JPH0719888B2 - 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents
電界効果型トランジスタ及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電界効果型トランジスタの構造及びその製造方
法に関する。
法に関する。
本発明の電界効果型トランジスタは、Si基板上に、Si
1-x−Gex薄膜（０＜ｘ＜１）、Si1-y−Gey薄膜（０＜ｙ
＜１、ｘ≠ｙ）を交互に積層させた超格子構造のチャン
ネル領域と、SiO2薄膜からなるゲート絶縁膜を具備して
なることにより、大幅な高速動作を可能にする。及び本
発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、低い界面
準位密度と特性の安定した電界効果型トランジスタが得
られる。
1-x−Gex薄膜（０＜ｘ＜１）、Si1-y−Gey薄膜（０＜ｙ
＜１、ｘ≠ｙ）を交互に積層させた超格子構造のチャン
ネル領域と、SiO2薄膜からなるゲート絶縁膜を具備して
なることにより、大幅な高速動作を可能にする。及び本
発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、低い界面
準位密度と特性の安定した電界効果型トランジスタが得
られる。
近年、高速動作の可能なトランジスタの開発が活発に行
なわれている。これは、従来使用されてきたシリコン
（Si）系トランジスタを凌ぐ高速動作を目指すものであ
り、主にヒ化ガリウム（GaAs）を用いたトランジスタの
開発に注力されている。GaAsはSiに比べて５〜６倍の電
子移動度を有するため、より高速なスイッチングが可能
である。しかし、一方でGaAsの表面準位密度はSiよりも
桁違いに大きいため、金属−絶縁体−半導体（MOS）構
造の実現が不可能であり、トランジスタの構造は金属−
半導体（MES）型に限定される。ところがMES電界効果型
トランジスタ（MESFET）では、金属−半導体間に形成さ
れるショットキー障壁の高さが低いため、動作電圧が約
1V以下に制限されてしまう。この結果、しきい値電圧の
余裕度が小さくなり、厳しい均一性が要求されると共
に、外部からのノイズに弱くなる。また、低電圧駆動の
ため高速動作に不利である。
なわれている。これは、従来使用されてきたシリコン
（Si）系トランジスタを凌ぐ高速動作を目指すものであ
り、主にヒ化ガリウム（GaAs）を用いたトランジスタの
開発に注力されている。GaAsはSiに比べて５〜６倍の電
子移動度を有するため、より高速なスイッチングが可能
である。しかし、一方でGaAsの表面準位密度はSiよりも
桁違いに大きいため、金属−絶縁体−半導体（MOS）構
造の実現が不可能であり、トランジスタの構造は金属−
半導体（MES）型に限定される。ところがMES電界効果型
トランジスタ（MESFET）では、金属−半導体間に形成さ
れるショットキー障壁の高さが低いため、動作電圧が約
1V以下に制限されてしまう。この結果、しきい値電圧の
余裕度が小さくなり、厳しい均一性が要求されると共
に、外部からのノイズに弱くなる。また、低電圧駆動の
ため高速動作に不利である。
また、GaAs以外の半導体に関しても事情は全く同様であ
る。すなわち、Siでは二酸化シリコン（SiO2）という極
めて良質なゲート絶縁膜が容易に得られるが、他の半導
体ではこれほど良質なゲート絶縁膜は得られない。した
がってMOS電界効果型トランジスタの実現は困難であ
る。
る。すなわち、Siでは二酸化シリコン（SiO2）という極
めて良質なゲート絶縁膜が容易に得られるが、他の半導
体ではこれほど良質なゲート絶縁膜は得られない。した
がってMOS電界効果型トランジスタの実現は困難であ
る。
このように、電子移動度の大きいGaAsを用いて電界効果
型トランジスタを実現しようとすると、MOSFETの実現が
困難で、欠点の多いMESFETを用いざるを得ないという問
題点があった。一方、Siを用いて電界効果型トランジス
タを実現しようとすると、MOSFETの実現は可能である
が、電子移動度が小さく、高速動作が難しいという問題
点があった。
型トランジスタを実現しようとすると、MOSFETの実現が
困難で、欠点の多いMESFETを用いざるを得ないという問
題点があった。一方、Siを用いて電界効果型トランジス
タを実現しようとすると、MOSFETの実現は可能である
が、電子移動度が小さく、高速動作が難しいという問題
点があった。
本発明はこのような問題点を解決するものであり、その
目的とするところは、電子移動度と飽和速度の大きいMO
SFETを実現して、高速の電界効果型トランジスタを提供
することにある。
目的とするところは、電子移動度と飽和速度の大きいMO
SFETを実現して、高速の電界効果型トランジスタを提供
することにある。
本発明による電界効果型トランジスタは、Si基板上に、
Si1-x−Gex薄膜（０＜ｘ＜１）、Si1-y−Gey薄膜（０＜
ｙ＜１、ｘ≠ｙ）を交互に積層させた超格子構造のチャ
ンネル領域と、Si薄膜を酸化してなるSiO2ゲート絶縁膜
からなるMOS型トランジスタを具備してなることを特徴
とする。また、本発明による電界効果型トランジスタの
製造方法は、Si基板上に、Si1-x−Gex薄膜（０＜ｘ＜
１）と、Si1-y−Gey薄膜（０＜ｙ＜１、ｘ≠ｙ）を交互
に積層する工程と、該積層薄膜上にSi薄膜を堆積させる
工程、該Si薄膜を酸化する工程を含むことを特徴とす
る。
Si1-x−Gex薄膜（０＜ｘ＜１）、Si1-y−Gey薄膜（０＜
ｙ＜１、ｘ≠ｙ）を交互に積層させた超格子構造のチャ
ンネル領域と、Si薄膜を酸化してなるSiO2ゲート絶縁膜
からなるMOS型トランジスタを具備してなることを特徴
とする。また、本発明による電界効果型トランジスタの
製造方法は、Si基板上に、Si1-x−Gex薄膜（０＜ｘ＜
１）と、Si1-y−Gey薄膜（０＜ｙ＜１、ｘ≠ｙ）を交互
に積層する工程と、該積層薄膜上にSi薄膜を堆積させる
工程、該Si薄膜を酸化する工程を含むことを特徴とす
る。
Si1-x−Gex薄膜（０＜ｘ＜１）、Si1-y−Gey薄膜（０＜
ｙ＜１、ｘ≠ｙ）を交互に積層させた超格子（以下、Si
Ge超格子と記す。）構造により、Siの約３倍という高い
電子移動度と飽和速度を実現する。また、Si薄膜を酸化
してSiO2のゲート絶縁膜とすることにより、安定で信頼
性の高いMOS構造を実現する。したがって上記の本発明
の構成によれば、電子移動度と飽和速度の大きいMOSFET
を実現することが可能となる。
ｙ＜１、ｘ≠ｙ）を交互に積層させた超格子（以下、Si
Ge超格子と記す。）構造により、Siの約３倍という高い
電子移動度と飽和速度を実現する。また、Si薄膜を酸化
してSiO2のゲート絶縁膜とすることにより、安定で信頼
性の高いMOS構造を実現する。したがって上記の本発明
の構成によれば、電子移動度と飽和速度の大きいMOSFET
を実現することが可能となる。
以下、実施例に基づいて本発明を詳しく説明する。
第１図は本発明による電界効果型トランジスタの構造を
示す断面図である。Si基板101上に、Si1-xGex薄膜（０
＜ｘ＜１）102とSi1-yGey薄膜（０＜ｙ＜１、ｘ≠ｙ）
を交互に積層させたSiGe超格子104が形成されている。
この上に、SiO2から成るゲート絶縁膜105と、金属また
は半導体等の導電体から成るゲート電極106が設けられ
ている。107,108はそれぞれソース領域，ドレイン領域
であり、Ｎチャネル型のトランジスタであればリン
（Ｐ），ヒ素（As）等のドナー不純物が、またＰチャネ
ル型のトランジスタであればボロン（Ｂ）等のアクセプ
タ不純物が添加されている。これらは層間絶縁膜109に
開口されたコンタクトホールを介してソース電極110,ド
レイン電極111に接続されている。本発明による電界効
果型トランジスタの構造上の特徴は、SiGe超格子から成
るチャネル領域と、SiO2から成るゲート絶縁膜にある。
示す断面図である。Si基板101上に、Si1-xGex薄膜（０
＜ｘ＜１）102とSi1-yGey薄膜（０＜ｙ＜１、ｘ≠ｙ）
を交互に積層させたSiGe超格子104が形成されている。
この上に、SiO2から成るゲート絶縁膜105と、金属また
は半導体等の導電体から成るゲート電極106が設けられ
ている。107,108はそれぞれソース領域，ドレイン領域
であり、Ｎチャネル型のトランジスタであればリン
（Ｐ），ヒ素（As）等のドナー不純物が、またＰチャネ
ル型のトランジスタであればボロン（Ｂ）等のアクセプ
タ不純物が添加されている。これらは層間絶縁膜109に
開口されたコンタクトホールを介してソース電極110,ド
レイン電極111に接続されている。本発明による電界効
果型トランジスタの構造上の特徴は、SiGe超格子から成
るチャネル領域と、SiO2から成るゲート絶縁膜にある。
第２図は本発明の電界効果型トランジスタのチャネル領
域に用いられるSiGe超格子の断面図である。Si基板201
上に、Si1-xGex薄膜202とSi1-yGey薄膜203から成るSiGe
超格子204が形成されている。このSiGe超格子により、S
iの約３倍にも達する高い移動度と飽和速度が実現され
る。これに関する理論的根拠は、“Theory of silicon
superlattices:Electronic structure and enhanced mo
bility"J.Appl.phys.,Vol.54,No.4,p.1892（1983）に述
べられている。すなわち、SiGe超格子により電子状態が
変化し、電子または正孔の有効質量が減少するために、
キャリアの移動度が増大する。SiあるいはSiGe等のIV族
系半導体における移動度は、主にフオノン散乱により決
定される。フオノン散乱が支配的な場合の移動度μは、
キャリアの有効質量m*と次の関係にある。
域に用いられるSiGe超格子の断面図である。Si基板201
上に、Si1-xGex薄膜202とSi1-yGey薄膜203から成るSiGe
超格子204が形成されている。このSiGe超格子により、S
iの約３倍にも達する高い移動度と飽和速度が実現され
る。これに関する理論的根拠は、“Theory of silicon
superlattices:Electronic structure and enhanced mo
bility"J.Appl.phys.,Vol.54,No.4,p.1892（1983）に述
べられている。すなわち、SiGe超格子により電子状態が
変化し、電子または正孔の有効質量が減少するために、
キャリアの移動度が増大する。SiあるいはSiGe等のIV族
系半導体における移動度は、主にフオノン散乱により決
定される。フオノン散乱が支配的な場合の移動度μは、
キャリアの有効質量m*と次の関係にある。
μ∝（m*）−5/2 SiGe超格子では、Siに比べて有効質量m*が0.65〜0.7倍
に減少するため、移動度は約３倍に増大する。また上記
の文献には述べられていないが、電子の飽和速度も同様
にフオノン散乱により決定するため、有効質量が減少す
ることにより、移動度のみならず飽和速度も約３倍に増
大する。
に減少するため、移動度は約３倍に増大する。また上記
の文献には述べられていないが、電子の飽和速度も同様
にフオノン散乱により決定するため、有効質量が減少す
ることにより、移動度のみならず飽和速度も約３倍に増
大する。
また、Siの格子定数（5.43Å）はGeの格子定数（5.66
Å）と一致しないため、Si基板上へのSiGe薄膜のエピタ
キシャル成長は困難のように思われるが、これは次の理
由により可能である。すなわち、SiGe超格子では各層の
薄膜の膜厚が極めて薄い（例えば100Å以下）ため、弾
性範囲内で各層が格子定数の不一致による歪を吸収、緩
和することが可能となり、いわゆる歪入り超格子（Stra
inedLayer Superlattice）が実現される。これによりSi
基板上に高品質の単結晶SiGe超格子を形成することが可
能となる。
Å）と一致しないため、Si基板上へのSiGe薄膜のエピタ
キシャル成長は困難のように思われるが、これは次の理
由により可能である。すなわち、SiGe超格子では各層の
薄膜の膜厚が極めて薄い（例えば100Å以下）ため、弾
性範囲内で各層が格子定数の不一致による歪を吸収、緩
和することが可能となり、いわゆる歪入り超格子（Stra
inedLayer Superlattice）が実現される。これによりSi
基板上に高品質の単結晶SiGe超格子を形成することが可
能となる。
第３図は上記のように構成されたSiGe超格子における電
子のドリフト速度と外部電界強度の関係を示すグラフで
ある。縦軸は電子のドリフト速度を、横軸は電界強度を
示している。図中、実線のカーブがSiGe超格子の場合を
表している。比較のため、Siのカーブを破線で、またGa
Asのカーブを一点鎖線で付記してある。移動度は低電界
領域におけるカーブの傾きに対応し、飽和速度は高電界
領域におけるドリフト速度に対応する。図より明らかな
ように、SiGe超格子では移動度，飽和速度共にSiの約３
倍に達する。GaAsと比較しても、移動度の値は近く、飽
和速度は約３倍の値に達する。このことは、SiGe超格子
ではあらゆる電界領域でSiの約３倍の高速化が実現でき
ることを意味している。また、GaAsに対しても、トラン
ジスタ微細化が進行して高電界領域での動作が主体とな
る場合には、同様に約３倍の高速化が可能となる。
子のドリフト速度と外部電界強度の関係を示すグラフで
ある。縦軸は電子のドリフト速度を、横軸は電界強度を
示している。図中、実線のカーブがSiGe超格子の場合を
表している。比較のため、Siのカーブを破線で、またGa
Asのカーブを一点鎖線で付記してある。移動度は低電界
領域におけるカーブの傾きに対応し、飽和速度は高電界
領域におけるドリフト速度に対応する。図より明らかな
ように、SiGe超格子では移動度，飽和速度共にSiの約３
倍に達する。GaAsと比較しても、移動度の値は近く、飽
和速度は約３倍の値に達する。このことは、SiGe超格子
ではあらゆる電界領域でSiの約３倍の高速化が実現でき
ることを意味している。また、GaAsに対しても、トラン
ジスタ微細化が進行して高電界領域での動作が主体とな
る場合には、同様に約３倍の高速化が可能となる。
第４図は本発明による電界効果型トランジスタの製造方
法を示す工程図である。
法を示す工程図である。
まず第４図（ａ）のように、単結晶Si基板401上にSi1-x
Gex薄膜（０＜ｘ＜１）402とSi1-yGey薄膜（０＜ｙ＜1,
x≠ｙ）を交互に積層させたSiGe超格子を形成する。組
成比は例えばｘ＝0.2,y＝0.4であり、膜厚は例えばそれ
ぞれ50Åである。薄膜の形成には、例えばモノシラン
（SiH4）とゲルマン（GeH4）を原料とした熱分解法（気
相成長法）を用いる。これらのガスの流量を制御するこ
とにより組成比を制御すると共に、超格子構造を形成す
る。あるいは分子線エピタキシャル法（MBE）を用いて
もよい。
Gex薄膜（０＜ｘ＜１）402とSi1-yGey薄膜（０＜ｙ＜1,
x≠ｙ）を交互に積層させたSiGe超格子を形成する。組
成比は例えばｘ＝0.2,y＝0.4であり、膜厚は例えばそれ
ぞれ50Åである。薄膜の形成には、例えばモノシラン
（SiH4）とゲルマン（GeH4）を原料とした熱分解法（気
相成長法）を用いる。これらのガスの流量を制御するこ
とにより組成比を制御すると共に、超格子構造を形成す
る。あるいは分子線エピタキシャル法（MBE）を用いて
もよい。
次に第４図（ｂ）のように、SiGe超格子の上にSi薄膜40
5をエピタキシャル成長させる。膜厚は例えば45Åであ
る。
5をエピタキシャル成長させる。膜厚は例えば45Åであ
る。
さらに第４図（ｃ）のように、（ｂ）で形成したSi薄膜
を酸化して、SiO2のゲート絶縁膜を形成する。膜厚は10
0Åである。Si薄膜の酸化には通常の熱酸化法を用いて
もよいが、SiGe超格子構造を安定に維持するためにはで
きるだけ低温であることが望ましく、陽極酸化法，プラ
ズマ陽極酸化法，高圧酸化法などの低温酸化法を用いる
方がよい。このようにSiの酸化により形成されたSiO
2は、従来のシリコンテクノロジーとして知られる通
り、極めて安定で信頼性が高く、界面準位密度の小さい
ゲート絶縁膜を実現する。これにより良好なMOS構造,MO
SFETを実現することが可能となる。
を酸化して、SiO2のゲート絶縁膜を形成する。膜厚は10
0Åである。Si薄膜の酸化には通常の熱酸化法を用いて
もよいが、SiGe超格子構造を安定に維持するためにはで
きるだけ低温であることが望ましく、陽極酸化法，プラ
ズマ陽極酸化法，高圧酸化法などの低温酸化法を用いる
方がよい。このようにSiの酸化により形成されたSiO
2は、従来のシリコンテクノロジーとして知られる通
り、極めて安定で信頼性が高く、界面準位密度の小さい
ゲート絶縁膜を実現する。これにより良好なMOS構造,MO
SFETを実現することが可能となる。
次に第４図（ｄ）のように、金属または半導体などの導
電体から成るゲート電極407を形成した後、イオン打ち
込み法により適当な不純物を添加し、ソース領域408及
びドレイン領域409を形成する。不純物の活性化には通
常のアニールを行なってもよいが、前述の通り、低温・
短時間の処理が望ましく、光エネルギーや電子ビームな
どによるトランジエントアニール法を用いる方がよい。
これは、極めて短時間での不純物の活性化を可能にし、
SiGe超格子の破壊を防止する。
電体から成るゲート電極407を形成した後、イオン打ち
込み法により適当な不純物を添加し、ソース領域408及
びドレイン領域409を形成する。不純物の活性化には通
常のアニールを行なってもよいが、前述の通り、低温・
短時間の処理が望ましく、光エネルギーや電子ビームな
どによるトランジエントアニール法を用いる方がよい。
これは、極めて短時間での不純物の活性化を可能にし、
SiGe超格子の破壊を防止する。
最後に第４図（ｅ）のように、SiO2などの層間絶縁膜41
0を堆積させた後、コンタクトホールを開口し、金属等
の導電体を用いたソース電極411及びドレイン電極412を
形成して本発明の電界効果型トランジスタは完成する。
0を堆積させた後、コンタクトホールを開口し、金属等
の導電体を用いたソース電極411及びドレイン電極412を
形成して本発明の電界効果型トランジスタは完成する。
第５図は本発明による電界効果型トランジスタの特性を
示すグラフである。このグラフは、第３図に示したドリ
フト速度と電界強度の関係を用いて計算したコンピュー
タシミュレーションの結界に基いている。用いたパラメ
ータは、チャネル長Ｌ＝１μm,チャネル幅Ｗ＝10μm,ゲ
ート絶縁膜（SiO2）の膜厚tox＝100Åである。第５図
（ａ）はドレイン電流IDとドレイン電圧VD，ゲート電圧
VGの関係を示している。第５図（ｂ）は、相互コンダク
タンスgmとVD，VGの関係を示している。特に相互コンダ
クタンスgmはトランジスタの高速性を直接的に表わす値
であり、gmが大きいほど高速に動作するといえる。図か
ら明らかなように、MOS構造による高い印加電圧と、SiG
e超格子による高い移動度と飽和速度のために、1000ms/
mmという極めて大きいgmが得られている。これはGaAsを
用いたMESFETの約300ms/mm,高電子移動度トランジスタ
（HEMT）の約450ms/mmに比べて２〜３倍大きい値であ
り、本発明による電界効果型トランジスタが優れた高速
性を備えていることを顕著に示している。
示すグラフである。このグラフは、第３図に示したドリ
フト速度と電界強度の関係を用いて計算したコンピュー
タシミュレーションの結界に基いている。用いたパラメ
ータは、チャネル長Ｌ＝１μm,チャネル幅Ｗ＝10μm,ゲ
ート絶縁膜（SiO2）の膜厚tox＝100Åである。第５図
（ａ）はドレイン電流IDとドレイン電圧VD，ゲート電圧
VGの関係を示している。第５図（ｂ）は、相互コンダク
タンスgmとVD，VGの関係を示している。特に相互コンダ
クタンスgmはトランジスタの高速性を直接的に表わす値
であり、gmが大きいほど高速に動作するといえる。図か
ら明らかなように、MOS構造による高い印加電圧と、SiG
e超格子による高い移動度と飽和速度のために、1000ms/
mmという極めて大きいgmが得られている。これはGaAsを
用いたMESFETの約300ms/mm,高電子移動度トランジスタ
（HEMT）の約450ms/mmに比べて２〜３倍大きい値であ
り、本発明による電界効果型トランジスタが優れた高速
性を備えていることを顕著に示している。
本発明の電界効果型トランジスタは、Si基板上に、Si
1-x−Gex薄膜（０＜ｘ＜１）、Si1-y−Gey薄膜（０＜ｙ
＜１、ｘ≠ｙ）を交互に積層させた超格子構造のチャン
ネル領域と、SiO2薄膜からなるゲート絶縁膜を具備して
なり、及び本発明の電界効果型トランジスタの製造方法
は、SiO2ゲート絶縁膜の作成をSi薄膜を酸化してなるよ
うにしたから、以下に述べるような優れた効果を有して
いる。
1-x−Gex薄膜（０＜ｘ＜１）、Si1-y−Gey薄膜（０＜ｙ
＜１、ｘ≠ｙ）を交互に積層させた超格子構造のチャン
ネル領域と、SiO2薄膜からなるゲート絶縁膜を具備して
なり、及び本発明の電界効果型トランジスタの製造方法
は、SiO2ゲート絶縁膜の作成をSi薄膜を酸化してなるよ
うにしたから、以下に述べるような優れた効果を有して
いる。
第１に、極めて高速な動作が可能な点である。これはSi
Ge超格子による高い移動度と飽和速度、及びMOSFETの実
現による高い印加電圧に起因するものである。前述の如
く、Ｌ＝１μｍにおいて、GaAsMESFETの３倍もの高速動
作が可能である。
Ge超格子による高い移動度と飽和速度、及びMOSFETの実
現による高い印加電圧に起因するものである。前述の如
く、Ｌ＝１μｍにおいて、GaAsMESFETの３倍もの高速動
作が可能である。
第２に、前記の高速性がトランジスタの微細化と共に増
大される点である。周知の如く、トランジスタはその性
能向上のために、微細化の方向に進んでいる。しかし、
微細化するにつれて、ソース・ドレイン間の電界強度が
増大するために、トランジスタの動作スピードはキャリ
アの飽和速度律速になってくる。すなわち、低電界領域
における移動度がいかに大きくても、高電界領域におけ
る飽和速度が小さくては、もはやトランジスタの高速化
は望めない。本発明による電界効果型トランジスタで
は、チャネル領域にSiGe超格子を用いるため、第３図に
示すように、SiやGaAsの約３倍という高い飽和速度を有
している。したがって微細化して高電界領域における動
作が主体になるにつれて、他のトランジスタに比べて高
速性を発揮するようになる。
大される点である。周知の如く、トランジスタはその性
能向上のために、微細化の方向に進んでいる。しかし、
微細化するにつれて、ソース・ドレイン間の電界強度が
増大するために、トランジスタの動作スピードはキャリ
アの飽和速度律速になってくる。すなわち、低電界領域
における移動度がいかに大きくても、高電界領域におけ
る飽和速度が小さくては、もはやトランジスタの高速化
は望めない。本発明による電界効果型トランジスタで
は、チャネル領域にSiGe超格子を用いるため、第３図に
示すように、SiやGaAsの約３倍という高い飽和速度を有
している。したがって微細化して高電界領域における動
作が主体になるにつれて、他のトランジスタに比べて高
速性を発揮するようになる。
第３に、MOSFETの実現が可能な点である。これにより高
いゲート電圧の印加が可能となり、第１の効果で述べた
高速性に寄与することはもちろんであるが、多くの実績
と高い安定性・信頼性を有していることも大きい効果で
ある。特に、ゲート絶縁膜はSi薄膜の酸化により形成さ
れるため低い界面準位密度を実現することができる。
いゲート電圧の印加が可能となり、第１の効果で述べた
高速性に寄与することはもちろんであるが、多くの実績
と高い安定性・信頼性を有していることも大きい効果で
ある。特に、ゲート絶縁膜はSi薄膜の酸化により形成さ
れるため低い界面準位密度を実現することができる。
第４に相補型MOSFET（CMOS）の実現が可能な点である。
トランジスタの微細化の限界は自らの発熱により決ま
る。このため、消費電力が小さく発熱の少ないCMOSの実
現が可能なことは大きい効果となる。本発明の電界効果
型トランジスタでCMOSが可能な理由は、界面準位密度が
十分小さく、電子と正孔の移動度の値が近いためであ
る。GaAs等の化合物半導体では界面準位密度が大きく、
電子と正孔の移動度が大幅に異なるため、CMOSは極めて
困難である。
トランジスタの微細化の限界は自らの発熱により決ま
る。このため、消費電力が小さく発熱の少ないCMOSの実
現が可能なことは大きい効果となる。本発明の電界効果
型トランジスタでCMOSが可能な理由は、界面準位密度が
十分小さく、電子と正孔の移動度の値が近いためであ
る。GaAs等の化合物半導体では界面準位密度が大きく、
電子と正孔の移動度が大幅に異なるため、CMOSは極めて
困難である。
第５はSi基板とシリコンテクノロジーが使える点であ
る。Si基板は、半導体集積回路からの需要を背景に、大
面積で良質な単結晶基板として安価に供給されている。
その品質は、GaAs等の他の基板に比べて格段に優れてお
り安定している。しかも原料は無尽蔵に存在する。この
ように優れたSi基板を用いることができることは大きな
長所である。すなわち、高速の電界効果型トランジスタ
を安定かつ安価に実現することができる。しかも本発明
ではすべてSi系の材料を用いるため、既存の安定したシ
リコンテクノロジーをそのまま用いて、高い製造歩留り
を得ることができる。
る。Si基板は、半導体集積回路からの需要を背景に、大
面積で良質な単結晶基板として安価に供給されている。
その品質は、GaAs等の他の基板に比べて格段に優れてお
り安定している。しかも原料は無尽蔵に存在する。この
ように優れたSi基板を用いることができることは大きな
長所である。すなわち、高速の電界効果型トランジスタ
を安定かつ安価に実現することができる。しかも本発明
ではすべてSi系の材料を用いるため、既存の安定したシ
リコンテクノロジーをそのまま用いて、高い製造歩留り
を得ることができる。
以上述べたように、本発明は数多くの優れた効果を有す
るものである。
るものである。
第１図は本発明による電界効果型トランジスタの構造を
示す断面図である。 第２図はSiGe超格子を示す断面図である。 第３図は電子のドリフト速度と電界強度の関係を示す図
である。 第４図（ａ）〜（ｅ）は本発明による電界効果型トラン
ジスタの製造方法を示す製造工程図である。 第５図（ａ），（ｂ）は本発明による電界効果型トラン
ジスタの特性を示す図である。 101,201,401……Si基板 104,204,404……SiGe超格子 405……Si薄膜 105,406……ゲート絶縁膜 106,407……ゲート電極 107,408……ソース領域 108,409……ドレイン領域
示す断面図である。 第２図はSiGe超格子を示す断面図である。 第３図は電子のドリフト速度と電界強度の関係を示す図
である。 第４図（ａ）〜（ｅ）は本発明による電界効果型トラン
ジスタの製造方法を示す製造工程図である。 第５図（ａ），（ｂ）は本発明による電界効果型トラン
ジスタの特性を示す図である。 101,201,401……Si基板 104,204,404……SiGe超格子 405……Si薄膜 105,406……ゲート絶縁膜 106,407……ゲート電極 107,408……ソース領域 108,409……ドレイン領域
Claims (2)
- 【請求項１】Si基板上に、Si1-x−Gex薄膜（０＜ｘ＜
１）、Si1-y−Gey薄膜（０＜ｙ＜１、ｘ≠ｙ）を交互に
積層させた超格子構造のチャンネル領域と、SiO2薄膜か
らなるゲート絶縁膜を具備してなることを特徴とする電
界効果型トランジスタ。 - 【請求項２】Si基板上に、Si1-x−Gex薄膜（０＜ｘ＜
１）と、Si1-y−Gey薄膜（０＜ｙ＜１、ｘ≠ｙ）を交互
に積層する工程と、該積層薄膜上にSi薄膜を堆積させる
工程、該Si薄膜を酸化する工程を含むことを特徴とする
電界効果型トランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60072889A JPH0719888B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60072889A JPH0719888B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61230374A JPS61230374A (ja) | 1986-10-14 |
| JPH0719888B2 true JPH0719888B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=13502360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60072889A Expired - Lifetime JPH0719888B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719888B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0250161B1 (en) * | 1986-06-18 | 2000-10-04 | AT&T Corp. | Method of manufacturing devices including a semiconductor/dielectric interface |
| US4994866A (en) * | 1988-01-07 | 1991-02-19 | Fujitsu Limited | Complementary semiconductor device |
| US5461250A (en) * | 1992-08-10 | 1995-10-24 | International Business Machines Corporation | SiGe thin film or SOI MOSFET and method for making the same |
| US5777364A (en) * | 1992-11-30 | 1998-07-07 | International Business Machines Corporation | Graded channel field effect transistor |
| EP1315212A4 (en) | 2000-11-21 | 2008-09-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME |
| US6674102B2 (en) | 2001-01-25 | 2004-01-06 | International Business Machines Corporation | Sti pull-down to control SiGe facet growth |
| WO2007130973A1 (en) * | 2006-05-01 | 2007-11-15 | Mears Technologies, Inc. | Semiconductor device including a dopant blocking superlattice and associated methods |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6127681A (ja) * | 1984-07-17 | 1986-02-07 | Res Dev Corp Of Japan | 超格子構造のチヤネル部をもつ電界効果トランジスタ |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP60072889A patent/JPH0719888B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61230374A (ja) | 1986-10-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |