JP2504376B2 - 電界効果型トランジスタ - Google Patents

電界効果型トランジスタ

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JP2504376B2 JP5260052A JP26005293A JP2504376B2 JP 2504376 B2 JP2504376 B2 JP 2504376B2 JP 5260052 A JP5260052 A JP 5260052A JP 26005293 A JP26005293 A JP 26005293A JP 2504376 B2 JP2504376 B2 JP 2504376B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関する。
さらに具体的にいうならば、本発明は、高パフォーマン
スの接合電界効果型トランジスタ(JFET)及び金属
半導体電界効果型トランジスタ(MESFET)に関す
る。
【0002】
【従来の技術】接合電界効果型トランジスタ(JFE
T)及び金属半導体電界効果型トランジスタ(MESF
ET)は、この分野で周知である。JFET及びMES
FETは低電力集積回路及びスーパー・コンピュータに
おける高速動作を伴う用途に対して有用である。大規模
集積(VLSI)MESFET回路は、例えば遠距離通
信システム、遠隔計測システム等の情報処理システムに
おいて使用される。
【0003】シリコン(Si)若しくはひ化ガリウム
(GaAs)から作られる従来のNチャネルJFET
は、N+ソース及びドレイン領域、PN半導体接合ゲー
ト、ソース及びドレイン領域間の一様にドープされたN
型チャネル、及び一様にドープされたP型の逆バイアス
された基板若しくは半絶縁性基板を有する。従来のNチ
ャネルMESFETは同じ領域を有するが、ショットキ
ー・ダイオード・ゲートを有する。図1の(A)は、従
来のMESFET50の3次元的な断面図を示す。チャ
ネルは通常オフで、電流が流れるのを防ぐ。バイアスが
ゲート52に印加されると、電流の流れを制御する空乏
層54が、ゲートの下側の真性チャネル内で変化され
る。このデバイスのソース58及びドレイン60から真
性チャネルを分離する不純物(Extrinsic)チ
ャネル56が、チャネル抵抗の源である。MESFET
及びJFETは、ドレイン60からゲート52へのパン
チ・スルーを防止するため、そして低い程度ではあるが
ソース58からゲート52へのパンチ・スルーを防止す
るために、不純物チャネル56を必要とする。MESF
ETの駆動能力、出力パワー、スイッチング速度及び利
得は、不純物チャネル抵抗及び真性チャネル抵抗の両方
により直接影響される。
【0004】真性チャネル抵抗が十分に高い場合には、
不純物チャネル抵抗は無視され得るので、スケーリング
と呼ばれる集積回路のパフォーマンスを改善する為の従
来のアプローチは、真性トランジスタ及び回路の寸法若
しくは形状に向けられた。スケーリングは回路の負荷を
減少し、そしてJFET及びMESFETに対してはデ
バイス・キャパシタンス及びチャネルの長さを減少す
る。従来のMESFET及びJFETに対しては、この
スケーリングは、パフォーマンスを一桁改善した。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スケー
リングは最初パフォーマンスの改善を与えたが、最終的
には、デバイスは、真性チャネルの遅延が大きなパフォ
ーマンス・パラメータにならなくなるところまで到達し
た。次いで、真性チャネルの遅延の陰に隠れていた不純
物チャネルの抵抗及びデバイス・コンタクト相互間のキ
ャリア走行時間が、注目され、そしてこれがパフォーマ
ンスの改善を制限することが判った。
【0006】チャネル抵抗のほかに、MESFETのパ
フォーマンスは、MESFEETの閾値電圧(Vt)及
びデバイスのキャパシタンスの関数である。Vtは次式
により決定される。
【0007】Vt=Vbi−Vp ここで、Vbiは、金属ー半導体接合のビルト・イン・ポ
テンシャルであり、そしてVpは、次式により表される
ピンチ・オフ電圧である。
【0008】
【数1】
【0009】ここで、qは電荷であり、そして∈は誘電
常数である。チャネルの全領域に亘る平均的なドーピン
グ密度(density)Ndが小さいと、Vpは小さくなり、
tが少しだけ負になりそしてこれは良好なデバイスに
対して必要とされる。接合キャパシタンス(Cj)もま
た低くなる。
【0010】従来のMESFETのこれらの不利点は、
IEEE Electron Devicse Letters,1982,vol.EDL-3,pp.18
7-190頁のChao等による論文”Experimental Comparison
inThe Electrical Performance of Long and Ultrasho
rt Gate-Length GaAs MESFET"、及びIEEE Electron Dev
ices Letters, 1982, vol.EDL-4, pp.326-328 頁のChao
等による論文”Channel Length Effects in quarter-mi
crometer Gate-Lemgth GaAs MESFETs"に示されている。
ここに示されている他の不利点は、例えば電圧Vtが少
しだけ正になること、相互コンダクタンスの減少、飽和
になりにくいこと等の従来のMESFETで生じた短チ
ャネル効果の問題を含む。例えば、短チャネル・デバイ
スにおける高い電界Eは、NチャネルMESFETにお
ける電子のチャネル速度を増大する。しかしながら、不
純物チャネルの遅延を十分に減少することなしに、チャ
ネル速度の改善はなしえない。
【0011】短チャネル効果を減少するための従来の方
法の一つは、チャネルの不純物(ドーパント)の濃度を
増大することであった。従来の大部分のSi若しくはG
aAsFETは、横方向(即ちx及びz方向)で一様な
不純物濃度を有する。しかしながら、ドーパント・レベ
ルNdは、深さ方向(y方向)の関数としてのガウス分
布を有する。これらの従来の装置は、ピンチ・オフに近
い高い相互コンダクタンスを有し、そしてデバイスに関
連する雑音が低かった。従来の一つの変形例では、チャ
ネル・ドーピングがチャネルのいくつかの点で単一の不
連続性を有したが、ドーパント・レベルは不連続点の両
側で深さとともに変化する。チャネルのドーパントを増
大すると、自由キャリアの移動度及びデバイスのピンチ
・オフ電圧(Vp)を減少する。又、ドーパントの濃度
を増大すると漏洩電流を増大しそしてデバイスの相互コ
ンダクタンスを減少する。
【0012】従来のMESFETの他の問題は、電圧V
DがMESFETのドレインに印加されるときに生じ
る。チャネルの電圧降下は、ソース58における0Vか
らドレイン60におけるVDに向かうチャネルの方向
(x)に増大する。従って、ゲート接点52は、ソース
からドレインに向かって徐々に逆バイアスされ、そして
空乏領域54の幅が同じ方向で増大する。空乏領域54
は、真性チャネルのドレインの端部(x=x4)におい
て幅が最大となる。空乏領域54は、電子を流すチャネ
ルを狭くする絶縁領域として動作する。この狭くする動
作は、GaAsよりも低い移動度を有するSiにおいて
顕著である。この狭くする動作を減少するためにチャネ
ル・ドーピングを増大すると、移動度が減少してデバイ
ス・コンダクタンスを減少し、そして空乏領域54が減
少してゲート・キャパシタンスを増大する。かくして、
DC及びAC利得の両方が減少される。
【0013】代表的には、MESFETの能動チャネル
・ドーピングを制御するために広いビームのイオン打ち
込みが使用される。高い線量(dose)で打ち込みむ
と、ソース及びドレイン領域はゲートからいくらか離し
て形成する。広いビームのイオン打ち込みは次式で表さ
れるドーパント密度Nd(y)を与える。
【0014】Nd(y)=Ndoexp(−Y2) ここで、 Y=(y−yn)/ybdoは、ドーピング・プロフィルのピークであり、Yn
は、上面からのピークの距離である。
【0015】
【数2】
【0016】σnは、打ち込まれた不純物の標準的な偏
差(散在)であり、そしてyは、ゲートにおける金属/
シリコンの界面の下側のドーピング・プロフィルの深さ
である。
【0017】結果的なドーパントの密度は、x方向に変
動しないので、一様でないチャネル・ドーピングは、追
加のリソグラフィイ及びマスキング工程を必要とし、複
雑性及び欠陥を増大する。これらの特別なマスキング工
程は、焦点合わせされたイオン・ビーム技法を使用する
ことにより排除されうる。この技法は、IEEE Electron
Devices letter,vol.EDL-9,pp.281-283 (1988)に示され
ている。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、短チャ
ネルMESFETの特性を改善することである。
【0019】本発明の他の目的は、短チャネルMESF
ETのパワー出力を増大することである。
【0020】本発明の他の目的は、短チャネルMESF
ETの相互コンダクタンスを増大することである。
【0021】本発明の他の目的は、短チャネルMESF
ETのチャネルの走行時間を減少することである。
【0022】本発明の他の目的は、短チャネルMESF
ETのチャネル走行時間を減少しながら、短チャネルM
ESFETのパワー出力、電流利得、及び相互コンダク
タンスを増大することである。
【0023】本発明の良好な実施例は、半絶縁基板上に
マルチ領域(multi-region)チャネルを有する、金属半
導体FET(MESFET)若しくは接合FET(JF
ET)であり得る超格子ヘテロ接合電界効果型トランジ
スタ(FET)である。マルチ領域チャネルは、FET
のソースから、FETのゲートの下側にありこのゲート
の中央の点を超えた地点に迄延びるSiの第1領域、S
i及びSiGeが交互に配置された超格子を含み、そし
て第1領域からFETのドレインまで延びる第2領域、
並びに上記2つの領域の下側にあり、ソースからドレイ
ンまで延びる半絶縁性の(semi-insulating)材料の半絶
縁性領域を有する。第1領域は加速電界を生じる横方向
に段階付けされたドーパントを有する。超格子構造は電
子の移動度及び走行時間を増大する。
【0024】
【実施例】図2は、本発明の良好な実施例に従うMES
FETの断面を示す。本発明をMESFETについて説
明するが、ここに説明するデバイス構造及びプロセスは
JFETにも適用されうる。MESFET100は,N
++ソース領域102及びN++ドレイン領域104を有す
る。両領域102及び104は、第1半導体層110に
N型ドーパントをイオン注入することにより形成され
る。N型のマルチ領域チャネル106が、ソース領域1
02及びドレイン領域104の間に形成される。
【0025】チャネル106は3つの領域を有する。第
1の領域106Aは、点線ABの左側で且つ点線CDの
上側にあり、第2の領域106Bは、点線ABの右側で
且つ点線CDの上側にあり、そして第3の領域106C
は、点線CDの下側にある。かくして、第1領域106
Aは、第1の半導体材料(Si)であり、ソース領域1
02から点線ABまで延び、そしてゲート108の下側
のチャネルの大きな部分を含むことが望ましい。この領
域106Aは、N型ドーパントを2次元の方向で非一様
的にドープされることが望ましい。第2領域106B
は、点線ABに於いて第1領域106Aに隣接し、そし
て第1領域106Aとドレイン領域104との間に存在
する。この第2チャネル領域106Bは、第1チャネル
領域106Aより小さいことが望ましく、そしてシリコ
ン及び第2半導体材料、Si1-xGex(ここでxはSi
Geに於けるゲルマニウムのモル成分(mole fractio
n)である)の量子力学的な井戸(ポテンシャルの谷)
の超格子である。第3領域106Cは、半絶縁性の層で
あり、そしてこれはサファイア,SiO2若しくは非常
に軽くドープされたN型Si(これをi型領域と呼ぶ)
であるのが望ましい。ソース領域102、ゲート108
及びドレイン領域104のそれぞれは、電気的接点11
4、116及び118を有する。
【0026】図3の(A)及び(B)は、本発明の第1
の良好な実施例の処理工程を示す。電子線ビーム・エピ
タキシャル(MBE)法若しくは金属有機化学蒸着(M
OCVD)法により、P-シリコン基板122上にN型
シリコン層120が成長される。
【0027】基板122は、寄生基板効果を最小にする
ために高抵抗を有する。N型シリコン層120は、0.
2及び0.6ミクロン・メータの間の厚さを有し、そし
て1x1016及び5x1016cm-3の間のドーピング密
度を有する。
【0028】次に、溝124が、N型シリコン層の表面
126に形成される。この表面126は、CF4+O2
混合物及びRIEプロスセを使用して異方性食刻され
る。薄い熱的酸化物が表面126上に形成され、そして
BHF若しくはHFにより溝から選択的にウエット・エ
ッチされて、溝の表面が比較的清浄にされ、そして溝の
底の表面127は一様に(望ましくは平坦に)される。
もしも半絶縁領域106Cがi型Si以外のものである
ならば、溝はシリコン層120を通って食刻される。溝
124はデバイスのチャネルの深さまで食刻される。サ
ブミクロンのチャネル長(例えば0.1乃至0.6ミク
ロン・メータ)を有する短チャネルMESFETに対し
て望ましい溝の深さは、0.1乃至0.3ミクロン・メ
ータの間である。溝の幅は、短チャネルMESFETを
形成するために小さく保たれる。図3の(B)の超格子
領域128が第2領域106Bを形成するために溝12
4内に成長される。
【0029】図4は、第2チャネル領域106Bの超格
子構造128を示し、ここでそれぞれSi/Si1-x
xから成る5つの超格子区分130が、1ミクロン・
メータのデバイスを生じるように溝124内に選択的に
成長される。更に短いチャネルデバイスのために少ない
区分が使用されうる。本発明の良好な実施例では、これ
らの層は、約600℃のエピタキシャル温度でNシリコ
ンの{100}面上に成長される。超格子128の各層
の順序は、それぞれ200Åの厚さを有する1つ置きの
Si1-xGex層132、134、136、138及び1
40、並びにそれぞれ300Å及び1000Åの間の厚
さを有するドープされない(即ち真性)シリコン層14
2、144、146、148及び150である。最初
に、Si1-xGex層132が、Nシリコン層120上に
成長される。次いで、ドープされないシリコン層142
がSi1-xGex層132の上に成長される。図5は、S
i/Si1-xGexヘテロ接合層130のエネルギー・バ
ンドのダイアグラムである。2次元的なエレクトロン・
ガス(2-Dimensional Electron Gas (2-DEG))が、ドー
プされたSi1-xGex138及びドープされないシリコ
ン148のヘテロ・インターフェイスのドープされない
シリコン側に形成される。Si1-xGex層132、13
4、136、138及び140のそれぞれは2つのサブ
(sub)層を有する。Si0.5Ge0.5の第1サブ層、
及びxがSi/SiGeインターフェイスに於ける0.
0から0.5まで段階的に変えられる第2サブ層であ
る。各インターフェイス、132−142、134−1
44、136−146、138−148および140−
150に於けるヘテロ接合により2次元的な量子力学的
な井戸が形成される。
【0030】Si1-xGexに於けるゲルマニウムのモル
成分は、量子力学的な井戸の高さに直接的に影響する。
本発明の良好な実施例においては、Geのモル成分は、
Si1-xGexのドープされたサブ層において0.5であ
るのが望ましく、そして超格子層の構造的な転移を生じ
ることなく量子力学的な井戸の深さを最大にするように
選択される。しかしながら、Si1-xGexの更に小さな
モル成分xが、層の欠陥のない厚さを増大するために使
用されることが出来る。
【0031】本発明の良好な実施例は、電気的なパフォ
ーマンスを改善する。その理由は、これらが、チャネル
領域106Aにおいて高いドーピング密度を有し、そし
てチャネル領域106Bにおいて低いドーピング密度を
有するからである。各超格子層の於けるドーピングは一
様に成るように意図されうるが、良好な実施例のソース
領域102及びチャネル領域106Aは、焦点合わせさ
れたイオン・ビーム打ち込み技術により非一様にドープ
される。ドーピング・プロフィルを従来技術のようにy
方向で変化させることに加えて、このドーピング・プロ
フィルを、図6に示すように、ソース領域102からチ
ャネル領域106Aを通りチャネル領域106Bのエッ
ジ迄x方向に、少なくとも1ステップ望ましくは5ステ
ップだけ階段状に変化させるように、打ち込みの線量
(dose)が制御される。かくして、本発明の良好な
実施例においては、Ndoはもはや水平方向に一定ではな
く、しかしながらxの関数である。従って、本発明の良
好な実施例のデバイスに対するドーピング密度N
d(x,y)は、次式により表される。
【0032】 Nd(x,y)=Ndo(x)exp(−Y2) 従って、本発明の良好な実施例に対しては、チャネル・
ドーピングは、xの各値においてyと共にガウス型で変
化する。しかしながら、所定のyの値(若しくはyにわ
たる積分値(integrated over y))に対して、チャネル
・ドーピングは、x=0及びx=x2の間のソースに於
ける最大値5x1018乃至7x1018から、x=x3
びx=x4の間の超格子のエッジの近傍に於ける最小値
2x1017乃至5x1017迄階段状に延びる形を取る。
イオン打ち込みに続いて急速な熱的アニーリング及び接
触シンターリングが行われる。
【0033】かくして、本発明の構造を採用すると、複
数回のマスキング工程が省略されうる。ドーパントの濃
度は、単一のマスク工程に於ける位置及び量により変動
する。
【0034】良好な実施例のデバイスの垂直及び横方向
のドーピング・プロフィルは、単一のマスク工程におい
て同時に変化される。
【0035】ソース領域、チャネル領域及びドレイン領
域がドープされると、これらの各領域に標準的な方法に
よりオーミック接点が形成される。一つの実施例では、
オーミック接点は、0.3ミクロン・メータのAuSb
の熱的蒸着及び接点を取り囲む領域に過剰に着けられた
材料をリフト・オフすることにより形成される。ゲート
接点の下側のドーピング・レベルを低く保つために、ゲ
ート接点用の金属の付着の間にチャネルのドーパントの
密度を変動させないように注意することが必要である。
又、Si/Si1-xGexの超格子の一番上の層(ドープ
されているか若しくはわずかにドープされているシリコ
ン層)150に接触するゲート電極が、これらの層のド
ーパント・レベルを変化させてはならない。この金属に
接触する一番上の超格子層150は、ショットキー・バ
リアを形成する。この構造は、保護ガスのもとで30分
間の間330℃の温度でアニールされる。
【0036】良好な実施例のデバイスに於ける複数個の
量子力学的な井戸は、Si/Si1-xGexのインターフ
ェイス(界面)にポテンシャルのノッチを生じる。2−
DEGを含むこれらのポテンシャルのノッチは、ヘテロ
構造領域を通って延び、従ってドレインに至る低抵抗パ
スとして働く。これらのノッチを通って移動する電子
は、散乱が最小にされるので、更に高い移動度を有す
る。この高い移動度は、領域106Bを通る間に生じる
キャリアの走行時間及び遅延を減少し、そしてデバイス
のパフォーマンスを改善する。
【0037】本発明の良好な実施例においては、チャネ
ル領域106Aに於けるドーパント・レベルが、チャネ
ル領域106B及び106Cに於けるドーパント・レベ
ルよりも高い。チャネル領域106Aに於けるドーパン
ト密度(density)がゲートの近くの下側を除き一様で
ないので、ゲート・ソース間のキャパシタンスが減少さ
れる。しかしながら、ゲート・ソース間のブレーク・ダ
ウン電圧は、デバイスの通常動作に対して十分に高い。
領域106Bの超格子において、高度にドープされたS
1-xGex層132乃至140の厚さは、格子不整合の
構造的転移を最小にするために、非ドープのシリコン層
142乃至150の厚さよりも非常に薄い。従って、超
格子の量子力学的な井戸が良好な実施例に対して形成さ
れることが出来、ドレインに於ける不純物(extrinsi
c)チャネル抵抗が従来のMESFET及びJFETよ
りもはるかに減少され、そしてデバイスの相互コンダク
タンスが、利得及び出力パワーを減少することなく増大
されうる。
【0038】総括すると、平均的なチャネル・ドーパン
ト密度Ndは従来のデバイスに於けるよりも減少され、
そして接合キャパシタンスは低い。更に、2次元的に段
階付けされたドーピングを有する良好な実施例のデバイ
スは、ソースにおける高いNdo(約5x1018cm-3
至8x1018cm-3)、超格子エッジに於ける3x10
17cm-3乃至5x1017cm-3迄階段状に減少する構造
及びソース領域からゲートの下側の能動チャネル領域に
電子を加速して電子の移動度を増大するビルト・イン型
の静電界を有する。かくして、キャリア走行時間が対応
するデバイスのパフォーマンスと共に改善される。
【0039】更に、チャネル及び基板の間に半絶縁性の
層若しくは軽くドープされたiー層を導入することによ
り、MESFETのゲートー基板間の接合キャパシタン
スを著しく減少する。本発明の良好な実施例のMESF
ETは,チャネル走行時間が改善されたこと及びデバイ
スキャパシタンスが減少されたことの両方の理由のため
に、周波数レスポンスを増大する。
【0040】本発明の第2の実施例においては、超格子
層(これらはサブ・エッチされる)を成長し、そして低
温の横方向の過成長技術を使用してサブ・エッチされた
領域にシリコンを充填することにより、ヘテロ構造が形
成される。この様な技術は、IEEE Trans. Electron Dev
ices, Vol.ED-38, pp.378-385 (1991)の論文"Self-alig
ned bipolar epitaxial base n-p-n transistors by se
lective emitter window (SEEW) technology"に示され
ている。
【0041】図7乃至図10は、この第2の良好な実施
例のSi/Si1-xGex超格子NチャネルMESFET
の処理工程を示す。図7において、N型シリコン層20
2が、MBE若しくはMOCVDにより半絶縁性基板2
04上に成長される。基板204及びN型シリコン層2
02は、図3の(A)の基板122及びN型シリコン層
120と同じである。Si/Si1-xGexの超格子区分
206を5つ有する構造208が、N型シリコン層20
2上に成長される。各超格子区分206は、Si1-x
x層220、222、224、226及び228上に
それぞれ成長されたアンドープト・シリコン層210、
212、214、216及び218を有する。層210
乃至218及び220乃至228のドーピング特性は、
層142乃至150及び132乃至140のとされぞれ
同じである。
【0042】超格子構造を成長させた後に、デバイスの
ソースーチャネル(S−C)及びドレイン領域が限定さ
れる。このドレイン領域は、Si1-xGexを熱にさらす
ことを最小にする塩素をベースとしたエッチャントをシ
リコン層に対して使用し、そしてSi1-xGex層に対し
てSF6およびCF3Brプラズマを使用することにより
第1部分230(図8)がドライ・エッチされた時に限
定される。次に、図9において、N型シリコン240の
上面が、エッチされずに残っている超格子層の上面と同
一面になるように、N型シリコンがこのエッチされた領
域に充填される。
【0043】図10に示すように、第2の超格子部分を
エッチすることにより、S−C領域250が同様に限定
される。この第2の実施例は、一旦S−C領域が限定さ
れると、図3の(B)に示した実施例の構造と同じであ
る。更に、第2の良好な実施例のMESFETについて
の後続の処理は、第1実施例の処理と同じである。
【0044】
【発明の効果】本発明は、短チャネルMESFETのチ
ャネル走行時間を減少しながら、短チャネルMESFE
Tのパワー出力、電流利得、及び相互コンダクタンスを
増大する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のMESFETの3次元的な構造を示す図
である。
【図2】本発明の良好な実施例に従うMESFETの断
面図である。
【図3】本発明の第1の良好な実施例に従うMESFE
Tを製造する工程を示す図である。
【図4】本発明の第1の良好な実施例に従うMESFE
Tに対して成長される超格子の側面図である。
【図5】本発明の第1の良好な実施例に従って成長され
た超格子のSi/Si1-xGexヘテロ構造のバンドを示
す図である。
【図6】本発明に従うドーピング密度の横方向の変化を
示す図である。
【図7】本発明の第2の良好な実施例に従って成長され
た層構造を示す図である。
【図8】本発明の第2の良好な実施例に従って成長され
た層構造を示す図である。
【図9】本発明の第2の良好な実施例に従って成長され
た層構造を示す図である。
【図10】本発明の第2の良好な実施例に従って成長さ
れた層構造を示す図である。
【符号の説明】
100・・・MESFET 102・・・ソース領域 104・・・ドレイン領域 106・・・マルチ領域チャネル 106A・・第1領域 106B・・第2領域 106C・・第3領域 108・・・ゲート 110・・・半導体領域 120・・・シリコン層 122・・・シリコン基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ブッシュ・レンベック アメリカ合衆国ニューヨーク州、スタッ ツバーグ、ボックス214、アール・ティ 1番地 (56)参考文献 特開 昭64−81274(JP,A) 特開 平4−3942(JP,A) 特開 昭59−181069(JP,A)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ゲート、ドレイン及びソースを有する電界
    効果トランジスタにおいて、 上記ソース及び上記ドレインの間で且つ上記ゲートの下
    側に配置されたマルチ領域チャネルを有し、該マルチ領
    域チャネルは、上記ソースから、上記ゲートの下側で且
    つ該ゲートの中央の点を超える地点まで延びる半導体材
    料の第1領域と、該第1領域から上記ドレインまで延び
    量子力学的な井戸の超格子を含む第2領域と、上記第1
    領域及び上記第2領域の下側で上記ソースから上記ドレ
    インまで延びる半絶縁性の領域とを有することを特徴と
    する上記電界効果トランジスタ。
  2. 【請求項2】上記超格子は、第1半導体材料の層及び第
    2半導体材料の層が、上記ソースから上記ドレインに向
    かう方向と垂直な方向で、交互に重ねられて形成されて
    いることを特徴とする請求項1の電界効果トランジス
    タ。
  3. 【請求項3】上記超格子の上記第1半導体材料は、真性
    シリコンであり、そして上記第2半導体材料はSiGe
    であることを特徴とする請求項2の電界効果トランジス
    タ。
  4. 【請求項4】上記真性シリコンの層は300Å及び10
    00Åの間の厚さを有し、そして上記SiGeの層は2
    00Åの厚さを有することを特徴とする請求項3の電界
    効果トランジスタ。
  5. 【請求項5】上記第1領域の半導体材料は不純物がドー
    プされたシリコンであり、該不純物の濃度が、上記ソー
    スから上記中央の点を超える地点に亘り階段状に減少す
    ることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3の
    電界効果トランジスタ。
  6. 【請求項6】上記不純物の濃度が、上記ソースにおける
    5x1018cm-3乃至8x1018cm- 3の濃度から、上
    記中央の点を超える地点における2x1017cm- 3乃至
    5x1017cm- 3の濃度まで階段状に減少することを特
    徴とする請求項5の電界効果トランジスタ。
  7. 【請求項7】上記半絶縁性の領域は、1016cm- 3及び
    5x1016cm- 3の間のドーパント濃度を有するシリコ
    ンであることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項
    3、請求項4又は請求項5の電界効果トランジスタ。
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