Конструкции Д–МДП–транзисторов.

Конструкция Д–МДП–транзисторов (рис. 20, б) разработана специально для обеспечения высокого быстродействия за счет уменьшения длины канала до субмикронных размеров. Короткий канал получают по принципу формирования тонкой базы в биполярном транзисторе–за счет медленного, хорошо контролируемого и управляемого процесса диффузии (поэтому Д–МДП, т.е. диффузионный МДП–транзистор). В этом транзисторе (рис. 20, б) области канала р–типа истока n⁺–типа формируются в процессе двух диффузий в одно и то же окно в окисной маске. Конструкция Д–МДП–транзистора не требует высокой точности совмещения затвора с областями истока и стока, как в обычном МДП–транзисторе. В связи с этим оказалось возможной реализация МДП–структур с длиной канала 0,4...1 мкм даже при ограниченных возможностях фотолиграфического процесса по разрешающей способности. Короткий канал формируется в приповехностной области кремния р–типа электропроводности в промежутке между двумя р–n переходами. Число носителей тока в этом индуцированном канале определяется напряжением на затворе, а скорость их перемещения – напряжением, приложенным между истоком и стоком. Произведение числа носителей на их скорость пропорционально току стока. В n–канальных Д–МДП–транзисторах при длине канала менее одного микрона электроны, инжектированные из области истока, даже при сравнительно небольших напряжениях на истоке приобретают значительную скорость.

В обедненной n–области между каналом и стоком при нормальных смещениях (U_c>U_{c нас}) элетроны, прошедшие канал, инжектируются в область объемного пространственного заряда, прилегающую к n⁺–области стока, и дрейфуют к стоку в сильном электрическом поле. Такая же область дрейфа существует и в обычных МДП–транзисторах при U_c>U_{c нас} (рис. 20, а).

Таким образом, не смотря на различия в конструкциях, принцип работы Д–МДП–транзисторов использованы достижения как биполярной технологии (малое расстояние между двумя p–n переходами), так и технологии изготовления МДП–структур (формирование тонкого подзатворного диэлектрика с малой толщиной, низкой дефектностью и плотностью поверхностных состояний).

Освоение технологии микросхем на Д–МДП–транзисторах с использованием эпитаксиальных структур позволяет, кроме того, формировать на одной и той же подложке биполярные n–p–n–транзисторы и изолированные от них Д–МДП–транзисторы (рис. 21), что имеет исключительное значение для производства как аналоговых (например, операционных усилителей), так и логических микросхем.

Перекрытие электродом затвора обедненной области объемного заряда (рис. 20, б) дает лишь незначительный вклад в паразитную емкость С_зс, но наличие этой области позволяет повысить рабочее напряжение прибора до несколько сотен вольт. Короткий канал и малая емкость С_зс позволили увеличить быстродействие микросхем с Д–МДП–транзисторами примерно в 5 раз при том же минимальном проектном геометрическом размере, что и в БИС на обычных МДП–транзисторах: значения времен переключения и задержки в логических микросхемах на Д–МДП–транзисторах составляют 1 нс и менее. Пробивное напряжение Д–МДП–транзисторов составляет 300...400 В.

В связи с малой плотностью размещения элементов в кристалле маловероятно, что Д–МДП– транзистогры будут широко использоваться в БИС, но благодаря своим уникальным свойствам они найдут применение в быстродействующих переключающих устройствах с высоким рабочим напряжением и в устройствах большой мощности.