JPH026224B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は直接トンネル,フアウラー・ノルドハ
イムトンネル,トラツプ準位を介して伝導,等キ
ヤリアが禁制帯内を少なくとも一部通り抜ける
(以後総合的にトンネルという言葉で代表させ
る。)程薄い膜厚を有し、かつ広い禁制帯幅を有
する半導体薄膜又は絶縁性薄膜を介して、導電性
の対向領域から上記薄膜よりは禁制帯幅の小さい
半導体へキヤリアの注入を行い、増幅,スイツ
チ,発振,電圧又は電流の発生,負性抵抗の発生
等の機能を行う半導体デバイス及びその集積回路
に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is directed to direct tunneling, Fauler-Nordheim tunneling, conduction via trap levels, and isocarriers passing through at least a portion of the forbidden band (hereinafter, the term "tunnel" will be used generically). ) Carriers are injected from the conductive opposing region into the semiconductor, which has a narrower bandgap than the thin film, through a semiconductor thin film or insulating thin film that has a relatively thin film thickness and a wide bandgap, and is amplified. The present invention relates to semiconductor devices and their integrated circuits that perform functions such as , switching, oscillation, generation of voltage or current, and generation of negative resistance.
従来のpn接合において、一方の領域にキヤリ
アの注入が効率よく行なわれる条件は、接合を形
成するp,n両方の領域について欠陥及びトラツ
プ準位が少ない等の結晶性が良好であること、し
かも不純物濃度関係が限定され注入を受ける方の
領域の不純物濃度は他方の領域に比べて一桁以上
低いこと等の制限があり、必ずしもデバイス設計
において各部分の抵抗,容量まで含めて考えた場
合の最適な設計が行なわれてはいなかつた。ま
た、半導体表面に直接注入を行なつたり、効率よ
く発光を外部に使り出したり、少ない領域の数で
有用な機能を実現したり、新しい動作を行なうデ
バイスを実現することは困難であつた。 In a conventional pn junction, the conditions for efficient carrier injection into one region are that both the p and n regions forming the junction have good crystallinity, with few defects and trap levels, and The relationship between impurity concentrations is limited, and the impurity concentration in the region receiving implantation is more than an order of magnitude lower than in the other region. The optimal design was not carried out. Furthermore, it has been difficult to directly inject light into the semiconductor surface, to efficiently utilize light emitted externally, to achieve useful functions with a small number of regions, and to create devices that perform new operations. .
本発明はこれら従来の欠点を除去し、新しいデ
バイスの提供を目的とする。このために、本発明
では薄膜を介したキヤリアの注入をデバイスの動
作原理として用いる。この薄膜がキヤリアの直接
トンネルまたは間接トンネル等、バルク材料から
予測される量より多い量のキヤリア輸送が可能な
程薄く、しかもキヤリア注入を受ける半導体より
も禁制帯幅が大きければ、注入を受ける半導体の
不純物濃度又は対向領域からの電界によつて誘起
されたキヤリア濃度が大きくても薄膜を介した対
向領域−半導体領域間で主として輸送されるキヤ
リア(以後主キヤリアと称する)の導電形を半導
体のキヤリア濃度に関係なく設定できる。すなわ
ち、半導体からみた薄膜のバリアが主キヤリアと
逆極性のキヤリアに対してバリアが高く、対向領
域からみた薄膜のバリアが主キヤリアに対してよ
り低い材料関係を選ぶことによつて、対向領域か
ら半導体領域への注入を効率よく行なうことがで
きる。また、このような材料関係を用いなくて
も、この薄膜を輸送されるキヤリアが主として単
一のキヤリアであるような薄膜を選択するか又は
対向領域を薄膜中を輸送したいキヤリアの極性を
有する導電形の半導体領域で形成すれば、本発明
の目的を達することができる。このような構成に
よれば、薄膜および対向領域は必ずしも結晶性の
良好な単結晶である必要はなく、多結晶でもアモ
ルフアスでもよい。勿論、対向領域は金属電極で
もよく、薄膜はSiO2等の絶縁膜でもよい。 The present invention aims to eliminate these conventional drawbacks and provide a new device. To this end, the present invention uses carrier injection through a thin film as the operating principle of the device. If this thin film is thin enough to allow transport of more carriers than expected from the bulk material, such as through direct or indirect tunneling of carriers, and if the bandgap is larger than that of the semiconductor receiving the carrier injection, then the semiconductor receiving the injection Even if the impurity concentration of Can be set regardless of carrier density. In other words, by selecting a material relationship in which the barrier of the thin film seen from the semiconductor has a high barrier with respect to a carrier of opposite polarity to the main carrier, and the barrier of the thin film seen from the opposing region is lower with respect to the main carrier, it is possible to Injection into a semiconductor region can be performed efficiently. Moreover, even without using such material relations, it is possible to select a thin film in which the carrier transported through this thin film is mainly a single carrier, or to use a conductive region having the polarity of the carrier that is desired to be transported in the thin film. The object of the present invention can be achieved by forming the semiconductor region with a shaped semiconductor region. According to such a configuration, the thin film and the opposing region do not necessarily have to be a single crystal with good crystallinity, and may be polycrystalline or amorphous. Of course, the opposing region may be a metal electrode, and the thin film may be an insulating film such as SiO 2 .
以下、具体例を通して本発明の詳細なる説明を
行なう。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail through specific examples.
第1図は本発明の実施例を示し、100は注入
を受ける半導体領域、1は禁制帯幅の大きい材料
の薄膜、10は薄膜1を挟んで半導体領域100
に対向する対向領域である。第1図bはaに断面
図を示したデバイスのバンドダイアグラム例を示
し、対向領域10と半導体領域の間で主として電
子が輸送される場合を示す。以下の実施例におい
ても薄膜を輸送される主キヤリアを電子と仮定し
て説明を行なうが、主キヤリアが正孔の場合は注
入を受ける半導体および対向領域が半導体である
場合は対向領域の導電形を含めてpn関係を逆に
すればよい。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which 100 is a semiconductor region to be implanted, 1 is a thin film of a material with a large forbidden band width, and 10 is a semiconductor region 100 with thin film 1 in between.
This is the opposing area facing the . FIG. 1b shows an example of a band diagram of the device whose cross-sectional view is shown in a, and shows the case where electrons are mainly transported between the opposing region 10 and the semiconductor region. In the following examples, the explanation will be made assuming that the main carriers transported through the thin film are electrons, but if the main carriers are holes, the semiconductor receiving injection and the opposing region are semiconductors, the conductivity type of the opposing region will be explained. Just include it and reverse the pn relationship.
さて、対向領域10の電位を負方向に増大して
行くと、対向領域10の電子ポテンシヤルが第1
図bのように上昇し、対向領域10から電子が薄
膜1をトンネル現象等により半導体領域100に
遷移し注入される。ここで、半導体領域100が
n形で、輸送される主キヤリアが電子であるよう
な材料で薄膜1を構成した場合の具体例について
述べる。 Now, when the potential of the opposing region 10 is increased in the negative direction, the electron potential of the opposing region 10 becomes the first
The electrons rise as shown in FIG. 2B, and electrons from the opposing region 10 are transferred through the thin film 1 to the semiconductor region 100 by a tunneling phenomenon or the like and are injected. Here, a specific example will be described in which the thin film 1 is made of a material in which the semiconductor region 100 is n-type and the main carriers to be transported are electrons.
対向領域10の電位を負側に増加して行くと、
対向領域10に対向する半導体領域100の表面
が空乏状態になり、それから更に対向領域の電位
を負側に増加して行くと、半導体領域100の表
面に正孔が誘起されるようになる。 When the potential of the opposing region 10 is increased to the negative side,
When the surface of the semiconductor region 100 facing the opposing region 10 becomes depleted and the potential of the opposing region is further increased to the negative side, holes are induced in the surface of the semiconductor region 100.
しかし、これは、当該半導体領域100の少数
キヤリアであり、供給量は少ないので、薄膜1の
主キヤリアが電子の場合でも、十分にこの正孔は
薄膜1を通じて対向領域10側に輸送されてしま
うか、または薄膜1と半導体領域100の界面で
再結合してしまい、したがつて半導体領域表面で
の正孔の蓄積が起こらず、第1図b中にあつて仮
想線のバンドダイアグラムDにて示されるよう
に、対向領域10の電位増加と共に空乏層が広が
つて行く状態を生起することができる。 However, these holes are minority carriers in the semiconductor region 100 and the supply amount is small, so even if the main carriers in the thin film 1 are electrons, these holes are sufficiently transported through the thin film 1 to the opposing region 10 side. Otherwise, the holes are recombined at the interface between the thin film 1 and the semiconductor region 100, so that holes do not accumulate on the surface of the semiconductor region, and as shown in the imaginary band diagram D in FIG. As shown, a state can be created in which the depletion layer expands as the potential of the opposing region 10 increases.
そこで、こうした状態下にあつて、例えば後述
の第2図示、第11図示の本発明各実施例に見ら
れるように、第2領域とか絶縁ゲート下のチヤネ
ルから半導体領域100の表面に対し、少数キヤ
リアである正孔を供給すると、今度は半導体領域
100の表面に当該正孔が蓄積されて反転層が形
成される状態、つまり、第1図b中にあつて実線
のバンドダイアフラムLにて示されるように、実
質的に空乏層を縮み、薄膜1に印加される電界が
大きくなる状態を生起し得る。 Therefore, under such conditions, as shown in the embodiments of the present invention shown in FIGS. 2 and 11, which will be described later, a small number of When carrier holes are supplied, the holes are accumulated on the surface of the semiconductor region 100 and an inversion layer is formed, that is, as shown by the solid line band diaphragm L in FIG. 1b. As shown in FIG.
こうなると、対向領域10からより多くの電子
がトンネル現象等により薄膜1を通過して半導体
領域100に注入され、またこれに際しては、通
常、薄膜1の電界対電流特性には指数関数的なも
のが多いこともあつて、結局、上記の動作領域で
は微小な電界変化が大きな電流変化をもたらし、
正孔を供給するために流した電流よりも大きな電
流を流すことができる。 In this case, more electrons from the opposing region 10 are injected into the semiconductor region 100 through the thin film 1 due to a tunneling phenomenon or the like, and in this case, the electric field vs. current characteristic of the thin film 1 is usually exponential. As a result, in the above operating region, a small change in the electric field causes a large change in the current.
A current larger than the current used to supply holes can be passed.
すなわち、このような動作を生起し得る本発明
の半導体デバイスは、対向領域10をエミツタ、
実体はないが動作状態で生起する空乏層ないし反
転層をベース、半導体領域100をコレクタとし
たバイポーラトランジスタ動作をなすことができ
る。 That is, the semiconductor device of the present invention that can cause such an operation has the opposing region 10 as an emitter,
A bipolar transistor operation can be performed using a depletion layer or an inversion layer, which does not exist but occurs during operation, as a base and the semiconductor region 100 as a collector.
このようにして、第1図に即し原理構造、原理
動作が説明された本発明のデバイスは、第2図に
示すように、より具体的な実施例として構築する
ことができる。 In this way, the device of the present invention whose principle structure and operation have been explained based on FIG. 1 can be constructed as a more specific embodiment as shown in FIG.
上記のように、本発明デバイスにおけるバイポ
ーラトランジスタ動作上のベースは、この実施例
においても実体がなく、n形半導体領域102の
表面に誘起される空乏層ないし反転層である。n
形半導体領域102は第1図中の半導体領域10
0に対応する。 As described above, the base for the operation of the bipolar transistor in the device of the present invention does not exist in this embodiment either, but is a depletion layer or an inversion layer induced on the surface of the n-type semiconductor region 102. n
The shaped semiconductor region 102 is similar to the semiconductor region 10 in FIG.
Corresponds to 0.
空乏層ないし反転層の電位は、後述の実施例に
見られるように、当該空乏層ないし反転層を半導
体領域102内で直接に隣接するチヤネル等と接
続することによつて制御できるが、外部端子から
制御可能とするためには、n形半導体領域102
の表面にあつて当該空乏層ないし反転層からキヤ
リアが到達できる位置に、第2領域としてp形の
半導体領域101Cを設ければ良い。 The potential of the depletion layer or inversion layer can be controlled by connecting the depletion layer or inversion layer with a directly adjacent channel or the like in the semiconductor region 102, as shown in the embodiments described later. In order to be able to control from the n-type semiconductor region 102
It is sufficient to provide a p-type semiconductor region 101C as a second region on the surface of the substrate at a position where carriers can reach from the depletion layer or inversion layer.
この第2領域101Cは、ちようど、ベース接
続領域(ベースコンタクト領域)として用いるこ
とができ、また第2図中の10E,101E,1
02Eはそれぞれ、対向領域10、ベース接続領
域101C、n形半導体領域102に対し、各々
電極等を介してオーム性接続の採られたエミツタ
端子、ベース端子、コレクタ端子として作用す
る。 This second region 101C can just be used as a base connection region (base contact region), and can also be used as 10E, 101E, 1 in FIG.
02E acts as an emitter terminal, a base terminal, and a collector terminal, which are ohmically connected to the opposing region 10, the base connection region 101C, and the n-type semiconductor region 102 through electrodes, respectively.
このような本デバイスの特徴は、エミツタであ
る対向領域10から注入されたキヤリアが、従来
のバイポーラトランジスタに見られるような、冶
金学的に形成され、いわば実体のあるベース領域
を通過するのと異なり、電気的に半導体領域表面
に誘起される空乏層ないし反転層を通過するた
め、極めて短時間にコレクタ領域である半導体領
域102至り得ること、換言すれば従来のバイポ
ーラトランジスタ構造に比し、高速動作に遥かに
有利な構造となつていることにある。 The feature of this device is that carriers injected from the opposing region 10, which is an emitter, pass through a metallurgically formed, so to speak, substantial base region, as seen in conventional bipolar transistors. Differently, since it passes through a depletion layer or an inversion layer that is electrically induced on the surface of the semiconductor region, it can reach the semiconductor region 102, which is the collector region, in an extremely short time.In other words, it is faster than the conventional bipolar transistor structure. It has a structure that is much more convenient for operation.
というのも、通常のバイポーラトランジスタに
見られるように、冶金学的に形成されるベース領
域に比すと、本デバイスで用いる空乏層ないし反
転層は極めて薄くでき、しかも、これにはキヤリ
ア加速電界が形成されるからである。 This is because the depletion layer or inversion layer used in this device can be extremely thin compared to the metallurgically formed base region found in ordinary bipolar transistors. This is because it is formed.
また、ベース領域が誘起空乏層ないし反転層で
構成されていれば、後述の第11図示実施例等に
も見られるように、MOSトランジスタやCCDと
の回路的な直結構造を得るのも容易になる。 Furthermore, if the base region is composed of an induced depletion layer or an inversion layer, it is easy to obtain a structure in which a circuit is directly connected to a MOS transistor or a CCD, as shown in the 11th embodiment shown in FIG. Become.
第3図は本発明にて採用し得る他の動作原理を
説明しているが、同図aに示される断面構造は、
実質的には第1図aと同様な断面構造となつてい
る。しかし、以下述べるような新たな機能を発揮
するため、例えば薄膜1の厚さ等については異な
る設計基準がある。 FIG. 3 explains another operating principle that can be adopted in the present invention, and the cross-sectional structure shown in FIG.
It has substantially the same cross-sectional structure as that in FIG. 1a. However, in order to exhibit new functions as described below, there are different design standards for, for example, the thickness of the thin film 1.
例えば、第3図a中、薄膜1の膜厚が、トンネ
ル電流を流すけれども対向領域10の電位を半導
体領域100に対して半導体領域100の禁制帯
幅EGの電圧換算値よりも大きい値(トンネルす
るキヤリアが電子である場合は負側に)としても
破壊の生じない程度の妥当な電流を流す程度の厚
さである場合は、第3図bのバンドダイアグラム
に示すように対向領域10を半導体領域100の
伝導帯よりも禁制帯幅の電圧換算値分以上にバイ
アスすると、トンネル注入された電子は高エネル
ギー状態(e*)にあり半導体領域100表面近く
で電子・正孔対を生成することができる。生成し
た正孔は半導体領域100の表面に集められ、半
導体領域100がn形である場合は表面空乏層幅
が小さくなくのでますます対向領域10からの電
子の注入が促され、オン状態となる。 For example, in FIG. 3a, the film thickness of the thin film 1 is such that the potential of the opposing region 10 is set to a value larger than the voltage conversion value of the forbidden band width E G of the semiconductor region 100 with respect to the semiconductor region 100, although the tunnel current flows If the thickness is such that a reasonable current can flow without causing destruction even if the tunneling carrier is an electron (on the negative side), the opposing region 10 is When biased to a voltage equivalent to the forbidden band width or more than the conduction band of the semiconductor region 100, the tunnel-injected electrons are in a high energy state (e * ) and generate electron-hole pairs near the surface of the semiconductor region 100. be able to. The generated holes are collected on the surface of the semiconductor region 100, and if the semiconductor region 100 is n-type, the width of the surface depletion layer is not small, so the injection of electrons from the opposing region 10 is further promoted, resulting in an on state. .
この結果、第4図に示すような電流制御形の負
性抵抗が得られる。第3図bにおいてバンドダイ
アグラムaは電子・正孔対発生以前の状態を示
し、バンドダイアグラムbは発生した正孔が表面
に蓄積されて同一電流を流すために必要な電圧が
少なくてもよいことを示す。 As a result, a current controlled negative resistance as shown in FIG. 4 is obtained. In Figure 3b, band diagram a shows the state before the generation of electron-hole pairs, and band diagram b shows that the generated holes are accumulated on the surface and that less voltage is required to flow the same current. shows.
第3図の具体例の実験結果の一例を次に述べ
る。対向領域10として金属薄膜―たとえばアル
ミニウム,薄膜1として絶縁膜―たとえば30Å前
後の清浄なSiO2膜、半導体領域として1017個/cm3
の燐原子を含むSi単結晶を用いたとき、第4図に
示された負性抵抗特性のブレークオーバー電圧
VBは−4V〜−5V、保持電圧VHは−3.1〜−3.2V、
保持電流密度(=保持電流IH/デバイス面積)は
約2μA/cm2あつた。又この実験サンプルの対向領
域を半導体領域に対して−3.2Vから−4Vの間の
バイアスし、発光ダイオード又は約500mWタン
グステンランプの光をパルス状に入射するとオフ
状態からオン状態に遷移する。この状態はバイア
ス電圧を保持電圧VHより0ボルト側に変化させ
なければ光を取去つた後も持続した。この実験例
は本発明によれば、簡単な構造で電子的なスイツ
チ動作を実現可能なことを実証している。 An example of experimental results for the specific example shown in FIG. 3 will be described next. The opposing region 10 is a metal thin film, for example aluminum, the thin film 1 is an insulating film, for example a clean SiO 2 film of around 30 Å, and the semiconductor region is 10 17 pieces/cm 3
When using a Si single crystal containing phosphorus atoms, the breakover voltage of the negative resistance characteristic shown in Figure 4
V B is −4V to −5V, holding voltage V H is −3.1 to −3.2V,
The holding current density (=holding current I H /device area) was approximately 2 μA/cm 2 . Further, when the opposing region of this experimental sample is biased between -3.2V and -4V with respect to the semiconductor region, and light from a light emitting diode or about 500 mW tungsten lamp is applied in a pulsed manner, the sample changes from the off state to the on state. This state persisted even after the light was removed unless the bias voltage was changed from the holding voltage VH to 0 volts. This experimental example demonstrates that according to the present invention, electronic switch operation can be realized with a simple structure.
さらに、本発明のデバイス構造における上記の
基本構造部分を援用すると、半導体領域100と
して一般的な非発光性物質であるSi等を用いて
も、同様に高エネルギーキヤリアによる電子・正
孔対の発生を利用することによつて、さらにその
他の種々のデバイス動作をも可能にすることがで
きる。 Furthermore, when the above-mentioned basic structure of the device structure of the present invention is used, even if a general non-luminescent material such as Si is used as the semiconductor region 100, electron-hole pairs are generated by high-energy carriers. By using this, various other device operations can also be made possible.
第5図はこの具体例の1つで、対向領域10か
ら注入された高エネルギーキヤリアによつて発生
した正孔を、n形半導体領域100に接して正孔
の拡散又はドリフトによる到達距離以内に設けら
れたp形半導体領域101Bで集めると、対向領
域10に負バイアスを印加したにも拘らず領域1
01Bからは正電位を取り出すことができる。 FIG. 5 shows one specific example of this, in which holes generated by high-energy carriers injected from the opposing region 10 are brought into contact with the n-type semiconductor region 100 and within the reachable distance due to hole diffusion or drift. When collected in the provided p-type semiconductor region 101B, even though a negative bias is applied to the opposing region 10, the region 1
A positive potential can be extracted from 01B.
要するに第6図に示すような特性を有する極性
反転をした電源としても用いることができる。又
同図に示すように電流の発生も得ることができ電
流源として用いることもできる。これは集積回路
等において極性の異なるバイアスを得るのに好都
合である。第7図はこの応用の具体例を示す。図
に示すように高不純物濃度n形領域100b上に
1014〜1016のオーダのn形領域100aを形成し
た基板表面中にpチヤンネル絶縁ゲートトランジ
スタとp形ベースを持つマルチコレクタのnpnバ
イポーラトランジスタを同時に作り込むことがで
きるがこの2つの素子を同一基板内で同時に動作
させるためには負電源と電源が必要となる。とこ
ろが第5図に示した本発明の具体例を更に応用す
れば、必要な外部電源は一種類ですますことがで
きる。断面図aにおいて領域110,111はそ
れぞれ絶縁ゲートトランジスタのソースおよびド
レイン領域を示し、112は絶縁ゲートを示し、
113はゲート絶縁膜を示す。領域10は対向領
域、1は薄膜、101Bは薄膜1をトンネル等で
通過して来た高エネルギーキヤリアによつて領域
100a表面で発生した少数キヤリアを収集する
領域であり薄膜1と半導体領域100aの接合面
から少数キヤリアの到達範囲内に設けられる。領
域101Bは領域100aの逆導電形の領域で、
本具体例ではp形である。領域104Aと104
Bは領域101B中に形成された領域101Bと
は逆導電形の領域で、npnトランジスタのマルチ
コレクタを形成する。上記npnトランジスタのベ
ースは前述のキヤリア収集領域101Bと共通
で、エミツタは基板100a,100bで形成さ
れている。同図中、CT1を示した部分はb図の等
価回路CT1に示すように対向領域10に負バイア
スを印加して動作するnpnトランジスタ出力の増
幅回路又は論理回路となる。一方Q1と示した部
分は、b図の等価回路に示すようにpチヤネル絶
縁ゲートトランジスタであり、負バイアスで動作
する回路素子として用いることができる。従つ
て、本発明を用いれば、従来両極性の2つの電源
が必要であつた集積回路を1つの電源で動作させ
ることができるようになる。なお、b図の等価回
路において、各端子に示されている符号はa図の
電極又は領域から引き出された端子であることを
示す。更に第7図では高エネルギー電子によつて
発生した正孔を集める領域とバイポーラトランジ
スタのベース領域とが共通であり、高密度な集積
回路が実現される。 In short, it can also be used as a power source with polarity inversion having the characteristics shown in FIG. Furthermore, as shown in the same figure, it can also generate current and can be used as a current source. This is convenient for obtaining biases with different polarities in integrated circuits and the like. FIG. 7 shows a concrete example of this application. As shown in the figure, on the high impurity concentration n-type region 100b.
It is possible to simultaneously fabricate a p-channel insulated gate transistor and a multi-collector npn bipolar transistor with a p-type base in the surface of a substrate on which an n-type region 100a of the order of 10 14 to 10 16 is formed, but these two elements are not identical. A negative power supply and a power supply are required to operate simultaneously within the board. However, if the specific example of the present invention shown in FIG. 5 is further applied, only one type of external power source is required. In cross-sectional view a, regions 110 and 111 respectively represent the source and drain regions of the insulated gate transistor, 112 represents the insulated gate,
113 indicates a gate insulating film. Region 10 is an opposing region, 1 is a thin film, and 101B is a region that collects minority carriers generated on the surface of the region 100a by high-energy carriers that have passed through the thin film 1 in a tunnel or the like. It is provided within the reach of the minority carrier from the joint surface. Region 101B is a region of the opposite conductivity type to region 100a,
In this specific example, it is p-type. Areas 104A and 104
B is a region formed in the region 101B and has a conductivity type opposite to that of the region 101B, and forms a multi-collector of the npn transistor. The base of the npn transistor is common to the carrier collection region 101B described above, and the emitter is formed of the substrates 100a and 100b. In the figure, the portion indicated by CT1 is an amplification circuit or logic circuit of an npn transistor output that operates by applying a negative bias to the opposing region 10, as shown in the equivalent circuit CT1 of figure b. On the other hand, the portion indicated as Q1 is a p-channel insulated gate transistor as shown in the equivalent circuit of Figure b, and can be used as a circuit element that operates with negative bias. Therefore, by using the present invention, an integrated circuit that conventionally required two bipolar power supplies can be operated with a single power supply. In addition, in the equivalent circuit of figure b, the symbol shown on each terminal indicates that it is a terminal drawn out from the electrode or region of figure a. Further, in FIG. 7, the region for collecting holes generated by high-energy electrons and the base region of the bipolar transistor are common, and a high-density integrated circuit is realized.
第7図aにおいて点線で示すようにチヤネル領
域105A,105Bを作れば、領域101Bは
領域(100a+100b)をソース領域、10
4A,104Bをドレインとする電界効果トラン
ジスタのゲートとしても機能し、正孔収集領域と
共通に作ることができる。この場合は領域101
Bはp形半導体ではなくても、整流接合を領域1
00aとの間に形成する物質(金属又は100a
とヘテロ接合を形成する半導体)でよい。この集
積回路を直結形の論理回路として動作させるため
には、ゲート領域101Bとソース領域(100
a+100b)とが0バイアスでもチヤネル領域
が空乏しているような不純物濃度,寸法関係が選
ばれる。 If channel regions 105A and 105B are formed as shown by dotted lines in FIG.
It also functions as a gate of a field effect transistor whose drains are 4A and 104B, and can be formed in common with the hole collecting region. In this case, area 101
Even if B is not a p-type semiconductor, the rectifying junction is connected to region 1.
00a (metal or 100a
and a semiconductor that forms a heterojunction). In order to operate this integrated circuit as a direct-coupled logic circuit, a gate region 101B and a source region (100
The impurity concentration and dimensional relationship is selected such that the channel region is depleted even when a+100b) is 0 bias.
第8図は本発明の更に他の実施例を示してお
り、第3図の説明図における半導体領域100に
相当する領域を薄膜1を通過する主キヤリアとは
逆導電形の領域101とし、この領域101に接
して主キヤリアと同一導電形の第2領域102を
設けたものである。薄膜1は領域101に接して
設ける。この断面構造例を第8図aに示し、薄膜
1を通過する主キヤリアが電子である場合のバン
ドダイアグラムをbに示す。領域102と対向領
域10の間にバイアスを印加し、対向領域10か
ら主キヤリアが薄膜1を通して、半導体領域10
1に注入される方向にバイアスを増加して行く
と、対向領域10のエネルギーレベルと領域10
1のバンド端の差が領域101の禁制帯幅よりも
大きくなると注入された主キヤリアにより電子・
正孔対が発生し主キヤリアと逆極性のキヤリアに
よつて、、領域101は領域102に対してバン
ドダイアグラムaで示されるように逆バイアス状
態であつたものが充電されて行き、零バイアスに
近くなる。これによつて、薄膜1の電界は強めら
れるので、ますます高エネルギーキヤリアは注入
される。この時、薄膜1と第2の領域102には
さまれた領域101の距離が、薄膜1の主キヤリ
アの拡散又はドリフトによる到達距離以内にあれ
ば、領域101に注入された主キヤリア(領域1
01においては少数キヤリアである)は第2の領
域102に到達し、その結果、第8図の構造で一
度電子・正孔対の発生が行なわれると大きな電流
が対向領域10と第2の領域102の間に流れ
る。従つて、領域101から外部端子を取り出さ
なければ電流制御形の負性抵抗又はスイツチ特性
を示す素子を得ることができる。 FIG. 8 shows still another embodiment of the present invention, in which a region corresponding to the semiconductor region 100 in the explanatory diagram of FIG. A second region 102 of the same conductivity type as the main carrier is provided in contact with the region 101. Thin film 1 is provided in contact with region 101 . An example of this cross-sectional structure is shown in FIG. 8a, and a band diagram when the main carriers passing through the thin film 1 are electrons is shown in FIG. 8b. A bias is applied between the region 102 and the opposing region 10, and the main carrier from the opposing region 10 passes through the thin film 1 to the semiconductor region 10.
1, the energy level of the opposing region 10 and the region 10
When the difference between the band edges of 1 becomes larger than the forbidden band width of region 101, electrons and
Hole pairs are generated, and due to the carriers having the opposite polarity to the main carriers, the region 101, which was in a reverse bias state with respect to the region 102, is charged as shown in band diagram a, and becomes zero bias. It gets closer. As a result, the electric field in the thin film 1 is strengthened, so that more and more high-energy carriers are injected. At this time, if the distance of the region 101 sandwiched between the thin film 1 and the second region 102 is within the reach distance due to diffusion or drift of the main carrier of the thin film 1, the main carrier injected into the region 101 (region 1
01) reaches the second region 102, and as a result, once electron-hole pairs are generated in the structure shown in FIG. 8, a large current flows between the opposing region 10 and the second region. It flows between 102 and 102. Therefore, unless the external terminal is taken out from region 101, an element exhibiting current-controlled negative resistance or switch characteristics can be obtained.
次いで、このような第8図示実施例を応用した
集積回路の構成例につき述べる。 Next, a configuration example of an integrated circuit to which the eighth illustrated embodiment is applied will be described.
第9図示の実施例は第8図示の素子をメモリセ
ルに用いた場合の具体例で、同図aはその断面構
成、bは等価回路、そしてcはその動作波形を示
している。 The embodiment shown in FIG. 9 is a specific example in which the element shown in FIG. 8 is used in a memory cell, and FIG. 9a shows its cross-sectional configuration, b shows its equivalent circuit, and c shows its operating waveform.
この実施例の場合、第8図示実施例の第2の領
域102に相当する領域102は半導体基板とし
て構成されており、この領域102の導電形とは
逆導電形であつて半導体領域を構成する領域10
1は当該半導体基板102の表面に形成された領
域となつており、かつ、絶縁ゲート電界効果トラ
ンジスタのドレインと共通領域となつている。対
向領域10は配線10Eを介して抵抗性素子Rと
接続され、Rは他端は電源電圧VDDに接続されて
いる。絶縁ゲート電界効果トランジスタ
(IGFET)の絶縁ゲート112はX線に接続さ
れ、IGFETのソース領域110はY線に接続さ
れマトリツクス上のメモリアレイのXY番地とし
て選択されるようになつている。このセルの動作
を以下に説明する。まずIGFETを簡単のために
pチヤネルと仮定する。この場合は薄膜1はトン
ネル可能な薄い(30Å〜50Å程度)SiO2で、必
要ならばタングステン等の不純物をドービングし
たもので構成され、10は金属薄膜でもよいし、
SnO2等の広いバンドギヤンプのn形半導体なら
ば更に効果を有する。まず、領域101の電位が
基板102に対して、より電源電圧側にある場合
を“1”,より基板電圧側にある場合を“0”と
する。“0”書込みはまずIGFETのゲートに適当
する負電圧を与え、ソースに基板により近い電圧
を与えると、領域101もソースの電圧と近い値
の電圧になる。領域10と薄膜1と領域101と
領域102で構成される本発明の素子において、
対向領域10と領域101との間に大きな電圧が
印加されることになるので、対向領域10から注
入される高エネルギー主キヤリアによる電子・正
孔対の発生が起こり、以後、高エネルギーキヤリ
アはRを通してVDDから供給されるので、ゲート
の電圧をオフになるような電圧に戻しても状態は
持続する。領域101は基板102に近い電位の
状態に保持される。“1”書込みの場合はゲート
及びソースにVDDに近い電位を与えると、領域1
01もそれと同様な電位になり、書込み以前に例
え高エネルギーキヤリアの注入が行なわれていて
も遮断状態となり、以後IGFETのゲートの電位
をオフ状態に戻しても領域101はVDDに近い電
位のままで保持される。領域101と102の逆
バイアスによる漏洩電流はRを通し、VDDから薄
膜1を通過して供給されるので、従来のダイナミ
ツクメモリのようなリフレツシユ動作を必要とし
ない。一方、ウエフア占有面積はほぼ1トランジ
スタ分で可能であるので、高密度スタテイツクメ
モリを得ることができる。スタンドバイ時の電力
を小さくするためにRは等価的に高抵抗の素子
(または定電流特性を示す素子であれば、微小電
流素子)を用いるのが通常であるので、高速読出
しにおいては比較的大きな電流を読出すため、い
わゆる破壊読出しとなるので、サイクルタイムが
長くなる。これを避けるために抵抗性素子Rの代
りに第10図に示すように、IGFET ORを対向領
域10とVDDの間に直列に挿入することが考えら
れる。抵抗性素子Rは絶縁膜上に構成された多結
晶Si薄膜等で小面積に集積できたが、この場合は
ユニツトセルが2つのトランジスタの占有面積を
必要とする。しかし、新たに接続されたIGFET
QRのゲートを読出しの時により低抵抗になる方
向にバイアスすることにより、非破壊読出しが可
能となり、高速動作を実現することができる。な
お、第9図において領域101をコレクタとする
バイポーラトランジスタを形成すれば、バイポー
ラトランジスタを選択用素子とするメモリセルを
実現することができる。領域101を電界効果ト
ランジスタのドレイン又はソースと共用するか、
バイポーラトランジスタのコレクタと共用するか
して高密度メモリセルを提供することができる。 In the case of this embodiment, a region 102 corresponding to the second region 102 of the eighth illustrated embodiment is configured as a semiconductor substrate, and has a conductivity type opposite to that of this region 102 and constitutes a semiconductor region. area 10
1 is a region formed on the surface of the semiconductor substrate 102, and is a common region with the drain of the insulated gate field effect transistor. Opposing region 10 is connected to resistive element R via wiring 10E, and the other end of R is connected to power supply voltage V DD . The insulated gate 112 of an insulated gate field effect transistor (IGFET) is connected to the X-ray, and the source region 110 of the IGFET is connected to the Y-line to be selected as the XY address of the memory array on the matrix. The operation of this cell will be explained below. First, the IGFET is assumed to be a p-channel for simplicity. In this case, the thin film 1 is made of tunnelable thin (about 30 Å to 50 Å) SiO 2 doped with impurities such as tungsten if necessary, and the thin film 10 may be a metal thin film,
An n-type semiconductor with a wide band gap, such as SnO 2 , is even more effective. First, when the potential of the region 101 is closer to the power supply voltage than the substrate 102, it is set to "1", and when it is closer to the substrate voltage, it is set to "0". To write "0", first apply a suitable negative voltage to the gate of the IGFET, and when a voltage closer to the substrate is applied to the source, the region 101 also becomes a voltage close to the source voltage. In the element of the present invention composed of the region 10, the thin film 1, the region 101, and the region 102,
Since a large voltage is applied between the opposing region 10 and the region 101, electron-hole pairs are generated by the high-energy main carriers injected from the opposing region 10, and from then on, the high-energy carriers are R Since it is supplied from VDD through VDD , the state persists even if the gate voltage is returned to a voltage that turns it off. Region 101 is held at a potential near substrate 102 . When writing “1”, if a potential close to V DD is applied to the gate and source, region 1
01 has a similar potential, and even if high-energy carriers were injected before writing, it will be in a cutoff state, and even if the IGFET gate potential is returned to the off state, the region 101 will remain at a potential close to V DD . It will be kept as is. Since the leakage current due to the reverse bias in regions 101 and 102 is supplied from V DD through the thin film 1 through R, there is no need for a refresh operation as in a conventional dynamic memory. On the other hand, since the wafer occupancy area is approximately one transistor, a high-density static memory can be obtained. In order to reduce the power consumption during standby, it is normal to use an equivalently high-resistance element (or a micro-current element if the element exhibits constant current characteristics) for R, so it is relatively low in high-speed readout. Since a large current is read out, a so-called destructive readout is performed, resulting in a long cycle time. In order to avoid this, it is conceivable to insert an IGFET OR in series between the opposing region 10 and V DD as shown in FIG. 10 instead of the resistive element R. The resistive element R can be integrated in a small area using a thin polycrystalline Si film or the like formed on an insulating film, but in this case, a unit cell requires the area occupied by two transistors. However, the newly connected IGFET
By biasing the gate of QR in the direction of lower resistance during reading, non-destructive reading becomes possible and high-speed operation can be achieved. Note that by forming a bipolar transistor with the region 101 as the collector in FIG. 9, a memory cell using the bipolar transistor as a selection element can be realized. The region 101 is shared with the drain or source of a field effect transistor, or
A high density memory cell can be provided by sharing the collector of a bipolar transistor.
更にまた、先にも少し述べたように、第8図示
のデバイス構造を含む回路構造として、第11図
に示すように、対向領域10に絶縁された状態で
近接し、半導体領域100の表面上に絶縁膜を介
して設けられた絶縁ゲート121,122,…1
27)と、平面的に見て絶縁ゲート下に一部重な
るように設けられ、半導体領域100と整流性の
接合を形成する第3の領域101Dとを形成した
構造を例示することができる。 Furthermore, as mentioned earlier, as a circuit structure including the device structure shown in FIG. 8, as shown in FIG. Insulated gates 121, 122,...1 provided through an insulating film to
27) and a third region 101D that is provided so as to partially overlap under the insulated gate when viewed in plan and forms a rectifying junction with the semiconductor region 100 can be exemplified.
このような構造の場合、第11図中では絶縁ゲ
ートが一例として三つ程示されているが、絶縁ゲ
ートが一つであれば、この絶縁ゲートに印加する
バイアスの値に応じての電界効果トランジスタ動
作により、当該絶縁ゲート下のチヤネルを介し、
第3領域101Dから対向領域10の下に誘起さ
れる空乏層ないし反転層に対し、薄膜1中を通過
する主キヤリアとは逆極性のキヤリアを選択的に
供給したり、逆に当該空乏層ないし反転層から、
主キヤリアとは逆極性のキヤリアを第3領域10
1Dに選択的に引き出すことが可能となる。 In the case of such a structure, three insulated gates are shown in Figure 11 as an example, but if there is only one insulated gate, the electric field effect will change depending on the value of the bias applied to this insulated gate. Due to transistor operation, through the channel under the insulated gate,
Carriers of opposite polarity to the main carriers passing through the thin film 1 are selectively supplied to the depletion layer or inversion layer induced under the opposing region 10 from the third region 101D, or conversely, the depletion layer or inversion layer is induced under the opposing region 10. From the inversion layer,
A carrier of opposite polarity to the main carrier is placed in the third area 10.
It becomes possible to selectively extract to 1D.
また、第11図示の通りに、絶縁ゲートが、互
いに絶縁された一連の複数個の絶縁ゲート群12
1,122,…127から成る場合には、各ゲー
トに与えるバイアスの位相をずらすことにより、
CCD動作により、第3領域101Dから空乏層
ないし反転層に対し、薄膜1中を通過する主キヤ
リアとは逆極性のキヤリアを供給したり、逆に当
該空乏層ないし反転層から、主キヤリアとは逆極
性のキヤリアを第3領域101Dに引き出すこと
が可能となる。 Further, as shown in FIG.
1, 122, ... 127, by shifting the phase of the bias applied to each gate,
Through the CCD operation, a carrier having a polarity opposite to that of the main carrier passing through the thin film 1 is supplied from the third region 101D to the depletion layer or the inversion layer, or conversely, a carrier having a polarity opposite to that of the main carrier passing through the thin film 1 is supplied from the depletion layer or the inversion layer to the depletion layer or the inversion layer. It becomes possible to draw out carriers of opposite polarity to the third region 101D.
また特に、上述した対向領域から半導体領域へ
の高エネルギーキヤリアの注入、それに伴う半導
体領域表面での電子・正孔対発生を利用すると、
以下にまとめるような機能を果たすこともでき
る。第1に絶縁ゲート121,122…127が
連続した1つのゲートであるときは、領域101
Dを書込み読み出し線、絶縁ゲートを番地選択線
としたメモリアレイのユニツトセルとして動作す
る。第2に絶縁ゲート121,122…127を
適宜位相のずれたパルスによつて駆動してCCD
動作をさせ、対向領域10と薄膜1と半導体領域
100で構成される本発明のデバイス部分に転送
信号をリフレツシユ動作なしに記憶させることが
できる。第3に上記本発明のデバイス部分に上記
CCD動作により信号電荷を送り込み、規定量だ
け電荷が蓄積された時前記本発明のデバイスがオ
ンになることを利用して信号電荷の個数のカウン
ト、駆動パルスの分周を行うことができる等の
種々の有用な機能を実現することができる。 In particular, if the injection of high-energy carriers from the opposing region to the semiconductor region described above and the associated generation of electron-hole pairs on the surface of the semiconductor region are utilized,
It can also perform the functions summarized below. First, when the insulated gates 121, 122...127 are one continuous gate, the region 101
It operates as a unit cell of a memory array with D as a write/read line and an insulated gate as an address selection line. Second, the insulated gates 121, 122...127 are driven by appropriately phase-shifted pulses, and the CCD
By operating the device, a transfer signal can be stored in the device portion of the present invention comprising the facing region 10, the thin film 1, and the semiconductor region 100 without a refresh operation. Thirdly, in the device portion of the present invention,
The device of the present invention is turned on when a signal charge is sent by CCD operation and a predetermined amount of charge is accumulated, so that the number of signal charges can be counted, the frequency of the drive pulse can be divided, etc. Various useful functions can be realized.
以上の具体例の説明において主キヤリアを電子
としたが、正孔とした場合は半導体各領域のpと
nとを交換し、バイアスの極性を反対にすればそ
のまま本発明の他の具体例として有効であること
は明らかであろう。更に領域101B,101
C,101D,102等は半導体領域と整流性の
接合を有すれば異種材料であつても良く101
B,101C,102等は対向領域下で半導体領
域表面よりキヤリアの到達距離内にあればよい。 In the above description of the specific example, electrons were used as the main carriers, but if holes were used, p and n in each semiconductor region could be exchanged, and the polarity of the bias could be reversed. It is clear that it is effective. Furthermore, areas 101B, 101
C, 101D, 102, etc. may be made of different materials as long as they have a rectifying junction with the semiconductor region 101
B, 101C, 102, etc. need only be within the reachable distance of the carrier from the surface of the semiconductor region under the opposing region.
本発明の構成によれば対向領域はもとより、構
成要件の1つである半導体領域に対する結晶性、
不純物濃度関係の設計において従来より広範囲の
特性のものを用いて良好なデバイス特性を実現す
ることができる。特にメモリ素子、新しい特性の
電流ないしは電圧電流源、従来のデバイスと共通
領域を有し高密度ICを実現するスイツチ素子、
増幅素子、負性抵抗素子、高速低ベース抵抗を有
するバイポーラトランジスタ等、種々の特徴ある
デバイス、集積回路を実現することができる。 According to the configuration of the present invention, not only the opposing region but also the crystallinity of the semiconductor region, which is one of the constituent requirements,
In designing the impurity concentration relationship, good device characteristics can be achieved by using a wider range of characteristics than in the past. In particular, memory elements, current or voltage current sources with new characteristics, switch elements that have common areas with conventional devices and realize high-density ICs,
Various distinctive devices and integrated circuits such as amplification elements, negative resistance elements, and bipolar transistors with high speed and low base resistance can be realized.
第1図は本発明の原理的構成に関与する説明
図、第2図は本発明の第一の実施例の概略構成
図、第3図は本発明にて採用し得る他の動作原理
の説明図、第4図から第11図までは、それぞれ
本発明の実施例を示す。
図中、1は薄膜、10は対向領域、100は半
導体領域を示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram related to the basic configuration of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an explanation of another operating principle that can be adopted in the present invention. 4 to 11 each show an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a thin film, 10 is an opposing region, and 100 is a semiconductor region.
Claims (1)
つて、かつ、前記対向領域と半導体領域間のキヤ
リア輸送の少なくとも一部が該禁制帯内を通過す
る輸送によつて行なわれる程度に厚さの薄い薄膜
と; 該薄膜を挟んで前記対向領域に対向する半導体
領域表面に誘起された空乏層ないし反転層と; から成り、前記対向領域をエミツタ、前記空乏
層ないし反転層をベース、前記半導体領域をコレ
クタとしてバイポーラトランジスタ動作をなすこ
とを特徴とする半導体デバイス。 2 特許請求の範囲第1項に記載の半導体デバイ
スにおいて; 前記薄膜は、前記対向領域から該薄膜を見たバ
リアの高さが主キヤリアに対して低く、前記半導
体領域から該薄膜を見たバリアの高さは主キヤリ
アと逆極性のキヤリアに対して高い材料で構成さ
れて成る半導体デバイス。 3 特許請求の範囲第1項に記載の半導体デバイ
スにおいて; 前記薄膜の膜内を輸送されるキヤリアが主とし
て単一極性のものである半導体デバイス。 4 特許請求の範囲第1項に記載の半導体デバイ
スにおいて; 前記対向領域が薄膜の主キヤリアの極性と同一
極性の導電型を有する半導体領域である半導体デ
バイス。 5 特許請求の範囲第1項に記載の半導体デバイ
スにおいて; 前記半導体領域には、前記空乏層ないし反転層
からキヤリアが到達できる範囲内に該半導体領域
と整流性の接合を有する第2の領域が設けられ、
該第2の領域がベースコンタクト領域となつてい
ること; を特徴とする半導体デバイス。 6 半導体領域と; 該半導体領域に対向する対向領域と; 前記半導体領域より禁制帯幅の大きい物質であ
つて、かつ、前記対向領域と半導体領域間のキヤ
リア輸送の少なくとも一部が該禁制帯内を通過す
る輸送によつて行なわれる程度に厚さの薄い薄膜
と; 前記対向領域から前記半導体領域に該半導体領
域のエネルギーギヤツプ以上の高エネルギーキヤ
リアを注入し、それにより該半導体領域表面にて
電子・正孔対を発生させるためのバイアス手段
と; から成り、電流制御型の負性抵抗特性に基づき
導通状態と遮断状態との間でのスイツチ機能を果
たすか、または電圧・電流の発生機能を有する半
導体デバイス。 7 特許請求の範囲第6項に記載の半導体デバイ
スにおいて; 前記薄膜は、前記対向領域から該薄膜を見たバ
リアの高さが主キヤリアに対して低く、前記半導
体領域から該薄膜を見たバリアの高さは主キヤリ
アと逆極性のキヤリアに対して高い材料で構成さ
れて成る半導体デバイス。 8 特許請求の範囲第6項に記載の半導体デバイ
スにおいて; 前記薄膜の膜内を輸送されるキヤリアが主とし
て単一極性のものである半導体デバイス。 9 特許請求の範囲第6項に記載の半導体デバイ
スにおいて; 前記対向領域が薄膜の主キヤリアの極性と同一
極性の導電型を有する半導体領域である半導体デ
バイス。 10 特許請求の範囲第6項に記載の半導体デバ
イスにおいて; 前記半導体領域には、前記対向領域に対向する
表面部分からキヤリアが到達できる範囲内に該半
導体領域と整流性の接合を有する第2の領域が設
けられていることを特徴とする半導体デバイス。 11 特許請求の範囲第6項に記載の半導体デバ
イスにおいて; 前記半導体領域を、前記対向領域と前記第2の
領域との間のスイツチング特性を制御する領域と
して用いた半導体デバイス。 12 特許請求の範囲第6項に記載の半導体デバ
イスにおいて; 前記第2の領域を、前記対向領域と前記半導体
領域との間のスイツチング特性を制御する領域と
して用いた半導体デバイス。 13 特許請求の範囲第6項に記載の半導体デバ
イスにおいて; 前記第2の領域は、前記半導体領域に対して前
記対向領域に与えられた電圧と逆符号の電圧を発
生するか、または電流を発生する領域である半導
体デバイス。 14 特許請求の範囲第6項に記載の半導体デバ
イスにおいて; 前記第2の領域を接合型電界効果トランジスタ
のゲートと共通の領域として用いるか、あるいは
第2の領域を半導体領域と逆導電型の半導体領域
とし、バイポーラトランジスタのベースと共通の
領域として用いたことを特徴とする半導体デバイ
ス。 15 特許請求の範囲第6項に記載の半導体デバ
イスにおいて; 前記半導体領域を電界効果トランジスタのドレ
インまたはソースと共通の領域として用いるか、
あるいはバイポーラトランジスタのコレクタと共
通の領域として用いたことを特徴とする半導体デ
バイス。 16 半導体領域と; 該半導体領域に対向する対向領域と; 前記半導体領域より禁制帯幅の大きい物質であ
つて、かつ、前記対向領域と半導体領域間のキヤ
リア輸送の少なくとも一部が該禁制帯内を通過す
る輸送によつて行なわれる程度に厚さの薄い薄膜
と; 前記対向領域に対し絶縁された状態で近接し、
かつ、前記半導体領域表面上に絶縁膜を介して設
けられた絶縁ゲートと; 該絶縁ゲート下に一部重なつて設けられ、か
つ、前記半導体領域と整流性の接合を形成する第
3の領域と; を有して成る半導体デバイス。 17 特許請求の範囲第16項に記載の半導体デ
バイスにおいて; 前記絶縁ゲートは、隣接部分で互いに絶縁され
た複数個から成つていること; を特徴とする半導体デバイス。[Scope of Claims] 1. A semiconductor region; A counter region facing the semiconductor region; A material having a larger forbidden band width than the semiconductor region, and a material that is capable of transporting at least one carrier between the counter region and the semiconductor region. a thin film having such a small thickness that the transport is carried out through transport through the forbidden zone; a depletion layer or an inversion layer induced on the surface of the semiconductor region opposite to the opposing region with the thin film in between; What is claimed is: 1. A semiconductor device characterized in that it operates as a bipolar transistor, with the opposing region serving as an emitter, the depletion layer or inversion layer serving as a base, and the semiconductor region serving as a collector. 2. In the semiconductor device according to claim 1; the thin film has a barrier height lower than the main carrier when viewed from the opposing region, and a barrier height when viewed from the semiconductor region. A semiconductor device consisting of a material whose height is higher than that of the main carrier and the carrier of opposite polarity. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein carriers transported within the thin film are primarily of unipolar nature. 4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the opposing region is a semiconductor region having a conductivity type having the same polarity as the polarity of the main carrier of the thin film. 5. In the semiconductor device according to claim 1; the semiconductor region includes a second region having a rectifying junction with the semiconductor region within a range where carriers can reach from the depletion layer or the inversion layer. provided,
A semiconductor device characterized in that the second region is a base contact region. 6. A semiconductor region; A counter region facing the semiconductor region; A material having a wider forbidden band width than the semiconductor region, and at least a part of carrier transport between the counter region and the semiconductor region is within the forbidden band. injecting high-energy carriers greater than the energy gap of the semiconductor region from the opposing region into the semiconductor region, thereby increasing the surface of the semiconductor region; a bias means for generating electron-hole pairs; and a bias means for generating electron-hole pairs; A semiconductor device with functions. 7. In the semiconductor device according to claim 6; the thin film has a barrier height lower than the main carrier when viewed from the opposing region, and a barrier height when viewed from the semiconductor region. A semiconductor device consisting of a material whose height is higher than that of the main carrier and the carrier of opposite polarity. 8. The semiconductor device according to claim 6, wherein carriers transported within the thin film are primarily of unipolar nature. 9. The semiconductor device according to claim 6, wherein the opposing region is a semiconductor region having a conductivity type having the same polarity as the polarity of the main carrier of the thin film. 10. In the semiconductor device according to claim 6; the semiconductor region has a second region having a rectifying junction with the semiconductor region within a range that a carrier can reach from a surface portion facing the opposing region. A semiconductor device characterized in that a region is provided. 11. The semiconductor device according to claim 6, wherein the semiconductor region is used as a region for controlling switching characteristics between the opposing region and the second region. 12. The semiconductor device according to claim 6, wherein the second region is used as a region for controlling switching characteristics between the opposing region and the semiconductor region. 13. In the semiconductor device according to claim 6; the second region generates a voltage with an opposite sign to the voltage applied to the opposing region with respect to the semiconductor region, or generates a current. Semiconductor devices are an area where 14. In the semiconductor device according to claim 6; the second region is used as a common region with a gate of a junction field effect transistor, or the second region is a semiconductor of a conductivity type opposite to that of the semiconductor region. A semiconductor device characterized in that the region is used as a common region with a base of a bipolar transistor. 15. In the semiconductor device according to claim 6; the semiconductor region is used as a common region with a drain or a source of a field effect transistor, or
Or a semiconductor device characterized in that it is used as a common region with the collector of a bipolar transistor. 16 a semiconductor region; a counter region facing the semiconductor region; a material having a wider forbidden band width than the semiconductor region, and at least a portion of carrier transport between the counter region and the semiconductor region is within the forbidden band; a thin film of such a thin thickness as to be carried out by transport through the opposing region;
and an insulated gate provided on the surface of the semiconductor region with an insulating film interposed therebetween; and a third region provided partially overlapping with the insulated gate and forming a rectifying junction with the semiconductor region. A semiconductor device comprising: and; 17. The semiconductor device according to claim 16, wherein the insulated gate includes a plurality of insulated gates whose adjacent portions are insulated from each other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60000610A JPS60167386A (en) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | Semiconductor device and integrated circuit thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60000610A JPS60167386A (en) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | Semiconductor device and integrated circuit thereof |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12878777A Division JPS5462787A (en) | 1977-10-28 | 1977-10-28 | Semiconductor device and integrated circuit of the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60167386A JPS60167386A (en) | 1985-08-30 |
JPH026224B2 true JPH026224B2 (en) | 1990-02-08 |
Family
ID=11478498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60000610A Granted JPS60167386A (en) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | Semiconductor device and integrated circuit thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60167386A (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4953383A (en) * | 1972-09-26 | 1974-05-23 | ||
JPS5176981A (en) * | 1974-12-27 | 1976-07-03 | Fujitsu Ltd | HANDOTA ISOCHI |
JPS5458371A (en) * | 1977-09-30 | 1979-05-11 | Westinghouse Electric Corp | Bipolar transistor |
-
1985
- 1985-01-07 JP JP60000610A patent/JPS60167386A/en active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4953383A (en) * | 1972-09-26 | 1974-05-23 | ||
JPS5176981A (en) * | 1974-12-27 | 1976-07-03 | Fujitsu Ltd | HANDOTA ISOCHI |
JPS5458371A (en) * | 1977-09-30 | 1979-05-11 | Westinghouse Electric Corp | Bipolar transistor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60167386A (en) | 1985-08-30 |
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