JPH0846222A - Injection silicon resonance tunneling diode and its preparation - Google Patents

Injection silicon resonance tunneling diode and its preparation

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JPH0846222A
JPH0846222A JP13429995A JP13429995A JPH0846222A JP H0846222 A JPH0846222 A JP H0846222A JP 13429995 A JP13429995 A JP 13429995A JP 13429995 A JP13429995 A JP 13429995A JP H0846222 A JPH0846222 A JP H0846222A
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JP
Japan
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tunneling
silicon
oxide
barrier
diode
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Application number
JP13429995A
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Japanese (ja)
Inventor
Alan C Seabaugh
シー.シーバウグ アラン
Harold H Hosack
エィチ.ホサック ハロルド
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Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To manufacture a resonance tunneling element with a standard silicon treatment process by forming a second tunneling barrier that is separated from a first tunneling barrier and forming a quantum well between the first and second tunneling barriers. CONSTITUTION: A resonance tunneling diode 400 has a silicon anode 402, a silicon dioxide tunneling barrier 404, a silicon quantum well 406, and an oxide tunneling barrier 408. Also, it has a mesa structure 430 consisting of a lamination of the tunneling barriers 404 and 408 and the quantum well 406. The tunneling barriers 404 and 408 become approximately 2 nm in thickness containing each transition layer and become a region of approximately 10 μm×20 μ. The quantum well 406 is as thick as approximately 4 nm and the thickness of the barriers 406 and 408 mainly affect a tunneling current intensity but does not influence a resonance level obtained by the width of a quantum well and the height of the barriers.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電子素子に関し、更に特
定すれば、共鳴トンネリング素子およびシステムならび
にその製造方法に関するものである。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to electronic devices, and more particularly to resonant tunneling devices and systems and methods of making the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】より高性能なトランジスタや集積回路が
絶えず要求された結果、シリコンバイポーラおよびCM
OSトランジスタやガリウムヒ素MOSEFTのような
既存の素子の改善、ならびに新たな種類の素子や材料の
導入が行われることとなった。特に、素子のサイズを縮
小して高周波数性能を高めたことにより、ポテンシャル
バリアを通過するキャリアトンネリング現象のような、
量子機械的効果(quantummechanical effects)も観察さ
れるようになった。これによって、共鳴トンネリングダ
イオードのようなこれまでのものに取って代わる素子構
造や、このようなトンネリング現象を利用した共鳴トン
ネリング熱電子トランジスタが、開発されるに至った。
2. Description of the Related Art As a result of the continuous demand for higher performance transistors and integrated circuits, silicon bipolar and CM
Improvements have been made to existing devices such as OS transistors and gallium arsenide MOSEFT, as well as the introduction of new types of devices and materials. In particular, by reducing the size of the device and improving high frequency performance, such as carrier tunneling phenomenon passing through the potential barrier,
Quantum mechanical effects have also been observed. This has led to the development of device structures that replace conventional ones, such as resonant tunneling diodes, and resonant tunneling thermionic transistors that utilize such tunneling phenomena.

【0003】共鳴トンネリングダイオードは、導電キャ
リア(conduction carrier)がポテンシャルバリアを潜り
抜けることによって、負の差抵抗(negative differenti
al resistance)を示す部分を有する電流−電圧曲線を生
じる2端子素子である。その基本であるエサキダイオー
ドが、高濃度にドープされたPN接合において、バンド
間トンネリング現象(例えば、伝導帯から価電子帯に)
を有したことを思い出されたい。別の共鳴トンネリング
ダイオード構造に、単一バンド内の量子井戸を通じた共
鳴トンネリング現象に基づくものがある。AlGaAs
/GaAs量子井戸を示す図1を見られたい。更に、マ
ースら(Mars et al)の「AlAs/GaAs二重バリア
共鳴トンネリングダイオードの再生可能な成長および応
用」(11J.Vac.Sci.Tech.B965(1993))、ならびにオズバ
イら(Ozby et al)の「110−GHzモノリシック共鳴
−トンネリング−ダイオードトリガ回路」(12 IEEE Ele
c.Dev.Lett.480(1991)) は、各々GaAs構造に埋め込
まれた2つのAlAsトンネリングバリアを用いて、量
子井戸共鳴トンネリングダイオードを形成するものであ
る。量子井戸の厚さは4.5ナノメートル(nm)、ト
ンネリングバリアの厚さは1.7nmとすることができ
る。図2は、室温における電流−電圧の振舞を示すもの
である。このような共鳴トンネリング「ダイオード」は
対称的であることに注意されたい。図3に示すバイアス
を用いると、量子井戸における離散電子レベル(discre
te electron level)(サブバンドの底縁)が、カソード
伝導帯の縁部と整合するので、電子トンネリング現象が
容易に発生し、電流は大きくなる。逆に、図4に示すバ
イアスを用いると、カソード伝導帯が量子井戸レベル間
で整合し、トンネリング現象を抑制してしまうので、電
流は小さくなる。
A resonant tunneling diode has a negative differential resistance due to conduction carriers passing through a potential barrier.
It is a two-terminal element that produces a current-voltage curve having a portion exhibiting al resistance). The basic Esaki diode is a band-to-band tunneling phenomenon (eg, from conduction band to valence band) in a heavily doped PN junction.
Remember that you had. Another resonant tunneling diode structure is based on the resonant tunneling phenomenon through quantum wells within a single band. AlGaAs
See FIG. 1, which shows a / GaAs quantum well. In addition, Mars et al, "Renewable Growth and Application of AlAs / GaAs Double Barrier Resonance Tunneling Diodes" (11J.Vac.Sci.Tech.B965 (1993)), and Ozby et al. ), "110-GHz monolithic resonance-tunneling-diode trigger circuit" (12 IEEE Ele
c. Dev. Lett. 480 (1991)) forms a quantum well resonant tunneling diode using two AlAs tunneling barriers, each embedded in a GaAs structure. The quantum well thickness can be 4.5 nanometers (nm) and the tunneling barrier thickness can be 1.7 nm. FIG. 2 shows current-voltage behavior at room temperature. Note that such resonant tunneling "diodes" are symmetrical. With the bias shown in FIG. 3, the discrete electron level
Since the te electron level (bottom edge of the sub-band) is aligned with the edge of the cathode conduction band, the electron tunneling phenomenon easily occurs and the current becomes large. On the contrary, when the bias shown in FIG. 4 is used, the cathode conduction band is matched between the quantum well levels and the tunneling phenomenon is suppressed, so that the current becomes small.

【0004】AlGaAsやGaAsのようなIII−
V族半導体以外の、シリコンを基にした半導体において
量子井戸を作成する試みでは、主にシリコン−ゲルマニ
ウム合金に焦点を当てていた。例えば、注目すべきシリ
コンを基にした異種構造に関する会議第2回(Topic Con
ference on Silicon-Based Heterostructures II) (1
992年シカゴ)では、グリュッツマッハーら(Grutzma
cher et al) の「低温大気圧での化学蒸着によって付着
された非常に狭いSiGe/Si」(J.Vac.Sci.Tech.B
1083 (1993) (10nm幅のSiトンネリングバリアを
有する1nm幅のSi0.75Ge0.25の井戸)、およびセ
ジウイックら(Sedgwick et al)の「大気圧化学蒸着」(1
1 J.Vac.Sci.Tech.B 1124 (1993)(各々5nm幅のシリ
コントンネリングバリアと6nm幅のSi0.75Ge0.25
の井戸とを有する、選択的に酸化物窓(oxide window)に
成長したSi/SiGe共鳴トンネリングダイオード)
のような論文が含まれていた。SiGe/Si界面で
は、価電子帯オフセットが伝導帯オフセットを大きく超
過するので、殆どの研究者が考えるのは、歪み層(strai
ned layer)SiGeを用いた電子トンネリングではな
く、正孔トンネリングである。
III-like AlGaAs and GaAs
Attempts to create quantum wells in silicon-based semiconductors other than Group V semiconductors have focused primarily on silicon-germanium alloys. For example, the second conference on remarkable silicon-based heterogeneous structures (Topic Con
conference on Silicon-Based Heterostructures II) (1
In 1992 Chicago, Grutzmacher et al.
cher et al) “Very narrow SiGe / Si deposited by chemical vapor deposition at low temperature and atmospheric pressure” (J.Vac.Sci.Tech.B).
1083 (1993) (1 nm wide Si 0.75 Ge 0.25 well with 10 nm wide Si tunneling barrier), and Sedgwick et al, "Atmospheric pressure chemical vapor deposition" (1
1 J.Vac.Sci.Tech.B 1124 (1993) (5 nm wide silicon tunneling barrier and 6 nm wide Si 0.75 Ge 0.25)
Selectively grown Si / SiGe resonant tunneling diode with oxide well)
Was included in the paper. At the SiGe / Si interface, the valence band offset greatly exceeds the conduction band offset, so most researchers think that the strained layer
Ned layer) Hole tunneling, not electron tunneling using SiGe.

【0005】しかしながら、SiGe歪み層は、バンド
不連続性が小さい(500meV未満)という、重大な
本質的な障害を有する。このため、大きなピーク−バレ
ー間電流差(約5より大きい)が生じるので、室温での
動作ができない。更に、歪んだ異種間接合および新たな
材料のゲルマニウムを加える場合、製造を可能とするた
めには、新たな低温製造方法の開発および実施を必要と
するが、これは望ましいことではない。
However, the SiGe strained layer has a significant intrinsic obstacle of small band discontinuity (less than 500 meV). Therefore, a large peak-to-valley current difference (greater than about 5) occurs, so that operation at room temperature cannot be performed. In addition, the addition of strained heterogeneous junctions and the new material germanium requires the development and implementation of new low temperature manufacturing methods to enable manufacturing, which is not desirable.

【0006】ツ(Tsu) は、アメリカ合衆国特許第5,2
16,262号において、単一層の2枚分の厚さのエピ
タキシャル二酸化シリコンの短周期シリコン/二酸化シ
リコン超格子で作られた、トンネリングバリアを有す
る、シリコンを基材とした量子井戸構造について記載し
ている。
Tsu, US Pat.
No. 16,262, describes a silicon-based quantum well structure with a tunneling barrier made of a short-period silicon / silicon dioxide superlattice of a single-layer, two-thick epitaxial silicon dioxide. ing.

【0007】シリコン/シリコン酸化物の界面は、現在
シリコン集積回路の多数を占めるCMOSトランジスタ
構造の性能の基礎となるものであるので、多くの研究者
がこれについての研究を行っている。酸化物の単一分子
層の成長および分析は、もはやめずらしいものではな
い。例えば、オーミら(Ohmi et al)の「超清浄酸化によ
るシリコン表面上の酸化物超薄膜」(60 Appl.Phys.Let
t. 2126 (1992))、ハットリ(Hattori) の「薄いSiO
2 およびSi/SiO2 界面の高解像度X線光電子放出
スペクトル分光法による研究」(11 J.Vac.Sci.Tech.B 1
528(1993) 、およびセイプルら(Seiple et al)の「走査
式トンネリング顕微鏡法によって観察された、Si(I
II)7x7表面の高温酸化およびエッチング」(11 J.
Vac.Sci.Tech.A 1649 (1993)がある。オーミらの論文で
は、300℃でシリコンウエハ上に形成された酸化物単
一層は、酸化物薄膜に対するフレンケル−プール(Frenk
el-Poole) 放出に関して、標準的熱酸化物よりも優れた
酸化物膜の基礎を形成することが観察されている。
Since the silicon / silicon oxide interface is the basis of the performance of CMOS transistor structures, which currently occupy the majority of silicon integrated circuits, many researchers are investigating this. Growth and analysis of oxide monolayers is no longer uncommon. For example, Ohmi et al. “Ultra-thin oxide ultra-thin film on silicon surface by ultra-clean oxidation” (60 Appl.Phys.Let
2126 (1992)), Hattori's "Thin SiO.
High-Resolution X-ray Photoemission Spectroscopy Spectroscopy of 2 and Si / SiO 2 Interface ”(11 J. Vac. Sci. Tech. B 1
528 (1993), and Siple et al., "Si (I observed by scanning tunneling microscopy.
II) High temperature oxidation and etching of 7x7 surface "(11 J.
There is Vac.Sci.Tech.A 1649 (1993). In Ohmi et al.'S paper, an oxide monolayer formed on a silicon wafer at 300 ° C. was described by Frenk-Pool for oxide thin films.
It has been observed to form a better oxide film basis than standard thermal oxides for el-Poole) emission.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、少なくとも
1つの注入誘電体トンネリングバリアを用いた、シリコ
ンを基にした共鳴トンネリングダイオードおよびトラン
ジスタを提供するものである。
The present invention provides a silicon-based resonant tunneling diode and transistor using at least one injected dielectric tunneling barrier.

【0009】本発明は、標準的なシリコン処理工程で共
鳴トンネリング素子を製造可能であるということを含む
技術的利点を有する。
The present invention has technical advantages, including the ability to fabricate resonant tunneling devices with standard silicon processing steps.

【0010】[0010]

【実施例】図5および図6は、全体的に参照番号400
で示した第1好適実施例による共鳴トンネリングダイオ
ードを、概略的に(heuristically) 示した断面図および
平面図であり、シリコンアノード402、二酸化シリコ
ン(「酸化物」)トンネリングバリア404、シリコン
量子井戸406、酸化物トンネリングバリア408、シ
リコンカソード410、アノード金属接点422、およ
びカソード金属接点420を含む。図6の平面図は、ト
ンネリングバリア404/408および量子井戸406
の積層から成るメサ構造430を示す。トンネリングバ
リア404/408は各々、遷移層を含んで約2nmの
厚さであり(概略的に8分子層で非結晶)、約10μm
x20μmの領域である(したがって、図5および図6
は現寸に基づくものではない0)。量子井戸406は厚
さが約4nmである。バリア404/408の厚さは主
にトンネリング電流強度に影響を与えるが、量子井戸の
幅およびバリアの高さによって得られる共鳴レベルには
影響を与えないことを指摘しておく。また、トンネリン
グバリアの正確な電子的および化学的性質は、バリア内
で変化する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Reference is generally made to FIG. 5 and FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view and a plan view of a resonant tunneling diode according to the first preferred embodiment shown in FIG. 1, showing a silicon anode 402, a silicon dioxide (“oxide”) tunneling barrier 404, a silicon quantum well 406. , Oxide tunneling barrier 408, silicon cathode 410, anode metal contact 422, and cathode metal contact 420. The plan view of FIG. 6 shows tunneling barriers 404/408 and quantum wells 406.
Shows a mesa structure 430 of a stack of. The tunneling barriers 404/408 are each about 2 nm thick including the transition layer (generally amorphous with 8 molecular layers) and about 10 μm.
x20 μm region (hence, FIGS. 5 and 6).
Is not based on actual size 0). The quantum well 406 has a thickness of about 4 nm. It is pointed out that the thickness of the barriers 404/408 mainly affects the tunneling current strength, but not the resonance level obtained by the width of the quantum well and the height of the barrier. Also, the exact electronic and chemical properties of the tunneling barrier vary within the barrier.

【0011】周期的な電位におけるの電子(即ち、アノ
ード402、量子井戸406、またはカソード410の
単結晶シリコン内の電子)を記述する波束(wave packe
t) の拡散(spread)は、大まかに言って、その波束を構
成する波形ベクトルの拡散の逆である。したがって、ブ
リュアンゾーン(波形ベクトルに関するいかなる共鳴に
も必要とされる)の寸法に比較して小さい波形ベクトル
の拡散では、波束の拡散は、多くの結晶の単純胞(cryst
al primitie cells)にわたる。シリコンにおける波束の
拡散は、7つの単純胞よりも少なくとも約4nm以上大
きい。
A wave packe that describes electrons at a periodic potential (ie, electrons in the single crystal silicon of anode 402, quantum well 406, or cathode 410).
The spread of t) is, roughly speaking, the inverse of the spread of the waveform vectors that make up the wave packet. Thus, for small wave vector diffusions compared to the dimensions of the Brillouin zone (which is required for any resonances with respect to the wave vector), the wave packet diffusion can be a cryst of many crystals.
al primitie cells). The diffusion of wave packets in silicon is at least about 4 nm greater than seven simple cells.

【0012】4nmという量子井戸406の幅は、量子
井戸内の結晶モーメンタム(crystalmomentum)の量子化
成分のために、最も低い伝導副帯の縁部が、伝導帯の縁
部よりも約20meV、85meV、200meV、お
よび350meV上になければならないことを暗示する
ものである。非常に薄い酸化物に対する、シリコン/酸
化物界面における伝導帯のオフセットは約2.9eV
(厚い酸化物に対する3.2eVに対して)であり、図
7〜図9は、ダイオード400を通過する電子伝導のバ
ンド図を示す。図7において、ゼロバイアスでは電流は
生じない。図8において、ダイオード400に約100
mVのバイアスをかけると最初の共鳴ピーク電流が発生
する。図9において、ダイオード400に約150mV
のバイアスをかけると、最初のバレー電流が生じる。ア
ノード402は、バリア404に接する数nmを除い
て、n+がドープされ、一方カソード410も、バリア
408に隣接する数nmを除いてn+がドープされるこ
とを指摘しておく。ドーピングする領域をトンネリング
バリアから離すことによって、ドーパント原子がトンネ
リングバリアおよび格子間隔領域に合体し、不純物に助
けられたトンネリング現象が生じるのを回避する。ドー
プされたアノードおよびカソードを用いることによっ
て、アノードとカソードとの間に印加されたバイアスの
大部分は、バリアおよび量子井戸との間に現れる。シリ
コンの誘電係数は酸化物の約3倍であるので、印加され
る電圧降下は、大まかに言って、1/3が酸化物バリア
に、1/3が量子井戸に、そして1/3が酸化物バリア
に接するドープされていないアノードおよびカソードに
分かれる。酸化物の降服電圧(breakdown voltage) は、
10MV/cm程度であるので、酸化物バリアを破壊し
得る降服電流を避けるためには、トンネルバリアのカソ
ード側の空乏を無視することとして、全二重バリア間で
降服電圧を約3ボルト未満に抑えなければならない。
The width of the quantum well 406 of 4 nm is such that the edge of the lowest conduction sub-band is about 20 meV, 85 meV more than the edge of the conduction band due to the quantized component of the crystal momentum in the quantum well. , 200 meV, and 350 meV above. The conduction band offset at the silicon / oxide interface is about 2.9 eV for very thin oxides
(For 3.2 eV for thick oxide), FIGS. 7-9 show band diagrams of electron conduction through diode 400. In FIG. 7, no current is generated at zero bias. In FIG. 8, the diode 400 has about 100
The first resonant peak current occurs when biased at mV. In FIG. 9, about 150 mV is applied to the diode 400.
When biased at, the first valley current occurs. It should be pointed out that the anode 402 is n + doped except for a few nm which is in contact with the barrier 404, while the cathode 410 is also doped n + except for a few nm which is adjacent to the barrier 408. Separating the doped region from the tunneling barrier avoids the dopant atoms merging into the tunneling barrier and the interstitial region and causing the impurity assisted tunneling phenomenon. By using a doped anode and cathode, most of the bias applied between the anode and cathode appears between the barrier and the quantum well. Since the dielectric constant of silicon is about three times that of oxide, the voltage drop applied is roughly 1/3 for the oxide barrier, 1/3 for the quantum well, and 1/3 for oxidation. It is divided into an undoped anode and cathode that adjoin the material barrier. The breakdown voltage of oxides is
Since it is on the order of 10 MV / cm, in order to avoid a breakdown current that can destroy the oxide barrier, depletion on the cathode side of the tunnel barrier should be ignored and the breakdown voltage should be less than about 3 volts between full duplex barriers. I have to hold back.

【0013】トンネリングバリア404/408は、酸
素イオン注入によって形成される。この酸素イオン注入
は、正確な酸素量制御が可能なので、バリアの厚さも正
確に制御することができる。シリコン−酸化物界面の薄
さは、シリコン中のばらつきに対向する様に酸化物中の
酸素の偏析に依存する。
The tunneling barrier 404/408 is formed by oxygen ion implantation. Since this oxygen ion implantation can accurately control the oxygen amount, the thickness of the barrier can also be accurately controlled. The thinness of the silicon-oxide interface depends on the segregation of oxygen in the oxide as opposed to the variation in silicon.

【0014】このように、ダイオード400は、標準的
な集積回路の材料、即ちシリコンおよび酸化物のみを用
いたシステムにおいて、共鳴トンネリング現象を発生さ
せ、しかも室温で動作することができる。
Thus, the diode 400 is capable of producing resonant tunneling phenomena and operating at room temperature in systems using only standard integrated circuit materials, namely silicon and oxide.

【0015】製造 図10〜図13は、ダイオード400の製造方法の第1
実施例を断面図で示すものであり、以下のステップから
成る。
Manufacture FIGS. 10 to 13 show a first method of manufacturing the diode 400.
An embodiment is shown in cross-section and comprises the following steps.

【0016】(1)厚さ25ミル、直径約10センチメ
ートルで、(100)方向に配向したシリコンウエハ6
00を用意する。アンチモニの現場ドーピングのために
スチビン(SbH3 )を用いてジクロロシランを分解す
ることにより、LPCVD(低圧化学蒸着)反応器内
で、ウエハ600上に厚さ1μmのシリコン602のn
+層をエピタキシャル成長させる。ジクロロシランの前
にスチビンの流れを止めて、層602の上側部分(約5
0〜60nm)へのドーピングを最少に抑えることも可
能であることを指摘しておく。次に、層602上に厚さ
100nmの酸化物層604を成長させる。これによっ
て層602の約45nmが消費され、ドーピングが最少
に抑えられ、シリコンに隣接する約10nmの酸化物6
04が残る。図10を参照すると、このドーピングが最
少に抑えられた副層(sublayer)が606で示されてい
る。酸化物604は注入用硬質マスクとしてのみ機能す
るものであり、窒化シリコンまたはチタン−タングステ
ンのような他の適当な物質のいずれかを代わりに用いて
もよいことを指摘しておく。更に、ダイオード400は
メサ構造を有するので、硬質マスクは、実際には、ダイ
オードの製造中にウエハの他の領域を保護するためにの
み必要とされる。
(1) A silicon wafer 6 having a thickness of 25 mils and a diameter of about 10 cm and oriented in the (100) direction.
00 is prepared. By decomposing dichlorosilane using stibine (SbH 3 ) for in-situ doping of antimony, n-thickness of 1 μm thick silicon 602 is deposited on the wafer 600 in the LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) reactor.
The + layer is epitaxially grown. The flow of stibine was stopped before the dichlorosilane and the upper portion of layer 602 (about 5
It should be pointed out that it is possible to minimize the doping to 0 to 60 nm). Then, a 100 nm thick oxide layer 604 is grown on layer 602. This consumes about 45 nm of layer 602 with minimal doping and about 10 nm of oxide 6 adjacent silicon.
04 remains. Referring to FIG. 10, this doping minimized sublayer is shown at 606. It should be pointed out that the oxide 604 serves only as a hard implant mask and that any other suitable material such as silicon nitride or titanium-tungsten may be used instead. Moreover, because the diode 400 has a mesa structure, a hard mask is actually only needed to protect other areas of the wafer during diode fabrication.

【0017】(2)フォトレジストをスピンオンし、約
15μmx25μmの開口を規定するようなパターンを
形成する。次に、このパターニングされたフォトレジス
トをエッチング用マスクとして用い、HF/NH4 F溶
液を用いて露出されている酸化物604にエッチングを
行う。HF/NH4 Fによるエッチングと水による洗浄
で、一価水酸化物(monohydride)表面層を形成すること
により、酸化物のないシリコン表面を安定化する。開口
の寸法はさほど厳密ではないので、このエッチングが等
方性であることは問題にはならない。次に、アセトンで
フォトレジストを除去し、再びHF/NH4 Fと水で洗
浄することにより、シリコン表面を安定化させる。
(2) Spin on the photoresist to form a pattern defining an opening of about 15 μm × 25 μm. Next, using the patterned photoresist as an etching mask, the exposed oxide 604 is etched using a HF / NH 4 F solution. Etching with HF / NH 4 F and washing with water stabilizes the oxide-free silicon surface by forming a monohydride surface layer. The isotropic nature of this etching is not a problem since the dimensions of the openings are not very precise. Next, the photoresist is removed with acetone, and the surface of silicon is stabilized by washing again with HF / NH 4 F and water.

【0018】(3)イオン注入器(高真空)内にウエハ
600を挿入し、1KeV、供与量約1x1016原子/
cm2 、およびウエハ温度約600℃で、酸素を注入す
る。チャンネリング(channeling)を制限するためにウエ
ハ600を約7度傾けた場合、酸素原子の投影範囲(pro
jected range) が約2.2nm、投影ストラグル(proje
cted struggle)が約1.6nm、そして横断方向ストラ
グル(transverse struggle) が多少大きく約1.8nm
となる。ウエハ温度を高くすることによって、注入(imp
lantation)中の連続アニールが保証されるので、シリコ
ンの上表面は単結晶となる。図11を参照すると、注入
された酸素が領域610で示されている。注入は酸素量
の制御を可能とするので、注入を行わない好適実施例で
は必要なプロセスの制御を行うことなく、トンネリング
バリアを目標の厚さに形成することができる。
(3) The wafer 600 was inserted into an ion implanter (high vacuum), 1 KeV, and the dose was about 1 × 10 16 atoms /
Implant oxygen at cm 2 and at a wafer temperature of about 600 ° C. When the wafer 600 is tilted by about 7 degrees in order to limit the channeling, the projected range (pro) of oxygen atoms is
jected range is about 2.2nm, projection straggle (proje
The cted struggle is about 1.6 nm, and the transverse struggle is slightly larger, about 1.8 nm.
Becomes Implantation (imp
A continuous anneal during lantation is ensured so that the upper surface of the silicon is single crystal. Referring to FIG. 11, the implanted oxygen is shown in region 610. Since implantation allows control of the amount of oxygen, the tunneling barrier can be formed to the target thickness without the necessary process control in the preferred embodiment without implantation.

【0019】(4)1200℃、不活性雰囲気において
1時間ウエハ600をアニールする。アニールの間、注
入された酸素は、表面から2.2nm下の注入酸素ピー
ク濃度位置を中心とする埋め込み酸化物層に分離する。
90%の酸素がこの酸化物層に分離したとすると、酸化
物層の厚さは約2nmとなり、最終的にダイオード40
0のトンネリングバリア408が形成される。酸素の中
には、SiOのような形で、表面からの蒸発によって失
われるものもあることを指摘しておく。結果的に得られ
たアニール後の構造は、厚さ2nmの酸化物上に厚さ約
1nmの単結晶シリコンを有する。また、この酸化物は
単結晶シリコン上にある。代替案として、1400℃以
上の高速(10秒)熱アニール処理(thermal annealin
g) を用いることによって、良好な酸素の分離、および
質の高いシリコン−酸化物界面を保証することができ
る。また、アンチモニのドーパントは拡散性が低いの
で、このドーパントはトンネリングバリアから離間して
保持することができる。ドーパントがトンネリングバリ
アに侵入すると、欠陥によって助けられたトンネリング
が起こり、共鳴トンネリングの共鳴の鋭敏さが失われる
ことになろう。
(4) Anneal the wafer 600 at 1200 ° C. in an inert atmosphere for 1 hour. During the anneal, the implanted oxygen separates into a buried oxide layer centered at the implanted oxygen peak concentration position 2.2 nm below the surface.
If 90% of the oxygen were separated into this oxide layer, the thickness of the oxide layer would be about 2 nm and finally the diode 40
A zero tunneling barrier 408 is formed. It should be pointed out that some oxygen, in the form of SiO, is lost by evaporation from the surface. The resulting annealed structure has about 1 nm thick single crystal silicon on a 2 nm thick oxide. Also, this oxide is on single crystal silicon. As an alternative, a high-speed (10 seconds) thermal annealing process (1400 ° C. or higher) is performed.
By using g) good oxygen separation and a high quality silicon-oxide interface can be ensured. Also, because the antimony dopant has low diffusivity, it can be kept away from the tunneling barrier. If the dopant penetrates the tunneling barrier, defect-assisted tunneling will occur and the resonance acuity of the resonant tunneling will be lost.

【0020】(5)この厚さ1nmのシリコンは、第2
の酸化物トンネリングバリアの成長を支持するには薄す
ぎるので、ウエハ600をCVD反応器に挿入し、Si
Cl4とH2 から約6nmのエピタキシャルシリコンを
成長させる。この反応を900℃で行えば、約15nm
/分の速度でシリコンのみが成長する。実際に、ステッ
プ(3)のアニールは、エピタキシャル成長のためにS
iCl4 を注入する前に、CVD反応器内で行うことも
可能である。エピタキシャル成長でも、酸化物604上
にポリシリコンが堆積する。図12を参照すると、酸化
物604上に、厚さ2nmの酸素注入酸化物618、7
nmの単結晶シリコン624、およびポリシリコン62
6が示されている。エピタキシャル成長の後、HF/N
4 Fと水でウエハ600を洗浄して、シリコン624
の表面を安定化する。エピタキシャル成長の速度は制御
可能であり、塩化物および水素の濃度を制御することに
より、反応を逆方向に進めてシリコンをエッチングする
ことも可能であることを指摘しておく。全体的な反応は
次の式で表されることを思い出されたい。
(5) This 1 nm thick silicon is the second
Wafer 600 is too thin to support the growth of the oxide tunneling barrier of Si.
Grow approximately 6 nm of epitaxial silicon from Cl 4 and H 2 . If this reaction is performed at 900 ° C, it will be about 15 nm.
Only silicon grows at a rate of / min. In fact, the anneal of step (3) is performed with S for epitaxial growth.
It can also be done in a CVD reactor before the iCl 4 injection. Epitaxial growth also deposits polysilicon on oxide 604. Referring to FIG. 12, a 2 nm thick oxygen-implanted oxide 618, 7 is formed on the oxide 604.
nm single crystal silicon 624 and polysilicon 62
6 is shown. After epitaxial growth, HF / N
Clean the wafer 600 with H 4 F and water to remove silicon 624
Stabilizes the surface of. It should be pointed out that the rate of epitaxial growth is controllable, and by controlling the concentrations of chloride and hydrogen, the reaction can be reversed to etch silicon. Recall that the overall reaction is:

【数1】 用いるガスを制御することによって、反応をいずれの方
向にも進ませることができる。
[Equation 1] By controlling the gas used, the reaction can proceed in either direction.

【0021】(6)ステップ(3)で述べたように、1
KeV、供与量約1x1016原子/cm2 、およびウエ
ハ温度約600℃で酸素の注入を繰り返し、ピーク酸素
濃度がシリコン624内約2.2nmのところにある、
酸素濃厚領域を形成する。次にステップ(4)のアニー
ルを繰り返し、酸素を酸化物層614に分離する。酸化
物層614は、約2nmの厚さを有し、シリコン表面か
ら約2.2nm下を中心とする。したがって、酸化物6
14は、厚さ約1nmのシリコン頂部層612と、酸素
を注入された酸化物層614および618の間の厚さ約
4nmのシリコン層616とに、シリコン624を分割
することになる。図13は、ポリシリコン626内の酸
素を注入された酸化物も示している。このようにして、
酸素注入量によって厚さを制御された、2つの酸化物ト
ンネリングバリア614および616が形成され、これ
らトンネリングバリア内のシリコン量子井戸の厚さは、
低速エピタキシャル成長によって制御されている。
(6) As described in step (3), 1
KeV, a dose of about 1 × 10 16 atoms / cm 2 , and a wafer temperature of about 600 ° C. were repeatedly injected with oxygen, and the peak oxygen concentration was at about 2.2 nm in silicon 624.
An oxygen rich region is formed. Next, the annealing in step (4) is repeated to separate oxygen into the oxide layer 614. The oxide layer 614 has a thickness of about 2 nm and is centered about 2.2 nm below the silicon surface. Therefore, oxide 6
14 will divide the silicon 624 into a silicon top layer 612 about 1 nm thick and a silicon layer 616 about 4 nm thick between the oxygen-implanted oxide layers 614 and 618. FIG. 13 also shows oxygen-implanted oxide in polysilicon 626. In this way,
Two oxide tunneling barriers 614 and 616 are formed, the thickness of which is controlled by the oxygen implantation amount, and the thickness of the silicon quantum well in these tunneling barriers is
It is controlled by slow epitaxial growth.

【0022】(7)ステップ(5)のエピタキシャルシ
リコン成長を繰り返すが、シリコン614上に厚さ50
0nmのシリコン層が成長するまで、成長を継続し、現
場でn−型ドーパント(スチビンによるアンチモニ)を
加える。次に、フォトレジストをスピンオンし、トンネ
リングバリア614〜618および量子井戸616のメ
サ中央に、10μmx20μmの領域を規定するように
パターニングする。そして、フッ化炭素を用いてプラズ
マエッチングを行い、酸化物とポリシリコンの双方を除
去し、図5および図6にあるような、トンネリングバリ
アと量子井戸とを含むメサを形成する。メサの側壁にパ
シベーションを形成するために、短い熱酸化処理を行っ
てもよいことを指摘しておく。
(7) The epitaxial silicon growth in step (5) is repeated, but a thickness of 50 is formed on the silicon 614.
The growth is continued until an 0 nm silicon layer is grown and an n-type dopant (antimony with stibine) is added in situ. Next, the photoresist is spun on and patterned so as to define a region of 10 μm × 20 μm in the center of the mesa of the tunneling barriers 614 to 618 and the quantum well 616. Then, plasma etching is performed using fluorocarbon to remove both the oxide and the polysilicon, thereby forming a mesa including the tunneling barrier and the quantum well as shown in FIGS. 5 and 6. It should be pointed out that a short thermal oxidation treatment may be performed to form passivation on the sidewalls of the mesas.

【0023】注入を用いる実施例による他の製造方法 第2実施例によるダイオード400の製造方法は、注入
エネルギを約3KeVにすることを除いて、第1好適実
施例のステップ(1)〜(3)から開始する。これは、
ピーク濃度を表面から約6nm下に、そして投影ストラ
グルを約5nmとする。ここでも、高温アニールによっ
て、表面から約6nm下を中心とする厚さ約2nmの酸
化物層に酸素を分離する。第1好適実施例よりもストラ
グルがかなり大きいので、アニール温度を高くするか、
或はアニール時間を長くする必要がある。酸化物層上に
結果的に得られるシリコンは、厚さが約5nmとなる。
Alternative Fabrication Method According to the Embodiment Using Implant The fabrication method of the diode 400 according to the second embodiment differs from the steps (1) to (3) of the first preferred embodiment except that the implantation energy is about 3 KeV. ) Start from. this is,
The peak density is about 6 nm below the surface and the projection straggle is about 5 nm. Again, the high temperature anneal separates oxygen into an oxide layer about 2 nm thick centered about 6 nm below the surface. Since the struggle is much larger than in the first preferred embodiment, either increase the annealing temperature or
Alternatively, it is necessary to lengthen the annealing time. The resulting silicon on the oxide layer will be about 5 nm thick.

【0024】次に、シリコンの表面に厚さが2nmの酸
化物層を、以下のようにして成長させる。まずHF/N
4 F溶液中で洗浄して、ウエハ600が空気と接触す
る時に成長する約1.4nmの自然酸化物を除去し、次
にイオン除去水(deoinized water) で洗浄することによ
り、ウエハ600を清浄する。HF/NH4 Fによる洗
浄は、一価水酸化物(monohydride) 表面層を形成するこ
とにより、酸化物のないシリコン表面を安定化するもの
である。次に、ウエハ600をファーネスに挿入し、酸
素のないアルゴン雰囲気中で300℃に加熱し、次に水
分のない酸素雰囲気中で300℃でウエハ600を酸化
させる。これによって水素を脱離させ、酸化物の単一層
を成長させる。次に、酸化物の単一層の成長の後、酸素
のないアルゴン雰囲気中でウエハを900℃の成長温度
に加熱し、次に十分な酸素を注入することにより、約2
nmの酸化物を成長させる。
Next, an oxide layer having a thickness of 2 nm is grown on the surface of silicon as follows. First HF / N
Wafer 600 is cleaned by cleaning in H 4 F solution to remove about 1.4 nm of native oxide that grows when wafer 600 comes in contact with air, and then cleaning with deoinized water. To clean. The HF / NH 4 F cleaning stabilizes the oxide-free silicon surface by forming a monohydride surface layer. Next, the wafer 600 is inserted into a furnace, heated to 300 ° C. in an oxygen-free argon atmosphere, and then the wafer 600 is oxidized at 300 ° C. in a moisture-free oxygen atmosphere. This desorbs hydrogen and grows a monolayer of oxide. Then, after the growth of the oxide monolayer, the wafer is heated to a growth temperature of 900 ° C. in an oxygen-free argon atmosphere, and then about 2
nm of oxide is grown.

【0025】最後に、最上部の酸化物上に、アノードと
して機能する導体(チタン−タングステンのような)を
付着する。図14を参照すると、シリコンウエハ71
0、厚さ2nmのトンネリング酸化物708、厚さ4n
mのシリコン量子井戸706、厚さ2nmのトンネリン
グ酸化物704、およびシリコンアノード702が示さ
れている。再び、フォトレジストによるマスキングとエ
ッチング、およびカソード接点の形成によって、最終的
なメサダイオード構造を完成する。以下の実施例は、ア
ノードのために酸化物704上に単結晶シリコンを形成
する方法を示すものである。
Finally, deposit a conductor (such as titanium-tungsten) on the top oxide that acts as an anode. Referring to FIG. 14, a silicon wafer 71
0, 2 nm thick tunneling oxide 708, 4 n thick
m silicon quantum well 706, 2 nm thick tunneling oxide 704, and silicon anode 702 are shown. Again, photoresist masking and etching, and cathode contact formation complete the final mesa diode structure. The following example illustrates a method of forming single crystal silicon on oxide 704 for an anode.

【0026】格子トンネリングダイオード 図15は、好適実施例による共鳴トンネリングダイオー
ド800の断面図を示す。ダイオード800は、ダイオ
ード400の変形であり、格子構造を有する上側酸化物
トンネリングバリア804を、シリコンアノード80
2、シリコン量子井戸806、酸化物トンネリングバリ
ア808、シリコンカソード810、ならびに、アノー
ドおよびカソード用金属接点と共に含むものである。図
16〜図18は、トンネリング酸化物804として可能
な種々の格子の平面図を示す。格子は約20nmの周
期、および約4nm未満の分離部を格子開口として有す
る。周期的な電位内の電子(即ち、アノード802、量
子井戸806、またはカソード810の単結晶シリコン
内の電子)を記述する波束の拡散は、大まかに言って、
その波束を構成する波形ベクトルの拡散の逆である。し
たがって、ブリュアンゾーン(波形ベクトルに関するい
かなる共鳴にも必要とされる)の寸法に比較して小さい
波形ベクトルの拡散では、波束の拡散は、多くの結晶の
単純胞にわたる。シリコンにおける波束の拡散は、7つ
の単純胞よりも少なくとも約4nm以上大きい。トンネ
リングバリア酸化物804における開口の各々の直径
は、せいぜい4nmに過ぎず、或はそれよりも小さいこ
ともある。したがって、トンネリングバリア804は、
電子(波束)にとっては、連続で突入可能な開口はない
ものとして現われる。
Lattice Tunneling Diode FIG. 15 shows a cross-sectional view of a resonant tunneling diode 800 according to the preferred embodiment. The diode 800 is a modification of the diode 400 and includes an upper oxide tunneling barrier 804 having a lattice structure and a silicon anode 80.
2, a silicon quantum well 806, an oxide tunneling barrier 808, a silicon cathode 810, and metal contacts for the anode and cathode. 16-18 show plan views of various lattices possible as tunneling oxide 804. The grating has a period of about 20 nm and a separation of less than about 4 nm as the grating aperture. Diffusion of wave packets that describe electrons in a periodic potential (ie, electrons in the single crystal silicon of anode 802, quantum well 806, or cathode 810) is roughly speaking:
It is the inverse of the spread of the waveform vectors that make up the wave packet. Thus, for small wave vector spreads compared to the dimensions of the Brillouin zone (which is required for any resonances with respect to the wave vector), the wave packet spread spans many crystal simple cells. The diffusion of wave packets in silicon is at least about 4 nm greater than seven simple cells. The diameter of each of the openings in the tunneling barrier oxide 804 may be no more than 4 nm, or smaller. Therefore, the tunneling barrier 804 is
For electrons (wave packets), it appears as if there is no continuous piercable opening.

【0027】ダイオード800は、以下のように、第2
好適実施例を変更することによって、製造可能である。
第2の酸化物を約4nmの厚さに成長させるステップま
で、前記第2好適実施例による方法を実行する。次に、
ウエハをイオンビームリソグラフィ機械に挿入し、20
KeVのプロトンビーム(水素イオン)を用いて、直径
4nmの開口を、図16〜図18に示したような格子パ
ターンに形成するように、酸化物を最上部の酸化物から
除去する。イオンビームを4nm未満のスポットサイズ
に合焦し、このイオンビームによってウエハ上でラスタ
スキャンを行う。このビームは何にも整合する必要はな
く、直径4nmの円を除外するのに十分な狭い開口のパ
ターンであれば、どのようなものを生成してもよいこと
を指摘しておく。イオンビーム機械内部の低圧によっ
て、スパッタリングで除去されない領域から、SiOの
形状の酸化物を最上部からほぼ1層分脱離する。SiO
の再付着は最少に抑えられる。実際、低圧における蒸着
によってほぼ単一層分のSiOが失われ、スパッタリン
グされた酸化物の開口の下にあるシリコンも、水蒸気の
形成によって、スパッタリングにより除去される。ビー
ムエネルギが低いので、結晶の損傷はさほど厳しくな
く、後の温度サイクルでこの損傷をアニールによって取
り除く。図19を参照すると、波状線で表わした結晶の
損傷、ならびにシリコン基板1010、酸素が注入され
たトンネリングバリア1008、シリコン量子井戸10
06、および開口1020を有する成長した酸化物トン
ネリングバリア1004が示されている。
The diode 800 has a second
It can be manufactured by modifying the preferred embodiment.
The method according to the second preferred embodiment is carried out until the step of growing the second oxide to a thickness of about 4 nm. next,
Insert the wafer into the ion beam lithography machine and
The oxide is removed from the top oxide using a KeV proton beam (hydrogen ions) to form 4 nm diameter openings in a grid pattern as shown in FIGS. 16-18. The ion beam is focused on a spot size of less than 4 nm, and a raster scan is performed on the wafer with this ion beam. It should be pointed out that this beam need not be matched to anything, and any pattern of apertures narrow enough to exclude circles with a diameter of 4 nm can be generated. The low pressure inside the ion beam machine desorbs approximately one layer of SiO-shaped oxide from the top from the areas that are not removed by sputtering. SiO
Redeposition is minimized. In fact, vapor deposition at low pressure results in the loss of nearly a single layer of SiO, and the silicon beneath the sputtered oxide openings is also sputtered away by the formation of water vapor. Due to the low beam energy, crystal damage is less severe and annealing will remove this damage in later temperature cycles. Referring to FIG. 19, the crystal damage represented by the wavy line, the silicon substrate 1010, the oxygen-implanted tunneling barrier 1008, and the silicon quantum well 10 are shown.
06 and a grown oxide tunneling barrier 1004 with openings 1020 is shown.

【0028】次に、イオンビーム機械からウエハを取り
出し、再びHF/NH4 Fに水を加えた洗浄材で洗浄
し、格子状酸化物1004の開口1002によって露出
されたシリコン上に成長した自然酸化物を除去する。こ
れはまた、約2nmの酸化物1004も除去し、厚さが
所望よりもわずかに2nm多いだけのトンネリングバリ
アのみを残す。ここでも、HF/NH4 Fによる洗浄
で、水酸化物の単層を形成し、酸化物1004の開口に
よって露出された酸化物のないシリコン表面を安定化す
る。次に、ウエハを分子ビームエピタキシー(MBE)
成長室に挿入し、水素を脱離させ、800℃以上の短い
温度サイクルで、イオンビームによる結晶の損傷をアニ
ールによって除去し、次にドープされていないエピタキ
シャルシリコンを500℃で成長させる。短い高温サイ
クルは、酸化物を多量に蒸着させることなく、残留する
結晶の損傷をアニールで取り除くもので、通常のMBE
による自然酸化物の脱離では、1000〜1250℃を
用いる。エピタキシャル成長は、酸化物の開口1020
によって露出されたシリコン上で開始し、最終的に酸化
物1004を横切って横方向に広がる。酸化物1004
上のシリコンが厚さ6nmになるまで成長を続ける。次
に、アンチモニまたは砒素またはリンのビームをシリコ
ンビームに加えることによって、ドープされたシリコン
の成長に切り換える。または、ウエハをMBEシステム
から取り出し、LPCVDのMOCVDによって、ドー
プされたシリコンのエピタキシャル層を成長させる。
Next, the wafer was taken out from the ion beam machine, washed again with a cleaning material containing HF / NH 4 F and water, and natural oxidation grown on the silicon exposed by the openings 1002 of the lattice-shaped oxide 1004 was performed. Remove things. It also removes about 100 nm of oxide 1004, leaving only a tunneling barrier whose thickness is only 2 nm more than desired. Again, a HF / NH 4 F rinse forms a hydroxide monolayer and stabilizes the oxide-free silicon surface exposed by the oxide 1004 openings. Next, the wafer is subjected to molecular beam epitaxy (MBE).
It is inserted into a growth chamber, hydrogen is desorbed, crystal damage caused by an ion beam is removed by annealing in a short temperature cycle of 800 ° C. or higher, and then undoped epitaxial silicon is grown at 500 ° C. The short high-temperature cycle anneals away residual crystal damage without depositing a large amount of oxide, which is typical for MBE.
In the desorption of the natural oxide by the method, 1000 to 1250 ° C. is used. Epitaxial growth requires oxide openings 1020
Starting on the silicon exposed by, eventually spread laterally across the oxide 1004. Oxide 1004
Continue to grow until the top silicon is 6 nm thick. The growth of doped silicon is then switched on by adding a beam of antimony or arsenic or phosphorus to the silicon beam. Alternatively, the wafer is removed from the MBE system and an epitaxial layer of doped silicon is grown by MOCVD of LPCVD.

【0029】シリコンの成長の後、フォトリソグラフィ
によるパターニングおよびエッチングを行って、メサ構
造を形成すると共に接点金属を付着し、ダイオードを完
成させる。
After silicon growth, photolithographic patterning and etching is performed to form the mesa structure and deposit contact metal to complete the diode.

【0030】通常、高温分離アニール(high temperatur
e segregation anneal) の間、酸素を注入された酸化物
が全体的に、外見上開口を有するようなつぶつぶのある
(lumpy) 層になる、即ち、格子状酸化物1004のよう
に見えることを指摘しておく。格子状酸化物トンネリン
グバリアに関して論じたように、つぶつぶのある層は、
開口が全て十分小さく、トンネリングではない直接的な
電子の伝導を防止できるのであれば、トンネリングバリ
アとして適当に機能する。実際、酸素の注入は均一では
なく、偏った分離を助長するが、これはより効率的であ
り、よりよい酸化物/シリコンインターフェースをもた
らす。実際、つぶつぶのある層では、平均的な層の厚さ
は、同等の均一層よりも大きく、しかも有効なトンネリ
ングバリアの高さおよび厚さを同一である。
Usually, high temperature separation annealing
During the e segregation anneal) the oxygenated oxide is generally lumpy with apparent openings.
It should be pointed out that it becomes a (lumpy) layer, that is, it looks like a lattice oxide 1004. As discussed with respect to the lattice oxide tunneling barrier, the collapsing layer is
If all the openings are small enough to prevent direct electron conduction rather than tunneling, then it will function properly as a tunneling barrier. In fact, the implantation of oxygen is not uniform and promotes biased segregation, which is more efficient and results in a better oxide / silicon interface. In fact, for a crushed layer, the average layer thickness is greater than an equivalent uniform layer, yet the effective tunneling barrier height and thickness are the same.

【0031】二重注入トンネリングバリア 第3好適実施例によるダイオード400の製造方法で
は、異なるエネルギで2回の注入を行い、量子井戸の成
長を回避する。具体的には、ここでも、約3.5KeV
の注入エネルギを用いて、ピーク酸素濃度を表面より約
8nm下に位置付け、投影ストラグルを約6nmにする
ことを除いて、第1実施例によるダイオード400の製
造方法のステップ(1)〜(3)に従う。次に、不活性
雰囲気において高速熱アニール処理を適用し、表面領域
付近の温度を急速に1400℃に上昇させて、表面から
約8nm下を中心とする厚さ2nmの酸化物層内に酸素
を分離する。次に、第1好適実施例のステップ(3)の
ように、再び酸素を注入し(供与量約1x1016/cm
2 、および約1KeVのエネルギ)、表面から約2.2
nm下にピーク酸素濃度があり、ストラグルが約1.6
nmの酸素領域を構成する。次に、再び急速熱アニール
によって、浅い酸素を厚さ2nmの第2酸化物層内に分
離する。この層は、表面から約2nm下を中心とする。
この急速熱アニール処理は、表面から8nm下の酸化物
を改善するだけである。この結果、基板上の二重バリア
(4nmの単結晶シリコン量子井戸の各側の2nmの酸
化物トンネリング層)上に、約1nmの単結晶シリコン
が得られる。この1nmのシリコンの頂部に、エピタキ
シャルシリコンまたは他の導体のいずれかを付着し、ダ
イオードのアノードを形成することができる。
Double-Injection Tunneling Barrier In the method of manufacturing diode 400 according to the third preferred embodiment, two injections with different energies are performed to avoid quantum well growth. Specifically, also here, about 3.5 KeV
Steps (1) to (3) of the method for manufacturing the diode 400 according to the first embodiment, except that the peak oxygen concentration is positioned about 8 nm below the surface and the projection straggle is set to about 6 nm using the implantation energy of. Follow Next, a rapid thermal annealing process is applied in an inert atmosphere to rapidly raise the temperature in the vicinity of the surface region to 1400 ° C., and oxygen is introduced into the oxide layer having a thickness of 2 nm centered about 8 nm below the surface. To separate. Then, as in step (3) of the first preferred embodiment, oxygen is injected again (dosage of about 1 × 10 16 / cm 3).
2 and about 1 KeV energy), about 2.2 from the surface
There is a peak oxygen concentration below 1 nm and struggle is about 1.6
constitutes the nm region of oxygen. Then, a rapid thermal anneal again separates the shallow oxygen into the 2 nm thick second oxide layer. This layer is centered about 2 nm below the surface.
This rapid thermal anneal only improves the oxide 8 nm below the surface. This results in approximately 1 nm of single crystal silicon on the double barrier (2 nm oxide tunneling layer on each side of the 4 nm single crystal silicon quantum well) on the substrate. Either epitaxial silicon or another conductor can be deposited on top of this 1 nm silicon to form the anode of the diode.

【0032】第3実施例 図20は、第3実施例によるシリコン/酸化物共鳴トン
ネリングダイオード1100の断面図を示す。この共鳴
トンネリングダイオード1100は、メサ型アイソレー
ション(mesa isolation)ではなく酸化物アイソレーショ
ン(oxide isolation) を有する点で、ダイオード400
および800とは異なっている。実際、ダイオード11
00は、ダイオード400またはダイオード800のい
ずれかの工程に沿って製造し、最後のメサエッチング
を、マスキングを用いた熱酸化または酸素の注入による
分離用酸化物1150の形成で置き換えればよい。かか
る熱酸化は、注入した酸素をトンネリングバリアに分離
するためのアニールと組み合わせたり、或はこれを強化
することもできる。それ以外では、酸化物トンネリング
バリア1104/1108およびシリコン量子井戸11
06ならびにシリコンアノード1102およびカソード
1110は、ダイオード400またはダイオード800
のいずれかの対応する部分と同じ特性を有する。
Third Embodiment FIG. 20 shows a cross-sectional view of a silicon / oxide resonant tunneling diode 1100 according to the third embodiment. The resonant tunneling diode 1100 has a diode 400 in that it has oxide isolation rather than mesa type mesa isolation.
And 800. In fact, the diode 11
00 may be manufactured along the process of either diode 400 or diode 800 and the final mesa etch replaced by thermal oxidation with masking or the formation of isolation oxide 1150 by oxygen implantation. Such thermal oxidation may be combined with or enhanced with an anneal to separate the implanted oxygen into a tunneling barrier. Otherwise, oxide tunneling barriers 1104/1108 and silicon quantum well 11
06 and the silicon anode 1102 and cathode 1110 are either the diode 400 or the diode 800.
Have the same properties as any corresponding part of

【0033】多ピーク共鳴 単に好適実施例の構造上にトンネリングバリアおよび量
子井戸を更に成長させることにより、好適実施例を更に
多数の直列量子井戸に展開して、多数の共鳴ピークを有
する共鳴トンネリングダイオードを形成することができ
る。実際、連続的に接する量子井戸とトンネリングダイ
オードを成長させることによって、従来の技術で引用し
たツの特許に類似した、超格子構造を得ることができ
る。
Multi-Peak Resonance Expanding the preferred embodiment into a larger number of series quantum wells by simply growing further tunneling barriers and quantum wells on the structure of the preferred embodiment, a resonant tunneling diode with multiple resonant peaks. Can be formed. In fact, by growing a quantum well and a tunneling diode in continuous contact, a superlattice structure similar to the Tu patent cited in the prior art can be obtained.

【0034】応用 前記好適実施例のダイオードは、図21〜図23に示さ
れたメモリセルのような、種々の構造に組み込むことが
できる。具体的には、図21はスタティックランダムア
クセスメモリ(SRAM)セル1200を概略的に示
し、ワード線1212上の電圧によって制御されるシリ
コン電界効果トランジスタの通過ゲート1208によっ
てビット線1210に結合された、直列の共鳴トンネリ
ングダイオード1202および1204を含んでいる
(RTD1202はRTD1204の負荷として機能す
る)。セル1200のノード1206の双安定性は、各
RTDの電流バレーよりも少し大きく設定されたバイア
ス電圧Vddから得られるので、一方のRTDはそのバ
レーにおいて動作し、他方のRTDは小さなバイアスで
動作する。図22は、RTD1202〜1204に対す
る電流−電圧曲線を重ね合せて示したものであり、各R
TDは図2に示した特性を有する。交差点(ノード12
06上のVddに近い電圧(高)に対する対と、ノード
1206上の電圧(低)に対する対)は、安定な直列動
作点を示す。そして、ノード1206を高または低に遷
移させる大きな駆動源によって、通過ゲート1208を
介してノード1206をアクセスすることにより、セル
1200を所望の安定状態にすることができる。一方、
センス増幅器によって通過ゲートを介してノード120
6にアクセスすることにより、中断することなくセルの
状態を検出することができる。勿論、図2に示したもの
よりもRTDのピーク対バレー比が大きければ、それぞ
れVddおよび0により近い安定した高および低の電圧
を、ノード1206に形成することができる。
Applications The diodes of the preferred embodiment can be incorporated into a variety of structures, such as the memory cells shown in FIGS. Specifically, FIG. 21 schematically illustrates a static random access memory (SRAM) cell 1200, coupled to a bit line 1210 by a pass gate 1208 of a silicon field effect transistor controlled by the voltage on word line 1212, It includes resonant tunneling diodes 1202 and 1204 in series (RTD 1202 acts as a load for RTD 1204). The bistability of the node 1206 of the cell 1200 is obtained from the bias voltage Vdd set a little larger than the current valley of each RTD so that one RTD operates in that valley and the other RTD operates with a small bias. . FIG. 22 shows the current-voltage curves for RTDs 1202 to 1204 superimposed on each other.
The TD has the characteristics shown in FIG. Intersection (node 12
The pair for a voltage close to Vdd on 06 (high) and the voltage on node 1206 for a low) show stable series operating points. The cell 1200 can then be brought to the desired stable state by accessing node 1206 via pass gate 1208 with a large drive source that transitions node 1206 high or low. on the other hand,
Node 120 through the pass gate by the sense amplifier
By accessing 6, the state of the cell can be detected without interruption. Of course, if the RTD peak-to-valley ratio is greater than that shown in FIG. 2, stable high and low voltages near Vdd and 0, respectively, can be formed at node 1206.

【0035】図23は、単一のシリコン電界効果トラン
ジスタと好適実施例のRTDとを用いた、図21の構造
を斜視図で示したものである。電界効果トランジスタの
ドレイン上にRTDを並列配置することにより、メサ形
にエッチングしてRTDの位置を規定するのと同時に、
製造も可能となることを指摘しておく。
FIG. 23 is a perspective view of the structure of FIG. 21 using a single silicon field effect transistor and the RTD of the preferred embodiment. By arranging the RTDs in parallel on the drain of the field effect transistor, etching is performed in a mesa shape to define the position of the RTDs, and at the same time,
It should be pointed out that manufacturing is possible.

【0036】変更および利点 前記好適実施例は、エピタキシャル成長のためのバリア
層の開口およびこのような共鳴トンネリング異種構造に
よる、アノード、カソード、および量子井戸層のエピタ
キシャル整合の1つ以上の特徴を保持しつつ、多くの方
法で改造することができる。
Modifications and Advantages The preferred embodiment retains one or more features of epitaxial alignment of the anode, cathode, and quantum well layers due to barrier layer openings for epitaxial growth and such resonant tunneling heterostructures. While it can be modified in many ways.

【0037】例えば、トンネリングバリアおよび量子井
戸の寸法および格子パターンを変えることができる。よ
り高い電流に対してトンネリングバリアの薄くしたり、
トンネリングバリアの厚さを変化させたり、共鳴レベル
を上下に調節するために量子井戸の厚さを変えることも
できる。開口の直径が大きすぎることがなければ、酸化
物の格子パターンを変えたり、不規則(非周期的)にす
ることもできる。イオンビームによって酸化物を除去し
トンネリングバリアの格子を形成する際、ヘリウム、ネ
オン、アルゴン、クリプトン、またはキセノンのような
不活性ガスイオンを用いることもできる。これらは、選
択可能なモーメンタム転送効率(selectable momentum t
ransfer efficiency) のために、質量の大きなイオン(l
arger mass ion) を発生すると共に、蒸着する中性生成
物を生成する。共鳴トンネリングダイオードをエミッタ
に埋め込み、シリコン−ゲルマニウムベースを用いた異
種接合バイポーラトランジスタや、共鳴トンネリングダ
イオードをエミッタに埋め込んだ同種接合バイポーラト
ランジスタを製造することもできる。
For example, the tunneling barrier and quantum well dimensions and lattice patterns can be varied. Thin tunneling barrier for higher currents,
It is also possible to change the thickness of the tunneling barrier and to change the thickness of the quantum well to adjust the resonance level up and down. The oxide lattice pattern can be varied or irregular (non-periodic), provided that the diameter of the openings is not too large. Inert gas ions such as helium, neon, argon, krypton, or xenon can also be used in ion beam removal of oxides to form the tunneling barrier lattice. These are selectable momentum transfer efficiencies.
Due to ransfer efficiency, high mass ions (l
arger mass ion) and a neutral product for vapor deposition. It is also possible to manufacture a heterojunction bipolar transistor in which a resonant tunneling diode is embedded in an emitter and a silicon-germanium base is used, or a homogeneous junction bipolar transistor in which a resonant tunneling diode is embedded in an emitter.

【0038】酸素と窒素との注入によって、酸窒化物(o
xynitride)のような他のトンネリングバリア材料を形成
することもできる。シリコン−ゲルマニウム化合物は、
基板またはエピタキシャル成長、或は双方に用いること
ができる。
By implanting oxygen and nitrogen, oxynitride (o
Other tunneling barrier materials such as xynitride) can also be formed. The silicon-germanium compound is
It can be used for substrates or epitaxial growth, or both.

【0039】注入によるトンネリングバリア酸化物は、
標準的なシリコン/酸化物材料系で共鳴トンネリング構
造が得られるという利点がある。更に、トランジスタや
回路において、共鳴トンネリング構造は、単位面積当た
り動作する論理回路やメモリの量を増大させるという利
点がある。例えば、従来のバイポーラトランジスタのエ
ミッタを共鳴トンネリング素子で構成した共鳴トンネリ
ングバイポーラトランジスタを用いて全加算器回路を構
成した場合、トランジスタ数は通常の1/3、そしてゲ
ート遅延も従来の技術の1/3に減少した。
The tunneling barrier oxide by implantation is
The advantage is that a resonant tunneling structure can be obtained with a standard silicon / oxide material system. Further, in transistors and circuits, the resonant tunneling structure has an advantage of increasing the number of logic circuits and memories operating per unit area. For example, when a full-adder circuit is configured using a resonant tunneling bipolar transistor in which the emitter of the conventional bipolar transistor is a resonant tunneling element, the number of transistors is 1/3 that of a normal transistor and the gate delay is 1/3 that of the conventional technique. Decreased to 3.

【0040】以上の説明に関して更に以下の項を開示す
る。 (1)共鳴トンネリングダイオードの製造方法であっ
て、(a)半導体物質層を設けるステップと、(b)第
1供与量の種を前記層に注入するステップと、(c)前
記供与物を、前記層内に位置する第1トンネリングバリ
アに分離するステップと、(d)前記層内に前記第1ト
ンネリングバリアから離間して第2トンネリングバリア
を形成することによって、前記第1および第2トンネリ
ングバリア間に量子井戸を形成するステップと、から成
ることを特徴とする方法。 (2)第1項において、(a)前記半導体物質はシリコ
ンであり、(b)前記種は酸素であり、(c)前記第1
トンネリングバリアは酸化シリコンである、ことを特徴
とする方法。 (3)第1項において、 (a)請求項1のステップ(d)の前記第2トンネリン
グバリアの形成は、(i) 前記第1トンネリングバリアに
隣接する前記層の表面に、ある量の前記半導体物質を加
えるサブステップと、(ii)前記層に第2供与量の第2の
種を注入するサブステップと、(iii) 前記第2の供与量
を前記第2トンネリングバリアに分離するサブステップ
とを含むことを特徴とする方法。 (4)第1項において、(a)請求項1のステップ
(d)の第2トンネリングバリアの形成は、(i) 前記層
に第2供与量の第2の種を注入するサブステップと、(i
i)前記第2の種を前記第2トンネリングバリアに分離す
るサブステップとを含むことを特徴とする方法。 (5)第4項において、(a)前記第2の種は酸素であ
り、(b)前記第1供与量と前記第2供与量とは等し
い、ことを特徴とする方法。
With respect to the above description, the following items will be further disclosed. (1) A method for manufacturing a resonant tunneling diode, comprising: (a) providing a layer of semiconductor material; (b) injecting a first dose of seeds into the layer; and (c) providing the donor. Separating into a first tunneling barrier located in the layer, and (d) forming a second tunneling barrier in the layer away from the first tunneling barrier, thereby forming the first and second tunneling barriers. Forming a quantum well therebetween. (2) In the first term, (a) the semiconductor material is silicon, (b) the seed is oxygen, and (c) the first.
The method characterized in that the tunneling barrier is silicon oxide. (3) In the first aspect, (a) the formation of the second tunneling barrier in step (d) of (1) is carried out by: A substep of adding a semiconductor material; (ii) a step of injecting a second dose of a second species into the layer; and (iii) a step of separating the second dose into the second tunneling barrier. A method comprising: and. (4) In claim 1, (a) forming the second tunneling barrier of step (d) of claim 1 comprises: (i) substep of implanting a second dose of the second species into the layer; (i
i) substep of separating the second species into the second tunneling barrier. (5) In the fourth item, (a) the second species is oxygen, and (b) the first donation amount and the second donation amount are equal to each other.

【0041】(6)共鳴トンネリングダイオードの製造
方法であって、(a)半導体物質層を設けるステップ
と、(b)前記層に第1供与量の種を注入するステップ
と、(c)前記供与量を、前記層内に位置する第1トン
ネリングバリアに分離するステップと、(d)前記第1
トンネリングバリアに隣接する前記層の表面に、前記第
1トンネリングバリアから離間して、第2トンネリング
バリアを形成することにより、前記第1および第2トン
ネリングバリア間に量子井戸を形成するステップと、か
ら成ることを特徴とする方法。 (7)第6項において、(a)前記半導体物質はシリコ
ンであり、(b)前記種は酸素であり、(c)前記第1
トンネリングバリアは酸化シリコンで作られる、ことを
特徴とする方法。 (8)第7項において、(a)請求項6のステップ
(d)の前記第2トンネリングバリアの形成は、前記表
面上に酸化シリコンを成長させ、次に該成長させた酸化
シリコン上に端子を形成することを含むことを特徴とす
る方法。 (9)第7項において、 (a)請求項6のステップ(d)の前記第2トンネリン
グバリアの形成は、(i) 前記表面上に酸化シリコンを成
長させるサブステップと、(ii)前記成長させた酸化シリ
コンに少なくとも1つの開口を形成するサブステップ
と、(iii) 前記少なくとも1つの開口内および前記成長
させた酸化シリコン上にシリコンをエピタキシャル成長
させるサブステップとを含むことを特徴とする方法。
(6) A method of manufacturing a resonant tunneling diode, comprising: (a) providing a layer of semiconductor material; (b) injecting a first dose of seed into the layer; and (c) the donation. Separating the quantity into a first tunneling barrier located in the layer, and (d) the first tunneling barrier.
Forming a quantum well between the first and second tunneling barriers by forming a second tunneling barrier on the surface of the layer adjacent to the tunneling barrier, spaced from the first tunneling barrier. A method characterized by comprising. (7) In item 6, (a) the semiconductor material is silicon, (b) the seed is oxygen, and (c) the first.
The method characterized in that the tunneling barrier is made of silicon oxide. (8) In claim 7, (a) the formation of the second tunneling barrier in step (d) of claim 6 is performed by growing silicon oxide on the surface, and then forming terminals on the grown silicon oxide. Forming a. (9) In claim 7, (a) the formation of the second tunneling barrier in step (d) of (6) comprises (i) a substep of growing silicon oxide on the surface, and (ii) the growth. A method of forming at least one opening in the grown silicon oxide; and (iii) epitaxially growing silicon in the at least one opening and on the grown silicon oxide.

【0042】(10)(a)第1端子と、(b)前記第
1端子に隣接する第1トンネリングバリアと、(c)前
記トンネリングバリアに隣接する量子井戸と、(d)前
記量子井戸に隣接する第2トンネリングバリアと、
(e)前記第2トンネリングバリアに隣接する第2端子
と、から成り、(f)前記第1端子の前記第1トンネリ
ングバリアとの界面は、前記第1端子からの物質の前記
第1トンネリングバリアへの分離によって形成されるこ
とを特徴とする共鳴トンネリングダイオード。 (11)請求項10において、(a)前記第1端子はシ
リコンで作られ、(b)前記第1トンネリングバリアは
酸化シリコンで作られ、(c)前記物質は酸素である、
ことを特徴とするダイオード。 (12)第10項において、(a)前記第2端子の前記
第2トンネリングバリアとの界面は、前記第1端子から
の物質の前記第1トンネリングバリアへの分離によって
形成されることを特徴とするダイオード。
(10) (a) a first terminal; (b) a first tunneling barrier adjacent to the first terminal; (c) a quantum well adjacent to the tunneling barrier; and (d) a quantum well. An adjacent second tunneling barrier,
(E) a second terminal adjacent to the second tunneling barrier, and (f) the interface of the first terminal with the first tunneling barrier is the first tunneling barrier of material from the first terminal. A resonant tunneling diode formed by separation into (11) In claim 10, (a) the first terminal is made of silicon, (b) the first tunneling barrier is made of silicon oxide, and (c) the substance is oxygen.
A diode characterized in that. (12) In the tenth item, (a) the interface between the second terminal and the second tunneling barrier is formed by separation of a substance from the first terminal into the first tunneling barrier. A diode to do.

【0043】(13)シリコンの量子井戸(406)と
酸化シリコンのトンネリングバリア(404,408)
とで構成される共鳴トンネリングダイオード(40
0)。トンネリングバリアは、注入された酸素を酸化物
層に分離することによって形成されることを特徴とす
る。
(13) Silicon quantum well (406) and silicon oxide tunneling barrier (404, 408)
Resonant tunneling diode (40
0). The tunneling barrier is characterized by being formed by separating the injected oxygen into an oxide layer.

【0044】関連出願に対する引用 本特許出願は、本願と譲受人が同一である、1993年
10月29日に出願された米国特許出願第08/14
5,267号の一部継続出願である。
Citations to Related Applications This patent application is US patent application Ser. No. 08/14, filed Oct. 29, 1993, the same assignee as this application.
It is a partial continuation application of No. 5,267.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】公知の共鳴トンネリングダイオードのバンド
図。
FIG. 1 is a band diagram of a known resonant tunneling diode.

【図2】電流−電圧特性を示す図。FIG. 2 is a diagram showing current-voltage characteristics.

【図3】公知の共鳴トンネリングダイオードのバンド
図。
FIG. 3 is a band diagram of a known resonant tunneling diode.

【図4】公知の共鳴トンネリングダイオードのバンド
図。
FIG. 4 is a band diagram of a known resonant tunneling diode.

【図5】第1好適実施例による共鳴トンネリングダイオ
ードを示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a resonant tunneling diode according to a first preferred embodiment.

【図6】第1好適実施例による共鳴トンネリングダイオ
ードを示す平面図。
FIG. 6 is a plan view showing a resonant tunneling diode according to the first preferred embodiment.

【図7】第1好適実施例のダイオードに種々のバイアス
をかけた場合のバンド図。
FIG. 7 is a band diagram when various biases are applied to the diode of the first preferred embodiment.

【図8】第1好適実施例のダイオードに種々のバイアス
をかけた場合のバンド図。
FIG. 8 is a band diagram when various biases are applied to the diode of the first preferred embodiment.

【図9】第1好適実施例のダイオードに種々のバイアス
をかけた場合のバンド図。
FIG. 9 is a band diagram when various biases are applied to the diode of the first preferred embodiment.

【図10】第1好適実施例による製造方法の一製造工程
を示す断面図。
FIG. 10 is a sectional view showing a manufacturing step in a manufacturing method according to the first preferred embodiment.

【図11】第1好適実施例による製造方法の一製造工程
を示す断面図。
FIG. 11 is a sectional view showing a manufacturing step in a manufacturing method according to the first preferred embodiment.

【図12】第1好適実施例による製造方法の一製造工程
を示す断面図。
FIG. 12 is a sectional view showing a manufacturing step in a manufacturing method according to the first preferred embodiment.

【図13】第1好適実施例による製造方法の一製造工程
を示す断面図。
FIG. 13 is a sectional view showing a manufacturing step in a manufacturing method according to the first preferred embodiment.

【図14】他の好適実施例を示す断面図。FIG. 14 is a sectional view showing another preferred embodiment.

【図15】他の好適実施例を示す断面図。FIG. 15 is a sectional view showing another preferred embodiment.

【図16】格子状トンネリング酸化物のパターンを示す
図。
FIG. 16 is a view showing a pattern of lattice-shaped tunneling oxide.

【図17】格子状トンネリング酸化物のパターンを示す
図。
FIG. 17 is a view showing a pattern of lattice-shaped tunneling oxide.

【図18】格子状トンネリング酸化物のパターンを示す
図。
FIG. 18 is a view showing a pattern of lattice-shaped tunneling oxide.

【図19】他の好適実施例による方法を示す断面図。FIG. 19 is a sectional view showing a method according to another preferred embodiment.

【図20】他の好適実施例によるダイオードを示す断面
図。
FIG. 20 is a sectional view showing a diode according to another preferred embodiment.

【図21】好適実施例のダイオードをメモリセルに適用
した場合を示す図。
FIG. 21 is a diagram showing a case where the diode of the preferred embodiment is applied to a memory cell.

【図22】図21の実施例の電流電圧特性図。22 is a current-voltage characteristic diagram of the embodiment of FIG.

【図23】図21の実施例の構造を示す斜視図。FIG. 23 is a perspective view showing the structure of the embodiment shown in FIG. 21.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

400 共鳴トンネリングダイオード 402 シリコンアノード 404 トンネリングバリア 406 シリコン量子井戸 408 トンネリングバリア 410 シリコンカソード 422 アノード金属接点 420 カソード金属接点 430 メサ構造 400 Resonant Tunneling Diode 402 Silicon Anode 404 Tunneling Barrier 406 Silicon Quantum Well 408 Tunneling Barrier 410 Silicon Cathode 422 Anode Metal Contact 420 Cathode Metal Contact 430 Mesa Structure

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 共鳴トンネリングダイオードの製造方法
であって、 (a)半導体物質層を設けるステップと、 (b)第1供与量の種を前記層に注入するステップと、 (c)前記供与物を、前記層内に位置する第1トンネリ
ングバリアに分離するステップと、 (d)前記層内に前記第1トンネリングバリアから離間
して第2トンネリングバリアを形成することによって、
前記第1および第2トンネリングバリア間に量子井戸を
形成するステップと、から成ることを特徴とする方法。
1. A method of manufacturing a resonant tunneling diode, comprising: (a) providing a layer of semiconductor material; (b) injecting a first dose of seed into the layer; (c) the donor. Separating into a first tunneling barrier located in the layer, and (d) forming a second tunneling barrier in the layer away from the first tunneling barrier.
Forming a quantum well between the first and second tunneling barriers.
【請求項2】 (a)第1端子と、 (b)前記第1端子に隣接する第1トンネリングバリア
と、 (c)前記トンネリングバリアに隣接する量子井戸と、 (d)前記量子井戸に隣接する第2トンネリングバリア
と、 (e)前記第2トンネリングバリアに隣接する第2端子
と、から成り、 (f)前記第1端子の前記第1トンネリングバリアとの
界面は、前記第1端子からの物質の前記第1トンネリン
グバリアへの分離によって形成されることを特徴とする
共鳴トンネリングダイオード。
2. (a) a first terminal; (b) a first tunneling barrier adjacent to the first terminal; (c) a quantum well adjacent to the tunneling barrier; and (d) adjacent to the quantum well. And (e) a second terminal adjacent to the second tunneling barrier, and (f) an interface of the first terminal with the first tunneling barrier is formed from the first terminal. A resonant tunneling diode formed by the separation of a substance into the first tunneling barrier.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5945687A (en) * 1995-11-30 1999-08-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Quantization functional device, quantization functional apparatus utilizing the same, and method for producing the same
US7008852B2 (en) 1999-02-04 2006-03-07 International Business Machines Corporation Discontinuous dielectric interface for bipolar transistors
JP2006164938A (en) * 2004-11-11 2006-06-22 Sony Corp Light-emitting element, method of manufacturing the same, and light emission device
JP2009295710A (en) * 2008-06-04 2009-12-17 Toyota Central R&D Labs Inc Resonance tunnel diode, and manufacturing method thereof
WO2024034433A1 (en) * 2022-08-08 2024-02-15 信越半導体株式会社 Method for producing silicon substrate for quantum computers, silicon substrate for quantum computers, and semiconductor device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5945687A (en) * 1995-11-30 1999-08-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Quantization functional device, quantization functional apparatus utilizing the same, and method for producing the same
US6103583A (en) * 1995-11-30 2000-08-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for producing quantization functional device
US7008852B2 (en) 1999-02-04 2006-03-07 International Business Machines Corporation Discontinuous dielectric interface for bipolar transistors
JP2006164938A (en) * 2004-11-11 2006-06-22 Sony Corp Light-emitting element, method of manufacturing the same, and light emission device
JP2009295710A (en) * 2008-06-04 2009-12-17 Toyota Central R&D Labs Inc Resonance tunnel diode, and manufacturing method thereof
WO2024034433A1 (en) * 2022-08-08 2024-02-15 信越半導体株式会社 Method for producing silicon substrate for quantum computers, silicon substrate for quantum computers, and semiconductor device

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