薄膜中形成的晶体管的情况下，高电场被集中到沟道的漏极端的薄膜中。因此，通过使用现有技术来增加漏极耐压和保持大输出电流，比在半导体衬底中形成的晶体管的情况要困难的多。专利技术的概要考虑到前述因素，本专利技术的一个目的是，通过利用晶体管结构部分，或者用于在IC或者LSI中在标准电源电压下工作的标准晶体管的处理技术，在IC或者LSI中形成高压工作场效应晶体管。为了获得上述的目的，在本专利技术中，为了增加场效应晶体管(在本专利技术中称为“高压工作场效应晶体管”)的工作电压，在源极和漏极之间的栅极被分成分栅极的地方进行测量，并且电位分别被提供给更靠近漏极的分栅极，其中上述每个电位更靠近于漏极电位并且每个电位根据漏极电位的增加或者减小而改变。第一个解决装置的构造如下。也就是，一种高压工作场效应晶体管，至少包括衬底；在衬底的表面上相互分隔开的源极区域和漏极区域；位于源极区域和漏极区域之间的衬底的表面上的半导体沟道成形区域；位于沟道成形区域上方的多个分栅极，该多个分栅极通过在源极/漏极方向分割而获得；以及在沟道成形区域和多个分栅极之间的多个栅极绝缘膜，其中信号电位被提供给多个分栅极中最靠近源极区域的分栅极，并且偏置电位被分别提供给这样的分栅极，即比最靠近源极区域的分栅极更靠近漏极区域的分栅极，其中每个偏置电位具有等于或者大于特定电位的绝对值，每个偏置电位根据漏极电位的增加或者减小而改变，并且越靠近漏极区域，提供到每个分栅极的上述每个偏置电位的绝对值就越大。进而，下面所述的第一种变形可以被用来改进频率特性。也就是，在根据第一种解决装置的高压工作场效应晶体管中，分栅极的数量等于或大于三，第一恒定电位被提供给相对于最靠近源极区域的分栅极位于漏极区域侧上的分栅极，并且偏置电位分别被提供给更靠近漏极区域的分栅极，其中每个偏置电位根据漏极电位的增加或减少而改变，并且其绝对值越朝向漏极区域越大。在这个结构中，常规信号电位Vg被提供给最靠近源极区域的分栅极G1。高达偏置电位Vd1的电位分别提供给分栅极G2、G3....Gk，，其中每个电位等于或者高于信号电位Vg或者第一恒定电位Vs1，每个电位比源极电位Vs更靠近漏极电位Vd，并且每个电位根据漏极电位的增加或减小而改变，其中上述分栅极相对于最靠近源极区域的分栅极而位于源极侧上。分栅极的电位绝对值分别被提供给这些分栅极，其中该电位的绝对值朝向漏极区域变大。第一恒定电位Vs1等于或者低于用于IC或LST的电源电位。在本专利技术中，信号电位Vg和第一恒定电位Vs1共同被称为特定电位。当漏极电位Vd的绝对值变得等于或者低于特定电位的绝对值时，每个提供给分栅极G2、G3...Gk的电位可以被保持为等于或者高于特定电位，以防止在低漏极电位中的驱动电流值的减少，其中上述分栅极相对于最靠近源极区域的分栅极G1位于漏极侧上。在本专利技术中，每个这样的提供给分栅极G2、G3...Gk的电位被称为“绝对值等于或高于特定电位的绝对值并且根据漏极电位的增加或减小而改变的偏置电位”。该提供给分栅极Gk的电位被表示为Vd1。提供给最靠近漏极区域的分栅极Gk的电位Vd1是靠近漏极电位Vd的电位。然后，甚至当电位Vd1等于或者低于Vd时，或者甚至当电位Vd1等于或高于Vd时，都能获得该效果，除非电位Vd1与Vd完全不同。由于在分栅极下方的沟道电位在朝向源极区域时减少到Vd1以下，其中分栅极相对于最靠近漏极区域的分栅极Gk位于源极侧上，操作电压与单个门标准晶体管结构的情况相比较更加得以改进。为了采用栅绝缘膜用于IC或LSI内的标准晶体管，在本专利技术的晶体管中，通过增加设计余量到电源电压而获得的值的程度被允许用于Vd和Vd1之间的差值，其中标准晶体管在该电源电压下工作。通常，在许多情况下预备两种标准晶体管，也就是，用于内部逻辑的标准晶体管和用于外部接口的标准晶体管。因此，当高压工作比电流容量优先时，可以应用栅绝缘膜厚度和电压以用于外部接口。第二种解决装置的高压工作晶体管具有以下的结构，其中第一种解决装置的源极区域被用作提供信号的地方。也就是，高压工作场效应晶体管包括至少衬底；在衬底表面相互分隔开的源极区域和漏极区域；在衬底表面中的半导体沟道成形区域，以被保持在源极区域和漏极区域之间； 多个在沟道成形区域上方的分栅极，该多个分栅极通过在源极/漏极方向分割而获得；以及多个在沟道成形区域和多个分栅极之间的栅绝缘膜，其中信号电位和信号电流中的至少一个被提供给源极区域，第一恒定电位被提供给多个分栅极中最靠近源极区域的分栅极，并且偏置电位被分别提供给这样的分栅极，即比最靠近源极区域的分栅极更靠近漏极区域的分栅极，其中每个偏置电位具有等于或者大于第一恒定电位的绝对值，每个偏置电位根据漏极电位的增加或者减小而改变，并且每个偏置电位的绝对值越朝向漏极区域就越大。根据第二解决装置的第一种变形的高压工作场效应晶体管具有以下的结构。也就是，高压工作场效应晶体管包括至少衬底；在衬底表面相互分隔开的源极区域和漏极区域；在衬底表面中的半导体沟道成形区域，以被保持在源极区域和漏极区域之间；在沟道成形区域上方的栅极；以及在沟道成形区域和栅极之间的栅绝缘膜，其中信号电位和信号电流中的至少一个被提供给源极区域，并且偏置电位被提供给该栅极，其中偏置电位具有等于或者大于第一恒定电位的绝对值并且根据漏极电位的增加或减小而改变。在第一种解决装置、第一种变形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压工作场效应晶体管，包括：衬底；在衬底的表面上相互分隔开的源极区域和漏极区域；位于源极区域和漏极区域之间的衬底的表面上的半导体沟道成形区域；位于沟道成形区域上方的多个分栅极，该多个分栅极通过在源极／漏极 方向分割而获得；以及在沟道成形区域和多个分栅极之间的多个栅极绝缘膜，其中信号电位被提供给多个分栅极中最靠近源极区域的分栅极，并且偏置电位被分别这样提供给各个分栅极，即比最靠近源极区域的分栅极更靠近漏极区域的分栅极，其中每个偏 置电位具有等于或者大于特定电位的绝对值，每个偏置电位根据漏极电位的增加或者减小而改变，并且越靠近漏极区域上述每个偏置电位的绝对值就越大。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：长谷川尚，吉田宜史，小山内润，林丰，
申请(专利权)人：精工电子有限公司，林丰，
类型：发明
国别省市：JP[日本]