JPH0737545A - 光ゲートを有するトランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

光ゲートを有するトランジスタおよびその製造方法

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JPH0737545A JP31873093A JP31873093A JPH0737545A JP H0737545 A JPH0737545 A JP H0737545A JP 31873093 A JP31873093 A JP 31873093A JP 31873093 A JP31873093 A JP 31873093A JP H0737545 A JPH0737545 A JP H0737545A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 光ゲートを有するトランジスタであって、シ
リコン基板と、シリコン基板上に析出された凹部を有す
る絶縁層と、光信号を放射して光ゲートとして機能する
光源と、絶縁層上に形成されかつ真空または大気下で互
いに分離された2つの電極であって、その1つが光信号
を受信して電子を放出する電子放出電極であり、他の1
つが電子放出電極から放出された電子を収集する電子収
集電極である電極とから構成される。 【効果】 従来の固体半導体装置に比べて、さらに高速
度の動作が可能であり、また、光ゲートから放射された
光信号の強度を変化させることによって電流量を変える
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ゲートを有するトラ
ンジスタおよびその製造方法に関し、さらに詳しくは、
真空状態または大気状態下、2つの隣接した電極間に電
界を印加するとともに臨界エネルギー以上を有する光子
(photon)を光ゲートから電極の片方に放射して、それ
から電子を放出させるトランジスタおよびその製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、固体半導体物理学の発展とともに
電子デバイスはさらに発展し、この電子デバイスにおい
ては、高速度、高集積度、高信頼性等の増大が絶えず要
求されている。
【0003】このような電子デバイスの絶えまない発展
は精密加工技術によってすでに限界に達しているため、
電子デバイスの製造において種々の障害が生じている。
【0004】特に、固体電子デバイスの製造において
は、各電子の移送(transference)が当業者に良く知ら
れた散乱現象によって決定されるため、各デバイス内を
流れる電子の移動度が、半導体デバイス、電子材料等の
電気的特性を決定する因子である重要な物理量となっ
た。トランジスタの製造にシリコン基板を用いる場合、
シリコン基板の電荷移動度が予め決定されるため、各ト
ランジスタの性能も決定される。
【0005】図4はシリコン基板を用いた従来のMOS
(金属酸化物半導体)トランジスタの構成を示す断面図
である。図中、符号5はシリコン基板を示し、2および
3はそれぞれソース領域およびドレイン領域を示し、1
は領域2と3の間にあるシリコン基板5上に形成された
ゲート電極を示す。ゲート電極1とシリコン基板5との
間には、ゲート絶縁層4が形成される。
【0006】MOSトランジスタの動作において、シリ
コン基板5は支持手段としてのみ機能し、実質的な電子
の移動はゲート電極1、およびゲート絶縁層4の下に形
成されるシリコン基板5のチャンネル領域で行われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図4に示すような従来
のトランジスタでは、固体チャンネル領域での電子の移
動度に限界があり、高速度の動作特性が得られないとい
う問題があった。
【0008】本発明は、上記した問題を解決するため、
電子の移送を真空または大気領域で行い、外部から印加
された電界によってのみ制御を行って電子の移動度を改
善する、光ゲートを有するトランジスタおよびその製造
方法を得ることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、請求項1記載の発明の光ゲートを有するトランジ
スタは、シリコン基板と、シリコン基板上に析出され、
エッチング法によって形成された凹部を有する絶縁層
と、光信号を放射して光ゲートとして機能する光源と、
絶縁層上に形成されかつ真空または大気下で互いに分離
された2つの電極であって、その1つが光信号を受信し
て電子を放出する電子放出電極であり、他の1つが電子
放出電極から放出された電子を収集する電子収集電極で
ある電極とを有してなり、上記電子放出電極が真空また
は大気下で光源の下に形成されかつ接地され、上記電子
収集電極が電源に接続され、上記電子収集電極内の電流
量が光源からの光信号の強度によって調節されることを
特徴としている。
【0010】請求項2記載の発明の光ゲートを有するト
ランジスタは、請求項1記載のトランジスタにおいて、
凹部によって分離された電極の対向端部のそれぞれが、
尖った形状を有しかつ互いに電気的に隔離されているこ
とを特徴としている。
【0011】請求項3記載の発明の光ゲートを有するト
ランジスタは、請求項1記載のトランジスタにおいて、
光源がレーザーまたはホトダイオードであることを特徴
としている。
【0012】請求項4記載の発明の光ゲートを有するト
ランジスタの製造方法は、シリコン基板上に絶縁層を形
成し、絶縁層上に電極パターンを形成して、ソース電極
である電子放出電極およびドレイン電極である電子収集
電極を形成し、電子放出電極と電子収集電極の間の絶縁
層をエッチングして、絶縁層内に凹部を形成しかつ凹部
によってソース電極とドレイン電極を空間的に隔離し、
電子放出電極の上だけに、光ゲートとして機能する光源
を形成する工程を有してなることを特徴としている。
【0013】
【作用】上記請求項1〜4の構成によれば、電子の移送
を真空状態または大気状態で行うことにより、電子の移
動度が外部から印加された電界によってのみ制御され、
それにより、高速度の動作特性が得られる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の一実施例における光ゲートを
有するトランジスタについて図1〜3を参照して説明す
る。図1に示すように、真空状態または大気状態下、電
子放出電極である第1の導電電極6が電子収集電極であ
る第2の導電電極7から空間的に隔離され、光信号放射
電極である光源8が第1の導電電極6の上に形成され
る。この構成において、臨界エネルギー以上を有する光
信号が、光源8から第1の導電電極6に対して放射され
ると、第1の導電電極の表面から電子が放出されて、第
2の導電電極7に提供される。次に、第2の導電電極7
は放出された電子を収集する。
【0015】図2(a)〜(d)は光ゲートを有するト
ランジスタの製造工程について示しており、図2(a)
に示すように、シリコン基板9の主表面上に絶縁層10
を形成する。次に、絶縁層9上に、電子放出電極11
(以下、「エミッション電極」という)および電子収集
電極12(以下、「コレクタ電極」という)によって規
定される電極パターンを形成する。これらの電極11、
12は、それぞれ、多結晶シリコン、金属類等から作成
する。
【0016】図2(c)では、電極11、12間の絶縁
層10の一部分を、当業者に良く知られたエッチング法
またはドライエッチング法によって除去し、電極11、
12は、それぞれ、その間でエッチングされた凹部によ
って形成された尖った形状を有し、電極11、12の対
向端部が凹部によって尖った形状が形成されることを意
味する。このような尖った形状とすることにより、電極
11、12は電界を電極の端部に集中させて電子流動放
出が容易になされる。また、絶縁層10においては、エ
ッチング法によって絶縁層10が除去された時に凹部が
形成され、電極11、12の対向端部は凹部によって互
いに空間的に隔離される。
【0017】図2(d)において、真空状態または大気
状態下、光源13をエミッション電極11の上に形成す
る。この光源13は光信号を放射する光ゲートとして機
能し、レーザーまたはホトダイオードのような光放出装
置から作成されて、放射された光信号を真空領域または
大気領域を通してエミッション電極11の上部表面に提
供する。
【0018】図3は光ゲートを有するトランジスタを具
備した基本回路を説明するための図であり、エミッショ
ン電極11が接地され、コレクタ電極12が駆動源であ
る電源に接続されて、所定の電界を電極11、12間に
付与する。
【0019】図3では、光信号を光ゲート13からエミ
ッション電極11に対して発信するると、光電効果の原
理によってエミッション電極11の上部表面から電子が
放出されて、コレクタ電極12に導入される。次に、エ
ミッション電極11とコレクタ電極12の間に電流が流
れる。ここで、コレクタ電極12内の電流量が決定さ
れ、放射された光信号の強度を変化させることによって
調節される。
【0020】以上、本発明の好ましい具体例について説
明したが、本発明の精神を逸脱することなく、種々の変
形および修飾を加えることができることは当業者に明ら
かであり、それらも本発明の範囲のものである。
【0021】
【発明の効果】請求項1記載の発明の光ゲートを有する
トランジスタは、以上のように、シリコン基板と、シリ
コン基板上に析出され、エッチング法によって形成され
た凹部を有する絶縁層と、光信号を放射して光ゲートと
して機能する光源と、絶縁層上に形成されかつ真空また
は大気下で互いに分離された2つの電極であって、その
1つが光信号を受信して電子を放出する電子放出電極で
あり、他の1つが電子放出電極から放出された電子を収
集する電子収集電極である電極とを有してなり、上記電
子放出電極が真空または大気下で光源の下に形成されか
つ接地され、上記電子収集電極が電源に接続され、上記
電子収集電極内の電流量が光源からの光信号の強度によ
って調節される構成である。
【0022】請求項2記載の発明の光ゲートを有するト
ランジスタは、以上のように、請求項1記載のトランジ
スタにおいて、凹部によって分離された電極の対向端部
のそれぞれが、尖った形状を有しかつ互いに電気的に隔
離されている構成である。
【0023】請求項3記載の発明の光ゲートを有するト
ランジスタは、以上のように、請求項1記載のトランジ
スタにおいて、光源がレーザーまたはホトダイオードで
ある構成である。
【0024】請求項4記載の発明の光ゲートを有するト
ランジスタの製造方法は、以上のように、シリコン基板
上に絶縁層を形成し、絶縁層上に電極パターンを形成し
て、ソース電極である電子放出電極およびドレイン電極
である電子収集電極を形成し、電子放出電極と電子収集
電極の間の絶縁層をエッチングして、絶縁層内に凹部を
形成しかつ凹部によってソース電極とドレイン電極を空
間的に隔離し、電子放出電極の上だけに、光ゲートとし
て機能する光源を形成する工程を有してなる構成であ
る。
【0025】したがって、上記構成により、トランジス
タの動作速度が光ゲートの駆動速度によって決定される
ため、高速度の動作特性を有する。真空状態または大気
状態下での電子移送路により、電子放出電極および電子
収集電極間の移動度がさらに改善されるため、従来の固
体半導体装置に比べて、さらに高速度の動作が可能とな
る。また、本発明のトランジスタは、光ゲートから放射
された光信号の強度を変化させることによって電流量を
変えることができるという効果を奏する。さらに、上記
特性を有する本発明のトランジスタを光論理回路に適用
することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトランジスタにおいて、光電効果の原
理を利用して真空または大気領域中を電子が移送される
状態を示す図である。
【図2】本発明の光ゲートを有するトランジスタの製造
工程を示す断面図である。
【図3】本発明のトランジスタが組み込まれた基本回路
を示す図である。
【図4】従来のMOSトランジスタの構成を示す断面図
である。
【符号の説明】
6 第1の導電電極(電子放出電極) 7 第2の導電電極(電子収集電極) 8・13 光源 9 シリコン基板 10 絶縁層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スン ウォン カン 大韓民国 デジョン−シ ユソン−グ シ ンスン−ドン ハヌル・アパート 108− 405 (72)発明者 ジン ヨン カン 大韓民国 デジョン−シ ユソン−グ シ ンスン−ドン ハヌル・アパート 109− 702

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリコン基板と、 シリコン基板上に析出され、エッチング法によって形成
    された凹部を有する絶縁層と、 光信号を放射して光ゲートとして機能する光源と、 絶縁層上に形成されかつ真空または大気下で互いに分離
    された2つの電極であって、その1つが光信号を受信し
    て電子を放出する電子放出電極であり、他の1つが電子
    放出電極から放出された電子を収集する電子収集電極で
    ある電極とを有してなり、 上記電子放出電極が真空または大気下で光源の下に形成
    されかつ接地され、 上記電子収集電極が電源に接続され、上記電子収集電極
    内の電流量が光源からの光信号の強度によって調節され
    ることを特徴とする光ゲートを有するトランジスタ。
  2. 【請求項2】上記凹部によって分離された電極の対向端
    部のそれぞれが尖った形状を有しかつ互いに電気的に隔
    離されることを特徴とする請求項1記載の光ゲートを有
    するトランジスタ。
  3. 【請求項3】上記光源がレーザーまたはホトダイオード
    であることを特徴とする請求項1記載の光ゲートを有す
    るトランジスタ。
  4. 【請求項4】シリコン基板上に絶縁層を形成し、 絶縁層上に電極パターンを形成して、ソース電極である
    電子放出電極およびドレイン電極である電子収集電極を
    形成し、 電子放出電極と電子収集電極の間の絶縁層をエッチング
    して、絶縁層内に凹部を形成しかつ凹部によってソース
    電極とドレイン電極を空間的に隔離し、 電子放出電極の上だけに、光ゲートとして機能する光源
    を形成する工程を有してなることを特徴とする光ゲート
    を有するトランジスタの製造方法。
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