[其他]多栅极薄膜晶体管

说明书

本发明涉及一种薄膜晶体管器件，就这种器件而言，将电子和空穴注入电荷迁移层的注入控制是独立的两种控制，以便使该晶体管的性能能达到最佳同时获得较大的电流输出。

在1986年3月14日提交的名称为“改进型高压薄膜晶体管”（Tuan），已转证给本申请的同一受证人的共同待审专利申请（申请号为839，403）中，揭示了这样一种器件，即，其唯一的特点是控制栅极相对于注入极、集电极和沟道区的定向。本文充分地引入这一共同待审专利申请以供参考。正如所配置的，栅极并非用来改变沟道区的导电性而是用来控制载流子从外层的注入极注入到夹在其间的载流子迁移层。一旦载流子已被注入所述迁移层，这些载流子便处在由集电极上的电位所产生的电场影响下并在空间电荷限制下漂移过迁移层的沟道区。沟道区的电阻基本上不受栅压变化的影响。正如所述共同待审申请中的器件一样，本发明的薄膜晶体管器件的诸优点来自适用制作非晶形半导体器件工艺步骤的无比灵活性和简易性以及因诸如非晶硅等大带隙材料有点独特的迁移性能。这类材料能在相当低温下（小于350℃左右）均匀沉积在诸如玻璃和陶瓷等材料的大面积非晶体衬底上，故能容易地制成大面积晶体管的阵列结构。另外两个特点使所述的独特器件能工作。这两个特点是它们的电阻率高，使其具有类似于电介质的性能，以及它们能使载流子漂移通过那里并当载流子被注入其内时即引起电流。另两种也可选作迁移层材料的是非晶锗硅（Amorphous    silicon    germanium）和非晶氮化硅。

虽然所述共同待审申请的器件能够转换大约500至600伏左右的高压，但其电流输出是较低的：大约为10^-7安培。

本发明的一个目的是通过控制具有异号电荷的载流子从注入接头注入电荷迁移层来增强共同待审申请案的器件，从而获得较大的输出电流。

实现上述目的一种可能形式是在一块适宜的衬底上形成薄膜晶体管器件。该器件包括一非晶半导体电荷迁移层，一个电子注入极和一个空穴注入极，各层通过所述迁移层的某个沟道区彼此呈横向隔开并从此邻接。注入控制栅极与每个电荷注入极相关联并又以相对关系被配置。每个栅极与迁移层相隔一个栅介质层以使每个栅极与其电荷注入极为所述迁移层和所述栅介质层所隔开。各栅极彼此还被横向地隔开，隔开距离近似于电荷注入极间的横向间隔，以使其不致覆盖所述沟道区的主部位。

现对附图简要说明如下：

图1概略地表示了上面引用的共同待审专利申请中所描述的高压薄膜晶体管，

图2是本发明的一种四极管结构的配置图，

图3是该四极结构器件的另一实施例，

图4是本发明的五极结构配置图，

现对图示各实施例详述如下：

先看附图1，该图表示（现已被本申请发明改进和增强的）所述共同待审申请中的薄膜晶体管10。晶体管10包括一衬底12，该衬底可由诸如玻璃或陶瓷之类的任何适用材料制成，在衬底上淀积金属栅14，该金属栅可为Cr，NiCr或其它材料。一个通常为氮化硅或二氧化硅的栅介质层16覆盖在所述衬底和栅极上，以及一个包括未掺杂或稍微掺杂的非晶半导体材料，最好为非晶硅的载流子迁移层18覆盖在层16上。与所述迁移层邻接的钝化介质层20的材料通常与所述栅介质层的材料相同。在钝化层中所刻蚀的窗口22为注入极（源极）24和集电极（漏极）26同所述迁移层18呈物理的和电的接触提供了开口。源极24和漏极26最好由同样的适当掺杂的非晶硅制成以使注入极提供所需类型的载流子，〔即电子（n⁺）或空穴（p⁺）〕而集电极接收这些载流子。由诸如Al之类的适宜的导电材料制成的源极和漏极的接头28和30分别覆盖源极和漏极24和26。

源极24和栅极14所处的空间关系是使得各相关部分最接近于漏极26的那个侧面，而远离漏极的侧面对该器件的工作没多大关系。迁移层18的沟道部分32跨过栅1源极和漏极之间的横向间距。由于迁移层的高电阻率（一般大于10⁹欧姆-厘米）和沟道的长度（约20微米）使该沟道能承受住数百伏高电压而不会在高电压的漏极和源极之间或该漏极和栅极之间引起电击穿。与源极和漏极间的大间距（约20微米）相比较，源极和栅极间的间隔很小（约100毫微米），这使得对栅极加一个很低的转换电压（约15v或更低）就可能制止其关断状态下载流子从源极注入迁移层，并引起在其接通状态下的载流子从源极注入迁移层。一旦载流子被注入迁移层，它们便处在甚高的中间电极场（数百伏）的影响下并将漂移到漏极，导致约10^-7安培的电流。