JPH09283773A - 酸化物電子装置 - Google Patents
酸化物電子装置Info
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- JPH09283773A JPH09283773A JP8097816A JP9781696A JPH09283773A JP H09283773 A JPH09283773 A JP H09283773A JP 8097816 A JP8097816 A JP 8097816A JP 9781696 A JP9781696 A JP 9781696A JP H09283773 A JPH09283773 A JP H09283773A
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- oxide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明では、極めて簡単な手段に依って、酸
化物半導体と中間層との電子親和力、即ち、接触面に於
ける空乏層に起因するバリヤ高さに依っては動作電圧が
決定されない構造を実現し、動作電圧の低減を図ろうと
する。 【解決手段】 電極３とコンタクトする為の中間層２が
積層形成された酸化物半導体１と、酸化物半導体１及び
中間層２の積層界面側の酸化物半導体１表面近傍にデル
タ・ドーピング法で形成された不純物層５とを備える。
化物半導体と中間層との電子親和力、即ち、接触面に於
ける空乏層に起因するバリヤ高さに依っては動作電圧が
決定されない構造を実現し、動作電圧の低減を図ろうと
する。 【解決手段】 電極３とコンタクトする為の中間層２が
積層形成された酸化物半導体１と、酸化物半導体１及び
中間層２の積層界面側の酸化物半導体１表面近傍にデル
タ・ドーピング法で形成された不純物層５とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動作電圧を低減さ
せることを可能にした酸化物ダイオードや誘電体ベース
・トランジスタなどの酸化物電子装置に関する。
せることを可能にした酸化物ダイオードや誘電体ベース
・トランジスタなどの酸化物電子装置に関する。
【０００２】現在、酸化物超伝導体をはじめ、様々な機
能性酸化物を用いたエレクトロニクスが展開されようと
している。
能性酸化物を用いたエレクトロニクスが展開されようと
している。
【０００３】この分野は、今までは、エレクトロニクス
の中心的存在であるＳｉでは実現困難な種々なエレクト
ロニクス分野を開拓できる可能性があるので、その中心
的存在となるべく、様々な素子が提案されている。
の中心的存在であるＳｉでは実現困難な種々なエレクト
ロニクス分野を開拓できる可能性があるので、その中心
的存在となるべく、様々な素子が提案されている。
【０００４】そのような素子として、酸化物ダイオード
や誘電体ベース・トランジスタが挙げられているのであ
るが、実用化する為には、更に性能を向上させなければ
ならず、本発明は、それに応える手段の一つを提供して
いる。
や誘電体ベース・トランジスタが挙げられているのであ
るが、実用化する為には、更に性能を向上させなければ
ならず、本発明は、それに応える手段の一つを提供して
いる。
【０００５】
【従来の技術】図８は従来の技術を解説する為の酸化物
ダイオードを表す要部説明図である。
ダイオードを表す要部説明図である。
【０００６】図に於いて、（Ａ）は要部切断側面、
（Ｂ）はエネルギ・バンド・ダイヤグラム、１は酸化物
半導体、２は中間層、３は陰極側電極、４は陽極側電極
をそれぞれ示している。
（Ｂ）はエネルギ・バンド・ダイヤグラム、１は酸化物
半導体、２は中間層、３は陰極側電極、４は陽極側電極
をそれぞれ示している。
【０００７】エネルギ・バンド・ダイヤグラム（Ｂ）か
ら明らかなように、酸化物半導体１に於ける中間層２と
の界面近傍には空乏層が生成され、その空乏層に起因す
るバリヤ高さが酸化物ダイオードの動作電圧を決定して
いる。
ら明らかなように、酸化物半導体１に於ける中間層２と
の界面近傍には空乏層が生成され、その空乏層に起因す
るバリヤ高さが酸化物ダイオードの動作電圧を決定して
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記した酸化物半導体
１と中間層２との界面に生成される空乏層に起因するバ
リヤの高さは、酸化物半導体１と中間層２との電子親和
力に依って決まり、従って、酸化物ダイオードの動作電
圧は中間層２に依存していると考えて良い。
１と中間層２との界面に生成される空乏層に起因するバ
リヤの高さは、酸化物半導体１と中間層２との電子親和
力に依って決まり、従って、酸化物ダイオードの動作電
圧は中間層２に依存していると考えて良い。
【０００９】このようなバリヤ高さの影響で、酸化物ダ
イオードの動作電圧を２〔Ｖ〕以下とし、大きな電流を
得ることは困難である。尚、ここで説明した酸化物ダイ
オードに関する問題は、誘電体ベース・トランジスタに
おいても、全く同様に発生する問題である。
イオードの動作電圧を２〔Ｖ〕以下とし、大きな電流を
得ることは困難である。尚、ここで説明した酸化物ダイ
オードに関する問題は、誘電体ベース・トランジスタに
おいても、全く同様に発生する問題である。
【００１０】本発明では、極めて簡単な手段に依って、
酸化物半導体と中間層との電子親和力、即ち、接触面に
於ける空乏層に起因するバリヤ高さに依っては動作電圧
が決定されない構造を実現し、動作電圧の低減を図ろう
とする。
酸化物半導体と中間層との電子親和力、即ち、接触面に
於ける空乏層に起因するバリヤ高さに依っては動作電圧
が決定されない構造を実現し、動作電圧の低減を図ろう
とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理を解
説する為の酸化物ダイオードを表す要部説明図であっ
て、図８に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか
或いは同じ意味を持つものとする。
説する為の酸化物ダイオードを表す要部説明図であっ
て、図８に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか
或いは同じ意味を持つものとする。
【００１２】図に於いて、（Ａ）は要部切断側面、
（Ｂ）はエネルギ・バンド・ダイヤグラム、５はデルタ
・ドーピング法に依って形成された不純物層を示しい
る。
（Ｂ）はエネルギ・バンド・ダイヤグラム、５はデルタ
・ドーピング法に依って形成された不純物層を示しい
る。
【００１３】図から判るように、本発明では、酸化物半
導体１と中間層２との界面に於ける酸化物半導体１側に
デルタ・ドーピング法に依って不純物層５を形成する点
が従来の技術と相違している。
導体１と中間層２との界面に於ける酸化物半導体１側に
デルタ・ドーピング法に依って不純物層５を形成する点
が従来の技術と相違している。
【００１４】このようにすると、エネルギ・バンド・ダ
イヤグラム（Ｂ）から明らかなように、界面に於ける空
乏層に起因するバリヤ高さは変わりないのであるが、酸
化物ダイオードの動作電圧を決定する空乏層は酸化物半
導体１の内部に在って、デルタ・ドーピング法に依って
形成された不純物層５の影響で、そのバリヤ高さは低減
されている。
イヤグラム（Ｂ）から明らかなように、界面に於ける空
乏層に起因するバリヤ高さは変わりないのであるが、酸
化物ダイオードの動作電圧を決定する空乏層は酸化物半
導体１の内部に在って、デルタ・ドーピング法に依って
形成された不純物層５の影響で、そのバリヤ高さは低減
されている。
【００１５】前記酸化物ダイオードに於いて、酸化物半
導体１と中間層２との界面に於ける空乏層に起因するバ
リヤ高さが高くても、その空乏層は極めて薄いので、キ
ャリヤは全てトンネリングしてしまうので問題は起こら
ない。
導体１と中間層２との界面に於ける空乏層に起因するバ
リヤ高さが高くても、その空乏層は極めて薄いので、キ
ャリヤは全てトンネリングしてしまうので問題は起こら
ない。
【００１６】前記したところから、本発明に依る酸化物
電子装置に於いては、 （１）電極（例えば電極３）とコンタクトする為の中間
層（例えば中間層２）が積層形成された酸化物半導体
（例えば酸化物半導体１）と、該酸化物半導体及び該中
間層の積層界面側の酸化物半導体表面近傍にデルタ・ド
ーピング法で形成された不純物層（例えば不純物層５）
とを備えてなることを特徴とするか、或いは、
電子装置に於いては、 （１）電極（例えば電極３）とコンタクトする為の中間
層（例えば中間層２）が積層形成された酸化物半導体
（例えば酸化物半導体１）と、該酸化物半導体及び該中
間層の積層界面側の酸化物半導体表面近傍にデルタ・ド
ーピング法で形成された不純物層（例えば不純物層５）
とを備えてなることを特徴とするか、或いは、
【００１７】（２）一方の表面近傍にデルタ・ドーピン
グ法で形成された不純物層（例えば不純物層１５）をも
つ酸化物半導体（例えば酸化物半導体１１）と、該酸化
物半導体に於ける該一方の表面に形成された中間層（例
えば中間層１２）と、該中間層表面及び該酸化物半導体
に於ける他方の表面にそれぞれ形成された電極（例えば
電極１３及び１４）とを備えてダイオード構造をなすこ
とを特徴とするか、或いは、
グ法で形成された不純物層（例えば不純物層１５）をも
つ酸化物半導体（例えば酸化物半導体１１）と、該酸化
物半導体に於ける該一方の表面に形成された中間層（例
えば中間層１２）と、該中間層表面及び該酸化物半導体
に於ける他方の表面にそれぞれ形成された電極（例えば
電極１３及び１４）とを備えてダイオード構造をなすこ
とを特徴とするか、或いは、
【００１８】（３）表裏両面近傍にデルタ・ドーピング
法で形成された不純物層（例えば不純物層４６Ａ及び４
６Ｂ）をもつ酸化物半導体（例えば酸化物半導体４１）
と、該酸化物半導体に於ける該表裏両面に形成された中
間層（例えば中間層４２Ａ及び４２Ｂ）と、該中間層表
面にそれぞれ形成された電極（例えばエミッタ電極４３
及びコレクタ電極４４）及び該酸化物半導体にコンタク
トした電極（例えばベース電極４５）とを備えてトラン
ジスタ構造をなすことを特徴とする。
法で形成された不純物層（例えば不純物層４６Ａ及び４
６Ｂ）をもつ酸化物半導体（例えば酸化物半導体４１）
と、該酸化物半導体に於ける該表裏両面に形成された中
間層（例えば中間層４２Ａ及び４２Ｂ）と、該中間層表
面にそれぞれ形成された電極（例えばエミッタ電極４３
及びコレクタ電極４４）及び該酸化物半導体にコンタク
トした電極（例えばベース電極４５）とを備えてトラン
ジスタ構造をなすことを特徴とする。
【００１９】前記手段を採ることに依り、動作電圧を低
減した酸化物ダイオードや誘電体ベース・トランジスタ
などの酸化物電子装置を実現することができ、機能性酸
化物エレクトロニクス分野、或いは、酸化物超伝導エレ
クトロニクス分野を開拓する為の優れた基本素子を得る
ことができる。
減した酸化物ダイオードや誘電体ベース・トランジスタ
などの酸化物電子装置を実現することができ、機能性酸
化物エレクトロニクス分野、或いは、酸化物超伝導エレ
クトロニクス分野を開拓する為の優れた基本素子を得る
ことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図２は本発明に於ける実施の形態
例を説明する為の酸化物ダイオードを表す要部切断側面
図である。
例を説明する為の酸化物ダイオードを表す要部切断側面
図である。
【００２１】図に於いて、１１は酸化物半導体、１２は
中間層、１３は陰極側電極、１４は陽極側電極、１５並
びに１６はデルタ・ドーピング法に依って形成された不
純物層、１１Ａは中間層１２と不純物層１５或いは１６
との間に在る酸化物半導体層をそれぞれ示している。
中間層、１３は陰極側電極、１４は陽極側電極、１５並
びに１６はデルタ・ドーピング法に依って形成された不
純物層、１１Ａは中間層１２と不純物層１５或いは１６
との間に在る酸化物半導体層をそれぞれ示している。
【００２２】前記各部分について、主要なデータを例示
すると次の通りである。
すると次の通りである。
【００２３】（Ａ）の場合 ○ 酸化物半導体１１ 材料：ＮｂドープＳｒＴｉＯ3 Ｎｂ含有量：０．０５〔重量％〕
【００２４】○ 酸化物半導体層１１Ａ 材料：ＳｒＴｉＯ3 厚さ：５０〔Å〕
【００２５】○ 中間層１２ 材料：ＳｎＯ2 厚さ：５０〔Å〕
【００２６】○ 陰極側電極１３及び陽極側電極１４ 材料：Ａｕ
【００２７】○ 不純物層１５ 材料：Ｌａを拡散して得られる（Ｌａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 厚さ：２５〔Å〕
【００２８】（Ｂ）の場合 不純物層１６の他は全て（Ａ）と同じ
【００２９】○ 不純物層１６ 材料：ＬａＴｉＯ3 を拡散して得られる（Ｌａ，Ｓｒ）
ＴｉＯ3 厚さ：２５〔Å〕
ＴｉＯ3 厚さ：２５〔Å〕
【００３０】一般に、酸化物は伝導帯に於けるポテンシ
ャルが高く、ダイオードを構成しても、動作電圧が高い
旨の欠点がある。然しながら、図２に於ける（Ａ）につ
いて説明した酸化物ダイオードは、動作電圧が低く、電
流密度を高めることが可能であり、又、Ｌａの活性率や
ドーピング量を制御することで動作電圧も制御すること
ができる。
ャルが高く、ダイオードを構成しても、動作電圧が高い
旨の欠点がある。然しながら、図２に於ける（Ａ）につ
いて説明した酸化物ダイオードは、動作電圧が低く、電
流密度を高めることが可能であり、又、Ｌａの活性率や
ドーピング量を制御することで動作電圧も制御すること
ができる。
【００３１】また、図２に於ける（Ｂ）について説明し
た酸化物ダイオードの利点は、デルタ・ドーピングにＬ
ａＴｉＯ3 を用いているので、酸化物半導体であるＳｒ
ＴｉＯ3 とは結晶整合が良好であって、ＳｒＴｉＯ3 の
再成長は容易である。尚、不純物層１６の厚さは２５
〔Å〕〜５０〔Å〕の範囲で選択して良い。
た酸化物ダイオードの利点は、デルタ・ドーピングにＬ
ａＴｉＯ3 を用いているので、酸化物半導体であるＳｒ
ＴｉＯ3 とは結晶整合が良好であって、ＳｒＴｉＯ3 の
再成長は容易である。尚、不純物層１６の厚さは２５
〔Å〕〜５０〔Å〕の範囲で選択して良い。
【００３２】図３は本発明に於ける他の実施の形態例を
説明する為の酸化物ダイオードを表す要部切断側面図で
あり、図２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表す
か或いは同じ意味を持つものとする。
説明する為の酸化物ダイオードを表す要部切断側面図で
あり、図２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表す
か或いは同じ意味を持つものとする。
【００３３】図に於いて、２１は酸化物半導体、２２は
中間層、２３は陰極側電極、２４は陽極側電極、２５並
びに２６はデルタ・ドーピング法に依って形成された不
純物層、２１Ａは中間層２２と不純物層２５或いは２６
との間に在る酸化物半導体層をそれぞれ示している。
中間層、２３は陰極側電極、２４は陽極側電極、２５並
びに２６はデルタ・ドーピング法に依って形成された不
純物層、２１Ａは中間層２２と不純物層２５或いは２６
との間に在る酸化物半導体層をそれぞれ示している。
【００３４】前記各部分について、主要なデータを例示
すると次の通りである。
すると次の通りである。
【００３５】（Ａ）の場合 ○ 酸化物半導体２１ 材料：ＮｂドープＳｒＴｉＯ3 Ｎｂ含有量：０．０５〔重量％〕
【００３６】○ 酸化物半導体層２１Ａ 材料：ＳｒＴｉＯ3 厚さ：５０〔Å〕
【００３７】○ 中間層２２ 材料：Ｉｎ2 Ｏ3 厚さ：５０〔Å〕
【００３８】○ 陰極側電極２３及び陽極側電極２４ 材料：ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）
【００３９】○ 不純物層２５ 材料：ＬａＴｉＯ3 を拡散して得られる（Ｌａ，Ｓｒ）
ＴｉＯ3 厚さ：２５〔Å〕
ＴｉＯ3 厚さ：２５〔Å〕
【００４０】（Ｂ）の場合 陰極側電極２６及び陽極側電極２７の他は全て（Ａ）に
同じ
同じ
【００４１】○ 陰極側電極２６及び陽極側電極２７ 材料：ＹＢＣＯ
【００４２】図３に於ける（Ａ）について説明した酸化
物ダイオードの利点は、中間層２２の材料にＩｎ2 Ｏ3
を用いているので、ＩＴＯなどの透明な電極やＹＢＣＯ
超伝導体からなる電極を用いるのに適している。
物ダイオードの利点は、中間層２２の材料にＩｎ2 Ｏ3
を用いているので、ＩＴＯなどの透明な電極やＹＢＣＯ
超伝導体からなる電極を用いるのに適している。
【００４３】また、図３に於ける（Ｂ）について説明し
た酸化物ダイオードの利点は、図２に於ける（Ａ）につ
いて説明した酸化物ダイオードの利点と同じである。
た酸化物ダイオードの利点は、図２に於ける（Ａ）につ
いて説明した酸化物ダイオードの利点と同じである。
【００４４】図４は本発明に於ける他の実施の形態例を
説明する為の酸化物ダイオードを表す要部切断側面図で
あり、図２及び図３に於いて用いた記号と同記号は同部
分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
説明する為の酸化物ダイオードを表す要部切断側面図で
あり、図２及び図３に於いて用いた記号と同記号は同部
分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００４５】図に於いて、３１，３２，３３は酸化物半
導体、３４は中間層、３５は陰極側電極、３６は陽極側
電極、３７並びに３８はデルタ・ドーピング法に依って
形成された不純物層、３１Ａは中間層３４と不純物層３
７との間に在る酸化物半導体層、３２Ａは中間層３４と
不純物層３８との間に在る酸化物半導体層、３３Ａは中
間層３４と不純物層３７との間に在る酸化物半導体層を
それぞれ示している。
導体、３４は中間層、３５は陰極側電極、３６は陽極側
電極、３７並びに３８はデルタ・ドーピング法に依って
形成された不純物層、３１Ａは中間層３４と不純物層３
７との間に在る酸化物半導体層、３２Ａは中間層３４と
不純物層３８との間に在る酸化物半導体層、３３Ａは中
間層３４と不純物層３７との間に在る酸化物半導体層を
それぞれ示している。
【００４６】前記各部分について、主要なデータを例示
すると次の通りである。 （Ａ）の場合 ○ 酸化物半導体３１ 材料：ＬａドープＳｒＴｉＯ3 Ｌａ拡散濃度：面密度にして１×１０15〜１０16〔原子
個〕
すると次の通りである。 （Ａ）の場合 ○ 酸化物半導体３１ 材料：ＬａドープＳｒＴｉＯ3 Ｌａ拡散濃度：面密度にして１×１０15〜１０16〔原子
個〕
【００４７】○ 酸化物半導体層３１Ａ 材料：ＳｒＴｉＯ3 厚さ：５０〔Å〕
【００４８】○ 中間層３４ 材料：ＺｎＯ 厚さ：５０〔Å〕
【００４９】○ 陰極側電極３５及び陽極側電極３６ 材料：（ＺｎＡｌ）Ｏ
【００５０】○ 不純物層３７ 材料：ＬａＴｉＯ3 を拡散して得られる（Ｌａ，Ｓｒ）
ＴｉＯ3 厚さ：２５〔Å〕
ＴｉＯ3 厚さ：２５〔Å〕
【００５１】（Ｂ）の場合 酸化物半導体３２、酸化物半導体層３２Ａ、不純物層３
８の他は全て（Ａ）に同じ
８の他は全て（Ａ）に同じ
【００５２】○ 酸化物半導体３２ 材料：ＮｂドープＳｒＴｉＯ3 Ｎｂ含有量：０．０５〔重量％〕
【００５３】○ 酸化物半導体層３２Ａ 材料：ＮｂドープＳｒＴｉＯ3 Ｎｂ含有量：０．０５〔重量％〕
【００５４】○不純物拡散層３８ 材料：ＬａＴｉＯ3 を拡散して得られる（Ｌａ，Ｓｒ）
ＴｉＯ3 厚さ：５０〔Å〕
ＴｉＯ3 厚さ：５０〔Å〕
【００５５】（Ｃ）の場合 酸化物半導体３３、酸化物半導体層３３Ａの他は全て
（Ａ）或いは（Ｂ）に同じ
（Ａ）或いは（Ｂ）に同じ
【００５６】○ 酸化物半導体３３ 材料：Ｎｂドープ（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 Ｎｂ含有量：０．０５〔重量％〕
【００５７】○ 酸化物半導体層３３Ａ 材料：ＬａＴｉＯ3 を拡散して得られる（Ｌａ，Ｓｒ）
ＴｉＯ3 厚さ：２５〔Å〕
ＴｉＯ3 厚さ：２５〔Å〕
【００５８】図４に於ける（Ａ）について説明した酸化
物ダイオードの利点は、酸化物半導体３１の材料にＬａ
をドーピングしたＳｒＴｉＯ3 を用いたことであり、Ｌ
ａは高いキャリヤ生成効率をもつことが知られている。
物ダイオードの利点は、酸化物半導体３１の材料にＬａ
をドーピングしたＳｒＴｉＯ3 を用いたことであり、Ｌ
ａは高いキャリヤ生成効率をもつことが知られている。
【００５９】図４に於ける（Ｂ）について説明した酸化
物ダイオードの利点は、酸化物半導体３２の材料にＮｂ
をドーピングしたＳｒＴｉＯ3 を用いたことであり、そ
の理由は単結晶を入手し易いことにある。
物ダイオードの利点は、酸化物半導体３２の材料にＮｂ
をドーピングしたＳｒＴｉＯ3 を用いたことであり、そ
の理由は単結晶を入手し易いことにある。
【００６０】図４に於ける（Ｃ）について説明した酸化
物ダイオードの利点は、酸化物半導体３３の母体材料に
（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 を用いたことである。一般に、
ダイオード特性、即ち、整流性を向上するには、酸化物
半導体材料の誘電率が大きいことは重要な因子になって
いて、単純なＳｒＴｉＯ3 を用いる場合に比較して、
（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 は室温で高い誘電率をもってい
るので、ダイオード特性を向上することができる。
物ダイオードの利点は、酸化物半導体３３の母体材料に
（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 を用いたことである。一般に、
ダイオード特性、即ち、整流性を向上するには、酸化物
半導体材料の誘電率が大きいことは重要な因子になって
いて、単純なＳｒＴｉＯ3 を用いる場合に比較して、
（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 は室温で高い誘電率をもってい
るので、ダイオード特性を向上することができる。
【００６１】前記説明した各実施の形態は、何れも酸化
物ダイオードの改善に関するものであるが、ダイオード
が実現できれば、当然、トランジスタも実現することが
できるものであり、次に、誘電体ベース・トランジスタ
について説明する。
物ダイオードの改善に関するものであるが、ダイオード
が実現できれば、当然、トランジスタも実現することが
できるものであり、次に、誘電体ベース・トランジスタ
について説明する。
【００６２】図５は本発明に於ける他の実施の形態例を
説明する為の誘電体ベース・トランジスタを表す要部説
明図である。
説明する為の誘電体ベース・トランジスタを表す要部説
明図である。
【００６３】図に於いて、（Ａ）は要部切断側面、
（Ｂ）はエネルギ・バンド・ダイヤグラム、４１は誘電
体ベース層、４１Ａ及び４１Ｂは誘電体層、４２Ａ及び
４２Ｂは中間層、４３はエミッタ電極、４４はコレクタ
電極、４５はベース電極、４６Ａ及び４６Ｂはデルタ・
ドーピング法に依って形成された不純物層をそれぞれ示
している。
（Ｂ）はエネルギ・バンド・ダイヤグラム、４１は誘電
体ベース層、４１Ａ及び４１Ｂは誘電体層、４２Ａ及び
４２Ｂは中間層、４３はエミッタ電極、４４はコレクタ
電極、４５はベース電極、４６Ａ及び４６Ｂはデルタ・
ドーピング法に依って形成された不純物層をそれぞれ示
している。
【００６４】前記各部分について、主要なデータを例示
すると次の通りである。 ○ 誘電体ベース層４１ 材料：ＳｒＴｉＯ3
すると次の通りである。 ○ 誘電体ベース層４１ 材料：ＳｒＴｉＯ3
【００６５】○ 誘電体層４１Ａ及び４１Ｂ 材料：ＳｒＴｉＯ3 厚さ：５０〔Å〕
【００６６】○ 中間層４２Ａ及び４２Ｂ 材料：Ｉｎ2 Ｏ3 厚さ：５０〔Å〕
【００６７】○ エミッタ電極４３及びコレクタ電極４
４ 材料：ＹＢＣＯ
４ 材料：ＹＢＣＯ
【００６８】○ ベース電極４５ 材料：ＹＢＣＯ
【００６９】○ 不純物層４６Ａ及び４６Ｂ 材料：ＬａＴｉＯ3 を拡散して得られる（Ｌａ，Ｓｒ）
ＴｉＯ3 厚さ：２５〔Å〕
ＴｉＯ3 厚さ：２５〔Å〕
【００７０】この誘電体ベース・トランジスタの利点
は、勿論、動作電圧を低減できることであって、（Ｂ）
のエネルギ・バンド・ダイヤグラムから明らかなよう
に、エミッタ側にもコレクタ側にも、不純物層４６Ａ或
いは４６Ｂの存在に起因するポテンシャル・バリヤの落
ち込みが見られ、中間層４２Ａと不純物層４６Ａとの
間、或いは、中間層４２Ｂと不純物層４６Ｂとの間に生
成される空乏層に依るバリヤ高さは高いのであるが、実
質的な動作電圧は低下することが明らかである。尚、キ
ャリヤは、各界面に於ける高いバリヤをトンネリングで
通過することは云うまでもない。
は、勿論、動作電圧を低減できることであって、（Ｂ）
のエネルギ・バンド・ダイヤグラムから明らかなよう
に、エミッタ側にもコレクタ側にも、不純物層４６Ａ或
いは４６Ｂの存在に起因するポテンシャル・バリヤの落
ち込みが見られ、中間層４２Ａと不純物層４６Ａとの
間、或いは、中間層４２Ｂと不純物層４６Ｂとの間に生
成される空乏層に依るバリヤ高さは高いのであるが、実
質的な動作電圧は低下することが明らかである。尚、キ
ャリヤは、各界面に於ける高いバリヤをトンネリングで
通過することは云うまでもない。
【００７１】図６は図３の（Ｂ）で説明した酸化物ダイ
オードに関する実験結果である電圧−電流特性を従来の
酸化物ダイオードに関する実験結果である電圧−電流特
性と対比して説明する為の図である。
オードに関する実験結果である電圧−電流特性を従来の
酸化物ダイオードに関する実験結果である電圧−電流特
性と対比して説明する為の図である。
【００７２】図に於いて、（Ａ）は本発明の酸化物ダイ
オードに関するエネルギ・バンド・ダイヤグラム、
（Ｂ）は従来の酸化物ダイオードに関するエネルギ・バ
ンド・ダイヤグラム、（Ｃ）は電圧−電流特性を表す線
図である。
オードに関するエネルギ・バンド・ダイヤグラム、
（Ｂ）は従来の酸化物ダイオードに関するエネルギ・バ
ンド・ダイヤグラム、（Ｃ）は電圧−電流特性を表す線
図である。
【００７３】ここに挙げた従来の酸化物ダイオードの構
造は、図８に見られるものと同様であり、具体的には、 ○ 酸化物半導体１ 材料：ＮｂドープＳｒＴｉＯ3 Ｎｂ含有量：０．０５〔重量％〕
造は、図８に見られるものと同様であり、具体的には、 ○ 酸化物半導体１ 材料：ＮｂドープＳｒＴｉＯ3 Ｎｂ含有量：０．０５〔重量％〕
【００７４】○ 中間層２ 材料：Ｉｎ2 Ｏ3 厚さ：１００〔Å〕
【００７５】○ 陰極側電極３及び陽極側電極６ 材料：ＹＢＣＯ である。
【００７６】○ 不純物層３７ 材料：ＬａＴｉＯ3 を拡散して得られる（Ｌａ，Ｓｒ）
ＴｉＯ3 厚さ：２５〔Å〕
ＴｉＯ3 厚さ：２５〔Å〕
【００７７】図６の線図（Ｃ）に於いて、横軸には電圧
を、縦軸には電流をそれぞれ採ってあり、破線が本発明
に依る酸化物ダイオードの特性線を、また、実線が従来
の酸化物ダイオードの特性線をそれぞれ表している。
を、縦軸には電流をそれぞれ採ってあり、破線が本発明
に依る酸化物ダイオードの特性線を、また、実線が従来
の酸化物ダイオードの特性線をそれぞれ表している。
【００７８】線図（Ｃ）から明らかなように、本発明に
依る酸化物ダイオードは、動作電圧が低く、また、良好
な整流性をもつことが看取されよう。
依る酸化物ダイオードは、動作電圧が低く、また、良好
な整流性をもつことが看取されよう。
【００７９】図７は図５について説明した誘電体ベース
・トランジスタに関する実験結果であるコレクタ電圧−
コレクタ電流特性を説明する為の線図である。
・トランジスタに関する実験結果であるコレクタ電圧−
コレクタ電流特性を説明する為の線図である。
【００８０】図に於いて、横軸にはコレクタ電圧を、縦
軸にはコレクタ電流をそれぞれ採ってあり、「ドーピン
グ有り」と表示してあるものが本発明に依る誘電体ベー
ス・トランジスタに関する測定値、「ドーピング無し」
と表示してあるものが従来の技術に依る誘電体ベース・
トランジスタに関する測定値をそれぞれ示している。
軸にはコレクタ電流をそれぞれ採ってあり、「ドーピン
グ有り」と表示してあるものが本発明に依る誘電体ベー
ス・トランジスタに関する測定値、「ドーピング無し」
と表示してあるものが従来の技術に依る誘電体ベース・
トランジスタに関する測定値をそれぞれ示している。
【００８１】この測定は、ベース電圧を２〔Ｖ〕ステッ
プで、０〔Ｖ〕〜１０〔Ｖ〕まで変化させて行ったもの
であり、また、測定時に於けるトランジスタの温度は
４．２〔Ｋ〕であった。
プで、０〔Ｖ〕〜１０〔Ｖ〕まで変化させて行ったもの
であり、また、測定時に於けるトランジスタの温度は
４．２〔Ｋ〕であった。
【００８２】図から判るように、デルタ・ドーピングを
行って不純物層を形成した本発明に依る誘電体ベース・
トランジスタは、デルタ・ドーピングを行わない、即
ち、不純物層がない従来の誘電体ベース・トランジスタ
に比較し、１桁分も少ない電圧で動作することが看取さ
れよう。
行って不純物層を形成した本発明に依る誘電体ベース・
トランジスタは、デルタ・ドーピングを行わない、即
ち、不純物層がない従来の誘電体ベース・トランジスタ
に比較し、１桁分も少ない電圧で動作することが看取さ
れよう。
【００８３】
【発明の効果】本発明に依る酸化物電子装置に於いて
は、電極とコンタクトする為の中間層が積層形成された
酸化物半導体と、酸化物半導体及び中間層の積層界面側
の酸化物半導体表面近傍にデルタ・ドーピング法で形成
された不純物層とを備える。
は、電極とコンタクトする為の中間層が積層形成された
酸化物半導体と、酸化物半導体及び中間層の積層界面側
の酸化物半導体表面近傍にデルタ・ドーピング法で形成
された不純物層とを備える。
【００８４】前記構成を採ることに依り、動作電圧を低
減した酸化物ダイオードや誘電体ベース・トランジスタ
などの酸化物電子装置を実現することができ、機能性酸
化物エレクトロニクス分野、或いは、酸化物超伝導エレ
クトロニクス分野を開拓する為の優れた基本素子を得る
ことができる。
減した酸化物ダイオードや誘電体ベース・トランジスタ
などの酸化物電子装置を実現することができ、機能性酸
化物エレクトロニクス分野、或いは、酸化物超伝導エレ
クトロニクス分野を開拓する為の優れた基本素子を得る
ことができる。
【図１】本発明の原理を解説する為の酸化物ダイオード
を表す要部説明図である。
を表す要部説明図である。
【図２】本発明に於ける実施の形態例を説明する為の酸
化物ダイオードを表す要部切断側面図である。
化物ダイオードを表す要部切断側面図である。
【図３】本発明に於ける他の実施の形態例を説明する為
の酸化物ダイオードを表す要部切断側面図である。
の酸化物ダイオードを表す要部切断側面図である。
【図４】本発明に於ける他の実施の形態例を説明する為
の酸化物ダイオードを表す要部切断側面図である。
の酸化物ダイオードを表す要部切断側面図である。
【図５】本発明に於ける他の実施の形態例を説明する為
の誘電体ベース・トランジスタを表す要部説明図であ
る。
の誘電体ベース・トランジスタを表す要部説明図であ
る。
【図６】図３の（Ｂ）で説明した酸化物ダイオードに関
する実験結果である電圧−電流特性を従来の酸化物ダイ
オードに関する実験結果である電圧−電流特性と対比し
て説明する為の図である。
する実験結果である電圧−電流特性を従来の酸化物ダイ
オードに関する実験結果である電圧−電流特性と対比し
て説明する為の図である。
【図７】図５について説明した誘電体ベース・トランジ
スタに関する実験結果であるコレクタ電圧−コレクタ電
流特性を説明する為の線図である。
スタに関する実験結果であるコレクタ電圧−コレクタ電
流特性を説明する為の線図である。
【図８】従来の技術を解説する為の酸化物ダイオードを
表す要部説明図である。
表す要部説明図である。
１ 酸化物半導体 ２ 中間層 ３ 陰極側電極 ４ 陽極側電極 ５ デルタ・ドーピング法に依って形成された不純物層 ４１ 誘電体ベース層 ４１Ａ及び４１Ｂ 誘電体層 ４２Ａ及び４２Ｂ 中間層 ４３ エミッタ電極 ４４ コレクタ電極 ４５ ベース電極 ４６Ａ及び４６Ｂ デルタ・ドーピング法に依って形成
された不純物層
された不純物層
Claims (3)
- 【請求項１】電極とコンタクトする為の中間層が積層形
成された酸化物半導体と、 該酸化物半導体及び該中間層の積層界面側の酸化物半導
体表面近傍にデルタ・ドーピング法で形成された不純物
層とを備えてなることを特徴とする酸化物電子装置。 - 【請求項２】一方の表面近傍にデルタ・ドーピング法で
形成された不純物層をもつ酸化物半導体と、 該酸化物半導体に於ける該一方の表面に形成された中間
層と、 該中間層表面及び該酸化物半導体に於ける他方の表面に
それぞれ形成された電極とを備えてなることを特徴とす
るダイオード構造の酸化物電子装置。 - 【請求項３】表裏両面近傍にデルタ・ドーピング法で形
成された不純物層をもつ酸化物半導体と、該酸化物半導
体に於ける該表裏両面に形成された中間層と、 該中間層表面にそれぞれ形成された電極及び該酸化物半
導体にコンタクトした電極とを備えてなることを特徴と
するトランジスタ構造の酸化物電子装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09781696A JP4022783B2 (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 酸化物電子装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09781696A JP4022783B2 (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 酸化物電子装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09283773A true JPH09283773A (ja) | 1997-10-31 |
| JP4022783B2 JP4022783B2 (ja) | 2007-12-19 |
Family
ID=14202277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09781696A Expired - Fee Related JP4022783B2 (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 酸化物電子装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4022783B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006140489A (ja) * | 2004-11-10 | 2006-06-01 | Samsung Electronics Co Ltd | 一つの抵抗体及び一つのダイオードを有する不揮発性メモリ素子及び不揮発性メモリ素子アレイ |
| JP2008010836A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Samsung Electronics Co Ltd | ｎ＋界面層を備えた可変抵抗ランダムアクセスメモリ素子 |
| JP2009016875A (ja) * | 2001-07-23 | 2009-01-22 | Cree Inc | 低順電圧で低逆電流の動作特性を有する窒化ガリウムベースのダイオード |
| JP2010040972A (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-18 | Chikao Kimura | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2010097203A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 表示装置 |
| JP2010113346A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-05-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 表示装置 |
-
1996
- 1996-04-19 JP JP09781696A patent/JP4022783B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009016875A (ja) * | 2001-07-23 | 2009-01-22 | Cree Inc | 低順電圧で低逆電流の動作特性を有する窒化ガリウムベースのダイオード |
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| US9048320B2 (en) | 2008-09-19 | 2015-06-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device including oxide semiconductor layer |
| JP2010097203A (ja) * | 2008-09-19 | 2010-04-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 表示装置 |
| US10229904B2 (en) | 2008-09-19 | 2019-03-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device including oxide semiconductor layer |
| US10756080B2 (en) | 2008-09-19 | 2020-08-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device including protection circuit |
| JP2010113346A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-05-20 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 表示装置 |
| US9130067B2 (en) | 2008-10-08 | 2015-09-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
| US9703157B2 (en) | 2008-10-08 | 2017-07-11 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
| US9915843B2 (en) | 2008-10-08 | 2018-03-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device with pixel including capacitor |
| US10254607B2 (en) | 2008-10-08 | 2019-04-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4022783B2 (ja) | 2007-12-19 |
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