JPH07231085A - Tunnel transistor and its manufacturing method - Google Patents

Tunnel transistor and its manufacturing method

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JPH07231085A
JPH07231085A JP2072294A JP2072294A JPH07231085A JP H07231085 A JPH07231085 A JP H07231085A JP 2072294 A JP2072294 A JP 2072294A JP 2072294 A JP2072294 A JP 2072294A JP H07231085 A JPH07231085 A JP H07231085A
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寿夫 馬場
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Abstract

PURPOSE:To provide a transistor utilizing tunnel phenomenon which can be highly integrated, speeded up, and multi-functional. CONSTITUTION:The item is provided with a first semiconductor 2 of one conductivity type, a separation layer 3 consisting of a low-impurity concentration semiconductor, and a degenerated second semiconductor 4 with a conductivity type opposite to that of the first semiconductor 2 on a substrate 1. Therefore, a degenerated third semiconductor 5 with the same conductivity type as that of the first semiconductor 2, an insulation layer 6 consisting of a material with a wider forbidden band than that of the third semiconductor 5, and a gate electrode 7 on the insulation layer 6 are provided on the exposed surface of the second semiconductor 4 from the first semiconductor 2 and a ohmic junction is formed on the first semiconductor 2 and the second semiconductor 4 in a drain electrode 8 and a source electrode 9.

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、高集積化,高速動作,
多機能化が可能なトンネル現象利用のトランジスタに関
するものである。
The present invention relates to high integration, high speed operation,
The present invention relates to a transistor using a tunnel phenomenon that can be multifunctional.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体表面における反転層のトンネル現
象を利用し、通常のSi MOSFETやバイポーラト
ランジスタとは動作原理の異なる新しいトンネルトラン
ジスタが提案されている。このデバイスについては例え
ば、バナージーらによりエレクトロン・デバイス・レタ
ーズ(S.Banerjee et al.,IEEE
Electron Device Lett.,EDL
−8,p.347,1987)に記載されている。この
トランジスタはMOSFETの微細化の極限で問題とな
ってくるトンネル効果を積極的に利用したものであり、
高集積化を可能にする。
2. Description of the Related Art A new tunnel transistor has been proposed which utilizes the tunneling phenomenon of an inversion layer on the surface of a semiconductor and has an operating principle different from that of an ordinary Si MOSFET or bipolar transistor. This device is described in, for example, S. Banerjee et al., IEEE by Bannersey et al.
Electron Device Lett. , EDL
-8, p. 347, 1987). This transistor positively utilizes the tunnel effect which becomes a problem in the limit of miniaturization of MOSFET,
Enables high integration.

【0003】従来のトンネルトランジスタの構造模式図
を図2に示す。このトランジスタは、基板1と、一導電
型を有する縮退した第1の半導体2と、第1の半導体と
反対の導電型を有し縮退した第2の半導体4と、第1の
半導体2,第2の半導体4および基板1上の絶縁層6
と、絶縁層6上のゲート電極7と、第1の半導体2にオ
ーミック接触を形成するドレイン電極8と、基板1にオ
ーミック接触を形成するソース電極9とから構成されて
いる。ここで、基板1は第2の半導体4と同一導電型で
低濃度不純物濃度となっている。
FIG. 2 shows a schematic diagram of the structure of a conventional tunnel transistor. The transistor includes a substrate 1, a degenerate first semiconductor 2 having one conductivity type, a degenerate second semiconductor 4 having an opposite conductivity type to the first semiconductor, a first semiconductor 2 and a second semiconductor 4. 2 semiconductor 4 and insulating layer 6 on the substrate 1
A gate electrode 7 on the insulating layer 6, a drain electrode 8 forming ohmic contact with the first semiconductor 2, and a source electrode 9 forming ohmic contact with the substrate 1. Here, the substrate 1 has the same conductivity type as the second semiconductor 4 and has a low concentration of impurities.

【0004】この従来のトランジスタの動作を、基板1
にp- −Si、第1の半導体2にn+ −Si、第2の半
導体4にp+ −Si、絶縁層6にSiO2 、ゲート電極
7にn型ポリシリコン、ドレイン電極8およびソース電
極9にAlを用いた例について説明する。ここでソース
電極9はアース電位とし、ドレイン電極には正電圧を印
加しておく。この状態ではソース・ドレイン間は、p-
−n+ ダイオードの逆方向バイアス状態となっているた
め、ドレイン電流は流れない。さて、ゲート電極に十分
大きな正電圧を印加すると、ゲート電極下のp- −Si
基板表面には反転層が形成され、電子が誘起されるよう
になる。また、p+ −Si表面にも反転層が形成され
る。ここでは不純物濃度が高いために表面反転層の電界
強度が高くなり、p+ −Siの価電子帯から表面反転層
の伝導帯へ電子のトンネリングが生じるようになる。こ
の電子は基板表面の反転層を通してn+ −Siへと流れ
る。p+ −Si価電子帯への電子の供給はソース電極よ
りp- −Si基板を通して行われるので、結果としてソ
ース・ドレイン電極間に電流が流れることになる。した
がって、この従来のデバイスはトランジスタ動作を行う
ことになる。
The operation of this conventional transistor is performed by the substrate 1
The p - -Si, the first semiconductor 2 n + -Si, p + -Si the second semiconductor 4, n-type polysilicon SiO 2, the gate electrode 7 on the insulating layer 6, the drain electrode 8 and the source electrode An example using Al for 9 will be described. Here, the source electrode 9 is at earth potential, and a positive voltage is applied to the drain electrode. In between the source and the drain in this state, p -
The drain current does not flow because it is in the reverse bias state of the −n + diode. Now, when a sufficiently large positive voltage is applied to the gate electrode, p −Si under the gate electrode is applied.
An inversion layer is formed on the surface of the substrate and electrons are induced. Also, an inversion layer is formed on the p + -Si surface. Here, since the impurity concentration is high, the electric field strength of the surface inversion layer is increased, and electrons are tunneled from the valence band of p + -Si to the conduction band of the surface inversion layer. The electrons flow to n + -Si through the inversion layer on the surface of the substrate. p + supply of electrons to the -Si valence band p than the source electrode - so is through -Si substrate, the result becomes a current flows that between the source and drain electrodes as. Therefore, this conventional device operates as a transistor.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】この従来のトンネルト
ランジスタは、高濃度に不純物を含む第2の半導体とそ
の表面の反転層との間のトンネル電流を制御するという
原理に基づいており、反転層形成のために第2の半導体
の不純物濃度をあまり高くはできないことがあり、大き
なトンネル電流を得ることができない。また、特性とし
ては従来のトランジスタと同様に、電流が電圧に対して
単調に変化し、多機能動作が困難であるという問題があ
った。
This conventional tunnel transistor is based on the principle of controlling the tunnel current between the second semiconductor containing a high concentration of impurities and the inversion layer on the surface thereof. In some cases, the impurity concentration of the second semiconductor cannot be made too high for formation, and a large tunnel current cannot be obtained. Further, as a characteristic, similarly to the conventional transistor, there is a problem that the current changes monotonously with the voltage, which makes it difficult to perform multifunctional operation.

【0006】本発明の目的は、従来のトンネルトランジ
スタの有する問題を解決し、高集積化、高速動作、多機
能動作が可能なトンネルトランジスタを提供することに
ある。
An object of the present invention is to solve the problems of the conventional tunnel transistor and to provide a tunnel transistor capable of high integration, high speed operation, and multi-function operation.

【0007】本発明の他の目的は、このようなトンネル
トランジスタの製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing such a tunnel transistor.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のトンネルトラン
ジスタは、基板の上に一導電型を有する第1の半導体と
低不純物濃度の半導体からなる分離層と該第1の半導体
と反対の導電型を有し縮退した第2の半導体からなる積
層構造を有し、前記第1の半導体から第2の半導体の露
出表面に第1の半導体と同一導電型を有する縮退した第
3の半導体と該第3の半導体よりも禁止帯幅が広い材料
からなる絶縁層と該絶縁層上の電極とを有し、前記第1
の半導体と第2の半導体にそれぞれオーミック接合を形
成する1対の電極を有することを特徴としている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a tunnel transistor comprising: a first semiconductor having one conductivity type on a substrate; a separation layer made of a semiconductor having a low impurity concentration; and a conductivity type opposite to the first semiconductor. And a degenerate third semiconductor having the same conductivity type as the first semiconductor on the exposed surface of the first semiconductor to the second semiconductor. No. 3, which has an insulating layer made of a material having a bandgap wider than that of the semiconductor, and an electrode on the insulating layer.
The semiconductor and the second semiconductor each have a pair of electrodes forming an ohmic junction.

【0009】本発明のトンネルトランジスタの製造方法
は、基板上に、一導電型を有する第1の半導体と、低不
純物濃度の半導体からなる分離層と、前記第1の半導体
と反対の導電型を有し縮退した第2の半導体とを積層す
る工程と、前記第1の半導体と前記分離層と前記第2の
半導体とを露出させる工程と、露出された表面に、第1
の半導体と同一導電型を有する縮退した第3の半導体
と、前記第3の半導体よりも禁止帯幅が広い材料からな
る絶縁層と、前記絶縁層上の電極とを形成する工程と、
前記第1の半導体と第2の半導体にそれぞれオーミック
接合を形成する1対の電極を形成する工程と、を含むこ
とを特徴としている。
According to the method of manufacturing a tunnel transistor of the present invention, a first semiconductor having one conductivity type, a separation layer made of a semiconductor having a low impurity concentration, and a conductivity type opposite to the first semiconductor are provided on a substrate. A step of stacking a second semiconductor which has been degenerated, a step of exposing the first semiconductor, the separation layer, and the second semiconductor;
A degenerate third semiconductor having the same conductivity type as that of the semiconductor, an insulating layer made of a material having a wider band gap than the third semiconductor, and an electrode on the insulating layer,
And a step of forming a pair of electrodes forming ohmic junctions on the first semiconductor and the second semiconductor, respectively.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明について実施例を示す図面を参
照して詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings showing embodiments.

【0011】図1は本発明の一実施例の層構造を示す模
式図である。図1において、図2と同じ番号のものは図
2と同等物で同一機能を果たすものである。このトンネ
ルトランジスタは、基板1の上に、一導電型を有する第
1の半導体2と、低不純物濃度の半導体からなる分離層
3と、第1の半導体2と反対の導電型を有し縮退した第
2の半導体4とからなる積層構造を有し、第1の半導体
2から第2の半導体4の露出表面に第1の半導体2と同
一導電型を有する縮退した第3の半導体5と、第3の半
導体5よりも禁止帯幅が広い材料からなる絶縁層6と、
絶縁層6上のゲート電極7とを有し、第1の半導体2と
第2の半導体4にそれぞれオーミック接合を形成するド
レイン電極8およびソース電極9を有している。
FIG. 1 is a schematic view showing the layer structure of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same numbers as those in FIG. 2 are equivalent to those in FIG. 2 and perform the same functions. This tunnel transistor has a degenerate structure having a first semiconductor 2 having one conductivity type, a separation layer 3 made of a semiconductor having a low impurity concentration, and a conductivity type opposite to the first semiconductor 2 on a substrate 1. A degenerate third semiconductor 5 having the same conductivity type as that of the first semiconductor 2 on the exposed surface of the first semiconductor 2 to the second semiconductor 4; An insulating layer 6 made of a material having a wider band gap than the semiconductor 5 of 3;
It has a gate electrode 7 on the insulating layer 6, and has a drain electrode 8 and a source electrode 9 that form ohmic junctions with the first semiconductor 2 and the second semiconductor 4, respectively.

【0012】分離層3は、第1の半導体2と第2の半導
体4との間にトンネル電流が直接には流れないようにす
る低不純物濃度の半導体からなっている。図1に示すよ
うに、第3の半導体5は第1の半導体表面から露出した
分離層3を経て第2の半導体表面にわたって形成されて
おり、その上には絶縁層6およびゲート電極7が形成さ
れている。
The separation layer 3 is made of a semiconductor having a low impurity concentration that prevents a tunnel current from directly flowing between the first semiconductor 2 and the second semiconductor 4. As shown in FIG. 1, the third semiconductor 5 is formed over the second semiconductor surface through the separation layer 3 exposed from the first semiconductor surface, and the insulating layer 6 and the gate electrode 7 are formed thereon. Has been done.

【0013】このトンネルトランジスタの動作につい
て、基板1にp- −Si、第1の半導体2にn+ −S
i、分離層3にn- −Si、第2の半導体4にp+ −S
i、第3の半導体5にn+ −Si、絶縁層6にSi
2 、ゲート電極7にn型ポリシリコン、ドレイン電極
8およびソース電極9にAlを用いた場合について説明
する。
[0013] The operation of the tunnel transistor, p on the substrate 1 - -Si, the first semiconductor 2 n + -S
i, n -- Si for the separation layer 3, and p + -S for the second semiconductor 4.
i, the third semiconductor 5 has n + -Si, and the insulating layer 6 has Si.
A case where O 2 , n-type polysilicon is used for the gate electrode 7, and Al is used for the drain electrode 8 and the source electrode 9 will be described.

【0014】ソース電極9をアース電位とし、ドレイン
電極8に正の電圧を印加すると、第1の半導体(n+
Si)2と第2の半導体(p+ −Si)4との間は逆方
向バイアスとなる。このため分離層3を通した電流は流
れない。しかし、第3の半導体(n+ −Si)5が第1
の半導体2および第2の半導体4に接しているため、第
1の半導体2と第3の半導体5との間のn+ −n+ オー
ミック接合および第3の半導体5と第2の半導体4との
間のp+ −n+ トンネル接合を通して、ソース・ドレイ
ン間には大きな電流が流れる。さて、ゲート電極7に負
の電圧を印加すると、ゲート下の第3の半導体(n+
Si)5の電子が追いやられて、絶縁層/第3の半導体
界面から空乏層が伸びるようになる。ゲート電圧を負の
方向に大きくし、この絶縁層/第3の半導体界面からの
空乏層が第2の半導体/第3の半導体界面から伸びる空
乏層と重なるようになると、第2の半導体4の価電子帯
と第3の半導体5の伝導帯の重なりが減少し、第2の半
導体4から第3の半導体5へのトンネル電流は減少する
ようになる。ゲート電圧が負の方向に非常に大きい場合
には、このトンネル電流は流れなくなり、ソース・ドレ
イン間の電流はゼロとなる。このように本発明のデバイ
スではゲート電圧により大きなドレイン電流を制御でき
る。
When the source electrode 9 is set to the ground potential and a positive voltage is applied to the drain electrode 8, the first semiconductor (n +
A reverse bias is applied between the Si) 2 and the second semiconductor (p + -Si) 4. Therefore, no current flows through the separation layer 3. However, the third semiconductor (n + -Si) 5 is the first
Contacting the semiconductor 2 and the second semiconductor 4 of the above, the n + −n + ohmic junction between the first semiconductor 2 and the third semiconductor 5 and the third semiconductor 5 and the second semiconductor 4 are formed. A large current flows between the source and drain through the p + -n + tunnel junction between the two. Now, when a negative voltage is applied to the gate electrode 7, the third semiconductor (n +
The electrons of Si) 5 are driven away, and the depletion layer extends from the insulating layer / third semiconductor interface. When the gate voltage is increased in the negative direction so that the depletion layer from the insulating layer / third semiconductor interface overlaps with the depletion layer extending from the second semiconductor / third semiconductor interface, The overlap between the valence band and the conduction band of the third semiconductor 5 is reduced, and the tunnel current from the second semiconductor 4 to the third semiconductor 5 is reduced. When the gate voltage is extremely large in the negative direction, this tunnel current stops flowing and the current between the source and drain becomes zero. As described above, in the device of the present invention, a large drain current can be controlled by the gate voltage.

【0015】本発明のトンネルトランジスタでは、ゲー
ト電圧により第2の半導体表面の電位を直接制御する構
造ではないため、第2の半導体4のキャリア濃度をいく
らでも大きくでき、容易にトンネル電流の増大が図れ
る。このように本発明のトンネルトランジスタは従来の
問題を解決することができる。
In the tunnel transistor of the present invention, since the potential of the second semiconductor surface is not directly controlled by the gate voltage, the carrier concentration of the second semiconductor 4 can be increased as much as possible and the tunnel current can be easily increased. . Thus, the tunnel transistor of the present invention can solve the conventional problems.

【0016】上に述べた本発明の動作原理の説明では、
ソース・ドレイン間が逆方向バイアスの場合についてだ
け述べたが、これは立ち上がり電圧以下の小さな順方向
バイアス時についても当てはまる。この場合にはトンネ
ルダイオード(江崎ダイオード)で特徴的に現れる微分
負性抵抗特性を制御することになり、機能素子としての
動作が実現される。
In the above description of the operating principle of the present invention,
Although only the case where the source-drain is reverse biased is described, this is true even when the forward bias is small at the rising voltage or less. In this case, the differential negative resistance characteristic which is characteristic of the tunnel diode (Esaki diode) is controlled, and the operation as a functional element is realized.

【0017】次に本実施例のトンネルトランジスタの製
造方法について、前述した材料と同一の材料を用いて説
明する。
Next, a method of manufacturing the tunnel transistor of this embodiment will be described using the same material as that described above.

【0018】まず、図3に示すように、p- −Si基板
1上に分子線エピタキシーによりn+ −Si(第1の半
導体2)、n- −Si(分離層3)、アクセプタ濃度が
1019cm-3以上のp+ −Si(第2の半導体4)を形
成する。このとき、n+ −Si/p+ −Si間にトンネ
ル電流が流れないように分離層3の厚さは少なくとも数
十nmとする。次に、図4に示すように、エッチングに
よりn- −Si(分離層3)およびn+ −Si(第1の
半導体2)を露出させる。
First, as shown in FIG. 3, n + —Si (first semiconductor 2), n —Si (separation layer 3), and acceptor concentration of 10 are formed on the p −Si substrate 1 by molecular beam epitaxy. P + -Si (second semiconductor 4) of 19 cm −3 or more is formed. At this time, the thickness of the separation layer 3 is at least several tens of nm so that a tunnel current does not flow between n + -Si / p + -Si. Next, as shown in FIG. 4, n −Si (separation layer 3) and n + −Si (first semiconductor 2) are exposed by etching.

【0019】次に、図5に示すように、露出した表面に
再び分子線エピタキシーによりドナー濃度が1019cm
-3以上で厚さが数nmから数十nmのn+ −Si(第3
の半導体5)を形成する。さらに、その表面を熱酸化し
てSiO2 (絶縁層6)を形成し、SiO2 上にn型ポ
リシリコン10を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, the exposed surface is again subjected to molecular beam epitaxy so that the donor concentration is 10 19 cm.
-3 or more and n + -Si (third thickness of several nm to several tens nm)
Forming a semiconductor 5). Further, the surface thereof is thermally oxidized to form SiO 2 (insulating layer 6), and the n-type polysilicon 10 is formed on the SiO 2 .

【0020】次に、図6に示すように、ポリシリコン1
0/絶縁層6/第3の半導体5の層を、ゲート電極7の
形状にエッチングする。
Next, as shown in FIG.
The 0 / insulating layer 6 / third semiconductor 5 layer is etched into the shape of the gate electrode 7.

【0021】次に、図7に示すように、Al蒸着により
ドレイン電極8およびソース電極9を、それぞれ第1の
半導体2および第2の半導体4上に形成し、デバイスを
完成させる。
Next, as shown in FIG. 7, the drain electrode 8 and the source electrode 9 are formed on the first semiconductor 2 and the second semiconductor 4 by Al vapor deposition, respectively, to complete the device.

【0022】ここで述べた実施例では、ゲート電圧を印
加しない状態でドレイン電流が流れるようなディプレッ
ション型のデバイスについて述べたが、ゲート電圧を印
加しない状態で電流が流れず、ゲート電圧印加により初
めてドレイン電流が流れるエンハンスメント型を作るこ
とも可能である。このときは第3の半導体層の厚さをデ
ィプレッション型のものより薄くしておく必要がある。
In the embodiment described here, the depletion type device in which the drain current flows without applying the gate voltage has been described. However, the current does not flow without applying the gate voltage. It is also possible to make an enhancement type in which drain current flows. At this time, it is necessary to make the thickness of the third semiconductor layer thinner than that of the depletion type.

【0023】以上の本発明の実施例では、半導体材料と
してSiしか示さなかったが、これらの層はGe,Ga
As,InP,InGaAs,GaSb,InAsなど
他の半導体でも本発明が適用できることは明らかであ
る。また、これらの第1から第3の半導体は同種の半導
体からなるホモ接合だけではなく、異種の半導体からな
るヘテロ接合でも良い。ここでは絶縁層としてSiO2
を用いたが、Si3 4,AlNなどの他の絶縁体や第
1から第3の半導体よりも禁止帯幅が広い半導体材料
(例えば、Siに対しGaP,GaAsに対しAlGa
As,GaSbやInAsに対しAlGaSb、InG
aAsに対しInAlAsやInPなど)であっても良
い。
In the above-mentioned embodiments of the present invention, only Si was shown as a semiconductor material, but these layers are made of Ge and Ga.
It is obvious that the present invention can be applied to other semiconductors such as As, InP, InGaAs, GaSb and InAs. Further, these first to third semiconductors may be not only a homojunction made of the same kind of semiconductor but also a heterojunction made of different kinds of semiconductors. Here, SiO 2 is used as the insulating layer.
However, a semiconductor material having a wider band gap than other insulators such as Si 3 N 4 and AlN and the first to third semiconductors (for example, GaP for Si and AlGa for GaAs) is used.
AlGaSb, InG for As, GaSb and InAs
InAs and InP for aAs) may be used.

【0024】半導体のヘテロ接合を用いた本発明の他の
実施例としては、GaAs/AlGaAs系を用いたも
のがある。基板1に半絶縁性のGaAs、第1の半導体
2にn+ −GaAs、分離層3にn- −GaAs、第2
の半導体4にp+ −GaAs、第3の半導体5にn+
GaAs、絶縁層6にi−Al0.6 Ga0.4 As、ゲー
ト電極7にAl、ドレイン電極8およびソース電極9に
Auを用いて本発明の構造を実現できる。この材料系は
直接遷移型の半導体であるためにバンド間トンネリング
の確率が高く、Si系よりも大きなトンネル電流が得ら
れる。
Another embodiment of the present invention using a semiconductor heterojunction is one using a GaAs / AlGaAs system. The substrate 1 is semi-insulating GaAs, the first semiconductor 2 is n + -GaAs, the separation layer 3 is n -GaAs, and the second semiconductor is n -GaAs.
P + -GaAs the semiconductor 4, n + the third semiconductor 5 -
The structure of the present invention can be realized by using GaAs, i-Al 0.6 Ga 0.4 As for the insulating layer 6, Al for the gate electrode 7, and Au for the drain electrode 8 and the source electrode 9. Since this material system is a direct transition type semiconductor, the probability of band-to-band tunneling is high, and a tunnel current larger than that of Si system is obtained.

【0025】ここで示した実施例では、第1の半導体と
第3の半導体にn型の半導体、第2の半導体にp型の半
導体を用いたが、第1の半導体と第3の半導体にp型の
半導体、第2の半導体にn型の半導体を用いた逆の構造
でも同様な機能が得られることは明らかである。
In the embodiment shown here, the n-type semiconductor is used for the first semiconductor and the third semiconductor and the p-type semiconductor is used for the second semiconductor, but the first semiconductor and the third semiconductor are used. It is obvious that the same function can be obtained by the reverse structure using the p-type semiconductor and the n-type semiconductor as the second semiconductor.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明のトンネルトランジスタにおいて
は、大きなトンネル電流が流せるため、高速動作が可能
である。また、負性抵抗特性が現れるため、機能素子と
しても利用可能である。
In the tunnel transistor of the present invention, since a large tunnel current can flow, high speed operation is possible. Further, since the negative resistance characteristic appears, it can be used as a functional element.

【0027】また本発明のトンネルトランジスタによ
り、超高集積化と共に超高速動作および多機能動作が可
能になる。
The tunnel transistor of the present invention enables ultra-high integration and ultra-high-speed operation and multifunctional operation.

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

【図1】本発明の一実施例のトンネルトランジスタを示
す断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a tunnel transistor of one embodiment of the present invention.

【図2】従来のトンネルトランジスタの断面模式図であ
る。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a conventional tunnel transistor.

【図3】図1のトンネルトランジスタの製造方法を示す
断面模式図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the method of manufacturing the tunnel transistor of FIG.

【図4】図1のトンネルトランジスタの製造方法を示す
断面模式図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the method of manufacturing the tunnel transistor of FIG.

【図5】図1のトンネルトランジスタの製造方法を示す
断面模式図である。
5 is a schematic cross-sectional view showing the method of manufacturing the tunnel transistor of FIG.

【図6】図1のトンネルトランジスタの製造方法を示す
断面模式図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the method of manufacturing the tunnel transistor of FIG.

【図7】図1のトンネルトランジスタの製造方法を示す
断面模式図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the method of manufacturing the tunnel transistor of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 第1の半導体 3 分離層 4 第2の半導体 5 第3の半導体 6 絶縁層 7 ゲート電極 8 ドレイン電極 9 ソース電極 1 Substrate 2 First Semiconductor 3 Separation Layer 4 Second Semiconductor 5 Third Semiconductor 6 Insulating Layer 7 Gate Electrode 8 Drain Electrode 9 Source Electrode

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板の上に、一導電型を有する第1の半導
体と、低不純物濃度の半導体からなる分離層と、前記第
1の半導体と反対の導電型を有し縮退した第2の半導体
とからなる積層構造を有し、前記第1の半導体から第2
の半導体の露出表面に第1の半導体と同一導電型を有す
る縮退した第3の半導体と、前記第3の半導体よりも禁
止帯幅が広い材料からなる絶縁層と、前記絶縁層上の電
極と、前記第1の半導体と第2の半導体にそれぞれオー
ミック接合を形成する1対の電極とを有することを特徴
とするトンネルトランジスタ。
1. A first semiconductor having one conductivity type on a substrate, a separation layer made of a semiconductor having a low impurity concentration, and a degenerate second semiconductor having a conductivity type opposite to that of the first semiconductor. A laminated structure including a semiconductor, the first semiconductor to the second semiconductor
A degenerate third semiconductor having the same conductivity type as the first semiconductor on the exposed surface of the semiconductor, an insulating layer made of a material having a wider band gap than the third semiconductor, and an electrode on the insulating layer. A tunnel transistor having a pair of electrodes forming ohmic junctions in the first semiconductor and the second semiconductor, respectively.
【請求項2】基板の上に、一導電型を有する第1の半導
体と、低不純物濃度の半導体からなる分離層と、前記第
1の半導体と反対の導電型を有し縮退した第2の半導体
とからなる積層構造を有し、前記第1の半導体から第2
の半導体の露出表面に第1の半導体と同一導電型を有す
る縮退した第3の半導体と、前記第1,第2および第3
の半導体よりも禁止帯幅が広い第4の半導体と、前記第
4の半導体の層上の電極と、前記第1の半導体と第2の
半導体にそれぞれオーミック接合を形成する1対の電極
とを有することを特徴とするトンネルトランジスタ。
2. A first semiconductor having one conductivity type, a separation layer made of a semiconductor having a low impurity concentration, and a second degenerate semiconductor having a conductivity type opposite to that of the first semiconductor on a substrate. A laminated structure including a semiconductor, the first semiconductor to the second semiconductor
A degenerate third semiconductor having the same conductivity type as the first semiconductor on the exposed surface of the first semiconductor, and the first, second and third semiconductors.
A semiconductor having a forbidden band width wider than that of the first semiconductor, an electrode on the layer of the fourth semiconductor, and a pair of electrodes forming ohmic junctions with the first semiconductor and the second semiconductor, respectively. A tunnel transistor having.
【請求項3】前記基板はp- −Si、前記第1の半導体
はn+ −Si、前記分離層はn- −Si、前記第2の半
導体はp+ −Si、前記第3の半導体はn+ −Si、前
記絶縁層はSiO2 であることを特徴とする請求項1記
載のトンネルトランジスタ。
Wherein the substrate is p - -Si, the first semiconductor n + -Si, the separation layer is n - -Si, the second semiconductor p + -Si, said third semiconductor The tunnel transistor according to claim 1, wherein n + -Si and the insulating layer are SiO 2 .
【請求項4】前記基板は半絶縁性のGaAs、前記第1
の半導体はn+ −GaAs、前記分離層はn- −GaA
s、前記第2の半導体はp+ −GaAs、前記第3の半
導体はn+ −GaAs、前記絶縁層はi−Al0.6 Ga
0.4 Asであることを特徴とする請求項1記載のトンネ
ルトランジスタ。
4. The substrate is semi-insulating GaAs, the first
Is n + -GaAs, and the separation layer is n -- GaA
s, the second semiconductor is p + -GaAs, the third semiconductor is n + -GaAs, and the insulating layer is i-Al 0.6 Ga.
The tunnel transistor according to claim 1, wherein the tunnel transistor is 0.4 As.
【請求項5】基板上に、一導電型を有する第1の半導体
と、低不純物濃度の半導体からなる分離層と、前記第1
の半導体と反対の導電型を有し縮退した第2の半導体と
を積層する工程と、 前記第1の半導体と前記分離層と前記第2の半導体とを
露出させる工程と、 露出された表面に、第1の半導体と同一導電型を有する
縮退した第3の半導体と、前記第3の半導体よりも禁止
帯幅が広い材料からなる絶縁層と、前記絶縁層上の電極
とを形成する工程と、 前記第1の半導体と第2の半導体にそれぞれオーミック
接合を形成する1対の電極を形成する工程と、を含むこ
とを特徴とするトンネルトランジスタの製造方法。
5. A first semiconductor having one conductivity type, a separation layer made of a semiconductor having a low impurity concentration, and the first semiconductor on a substrate.
Stacking a degenerate second semiconductor having a conductivity type opposite to that of the semiconductor, exposing the first semiconductor, the separation layer, and the second semiconductor, and exposing the exposed surface. Forming a degenerate third semiconductor having the same conductivity type as the first semiconductor, an insulating layer made of a material having a bandgap wider than that of the third semiconductor, and an electrode on the insulating layer. And a step of forming a pair of electrodes for forming ohmic junctions on the first semiconductor and the second semiconductor, respectively.
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