JPH0945915A - Semiconductor device - Google Patents
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- JPH0945915A JPH0945915A JP19648395A JP19648395A JPH0945915A JP H0945915 A JPH0945915 A JP H0945915A JP 19648395 A JP19648395 A JP 19648395A JP 19648395 A JP19648395 A JP 19648395A JP H0945915 A JPH0945915 A JP H0945915A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、単一電子トンネ
ル、サブバンド間トンネル等のトンネル現象、あるいは
半導体の帯電効果を利用した半導体装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device utilizing a tunneling phenomenon such as a single electron tunnel or an intersubband tunnel, or a semiconductor charging effect.
【0002】[0002]
【従来の技術】クーロンブロッケード素子等の量子効果
素子は、消費電力の低減等を、従来のMOS型素子に比
べて飛躍的に向上させるだけでなく、これまでにはない
機能型素子として働くことが特徴である。例えば、クー
ロンブロッケード現象を用いれば、電子を1個ずつ転送
するターンスタイル素子、電圧と逆方向に電荷を移動さ
せるポンプ素子等を作製することができ、これらの素子
は電流標準として用いることができる。また、2分決定
グラフ(バイナリ デシジョン ダイアグラム(Binary
Decision Diagram):BDD)理論に基づく論理演算
の基本単位素子(BDDデバイス)を容易に作製できる
ことが示されているし、微小クーロンブロッケード島
(以下、微小島と記す)を縦横に配列し、その静電的な
相互作用を利用して、量子セルオートマトンを組むこと
が可能である。また、微小島ではなく、量子細線構造を
用いても、いくつかの機能素子を組むことができること
が示されている。2本の1次元細線を互いにトンネル可
能な距離まで近付けて並べることにより、光導波路に類
似の電子導波路が作製可能である。また、この電子導波
路を応用して、前述のBDDデバイスを作製することも
できる。これらの機能素子実現には、互いにトンネル可
能な、あるいは互いに静電的に相互作用のある微小島
群、あるいは細線群を作製する必要がある。これらの微
小島群、細線群をつなぐ絶縁物としては、バンドギャッ
プの広い別の物質を使う場合もあるが、同じ物質の膜厚
を薄くすることによるバンドギャップ拡大効果を用いる
場合もある。後者は同一物質を使用している点でプロセ
スが簡便であり、いくつかの素子について特性が評価さ
れている。しかし、これまでのところ、薄膜堆積時の自
然にできる膜厚不均一を用いたもの等があるものの、制
御された形での微小島等の多重連結構造を用いた機能発
現には至っていない。2. Description of the Related Art Quantum effect elements such as Coulomb blockade elements not only dramatically reduce power consumption and the like compared with conventional MOS type elements, but also act as functional elements that have never existed before. Is a feature. For example, if the Coulomb blockade phenomenon is used, it is possible to fabricate a turnstile element that transfers electrons one by one, a pump element that moves charges in the direction opposite to the voltage, and these elements can be used as a current standard. . In addition, the binary decision graph (Binary Decision Diagram (Binary
It has been shown that a basic unit device (BDD device) for logical operation based on the theory of BDD) can be easily manufactured, and minute Coulomb blockade islands (hereinafter referred to as minute islands) are arranged vertically and horizontally. It is possible to build a quantum cellular automaton using electrostatic interaction. It is also shown that some functional elements can be assembled by using a quantum wire structure instead of a small island. An electron waveguide similar to the optical waveguide can be manufactured by arranging the two one-dimensional thin wires so as to be close to each other to a tunnelable distance. In addition, the BDD device described above can be manufactured by applying this electron waveguide. In order to realize these functional elements, it is necessary to fabricate a group of minute islands or a group of fine wires that are tunnelable with each other or have an electrostatic interaction with each other. As an insulator connecting these groups of small islands and groups of fine wires, another substance having a wide bandgap may be used, but a bandgap expansion effect by thinning the same substance may be used. The latter has a simple process in that the same substance is used, and the characteristics of some devices have been evaluated. However, up to now, although there are some that use the film thickness non-uniformity that naturally occurs at the time of thin film deposition, the function has not yet been achieved using a multiple connection structure such as micro islands in a controlled manner.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
方法では微小島群、細線群を互いに相互作用がある形で
多重に連結し、この効果を電気信号として取り出すこと
が困難であった。As described above, according to the conventional method, it is difficult to connect the micro-island groups and the fine wire groups in a multiple manner so that they interact with each other, and to take out this effect as an electric signal. .
【0004】本発明の目的は、微小な半導体島群、細線
群を互いに相互作用のある形で多重連結し、かつ、その
機能を電気信号として取り出すことができる半導体装置
を提供することにある。An object of the present invention is to provide a semiconductor device in which a group of minute semiconductor islands and a group of fine wires are multiply connected in a form in which they interact with each other and the function of which can be taken out as an electric signal.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、絶縁層上の半導体層を含んでなる半導体
装置において、前記半導体層の一部が他の部分より薄く
加工され、かつ、薄く加工された該半導体層の一部がト
ンネル絶縁性、残りの部分が完全絶縁性を有することを
特徴とする(例えば図1〜図8の実施例に対応する)。In order to solve the above problems, the present invention provides a semiconductor device including a semiconductor layer on an insulating layer, wherein a part of the semiconductor layer is processed thinner than the other part, In addition, a part of the thinly processed semiconductor layer has a tunnel insulating property and the remaining part has a complete insulating property (corresponding to, for example, the examples of FIGS. 1 to 8).
【0006】また、絶縁層上の半導体層を含んでなる半
導体装置において、前記半導体層の一部が他の部分より
薄く加工され、薄く加工された該半導体層は、厚い領域
にはさまれており、薄く加工された該半導体層の長さを
制御することにより、一部をトンネル絶縁性、残りの部
分を完全絶縁性としたことを特徴とする(例えば図1〜
図8の実施例に対応する)。Further, in a semiconductor device including a semiconductor layer on an insulating layer, a part of the semiconductor layer is processed thinner than the other part, and the processed semiconductor layer is sandwiched between thick regions. By controlling the length of the thinly processed semiconductor layer, a part thereof has a tunnel insulating property and a remaining part has a complete insulating property (see, for example, FIG.
(Corresponding to the embodiment of FIG. 8).
【0007】また、厚い領域の一部が、両側を薄い領域
ではさまれた1次元細線となっており、この1次元細線
に、トンネル絶縁性の薄い領域をはさんで、第2の厚い
領域を有することを特徴とする(例えば図5(a)の実
施例に対応する)。Also, a part of the thick region is a one-dimensional thin line sandwiched by thin regions on both sides, and a thin region having a tunnel insulating property is sandwiched between the one-dimensional thin line and the second thick region. Is included (corresponding to the embodiment of FIG. 5A, for example).
【0008】また、厚い領域の一部が、両側を薄い領域
ではさまれた1次元細線となっており、前記厚い領域を
2つ有し、それぞれが有する細線はトンネル絶縁性の薄
い領域をはさんで隣接しており、この2本の細線の少な
くとも一方の近傍に、トンネル絶縁性もしくは完全絶縁
性の薄い領域をはさんで第3の厚い領域を有することを
特徴とする(例えば図5(b)の実施例に対応する)。Further, a part of the thick region is a one-dimensional thin line which is sandwiched by thin regions on both sides. The thick region has two thick regions, and each thin line has a thin region of tunnel insulation. It is characterized in that it has a third thick region sandwiching a thin region having a tunnel insulating property or a completely insulating property in the vicinity of at least one of the two thin wires (for example, FIG. (corresponding to the example of b)).
【0009】また、2本の1次元細線の少なくとも一方
の細線に接続している厚い領域が、完全絶縁性の薄い領
域で互いに分離された、少なくとも2本の枝に分離して
いることを特徴とする(例えば図5(c)の実施例に対
応する)。Further, the thick region connected to at least one of the two one-dimensional thin lines is separated into at least two branches separated from each other by a thin region having a complete insulating property. (Corresponding to the embodiment of FIG. 5C, for example).
【0010】また、4方を薄い領域で囲まれた島状の微
小な厚い領域と、これの近傍にトンネル絶縁性の薄い領
域をはさんだ、少なくとも2つの厚い領域とを有するこ
とを特徴とする(例えば図6〜図11の実施例に対応す
る)。Further, it is characterized in that it has an island-shaped minute thick region surrounded by thin regions on four sides, and at least two thick regions sandwiching a thin region having a tunnel insulating property in the vicinity thereof. (For example, it corresponds to the embodiment of FIGS. 6 to 11).
【0011】また、少なくとも2つの、4方を薄い領域
で囲まれた島状の微小な厚い領域からなる微小島を有
し、これらの微小島が、隣接する微小島と、トンネル絶
縁性の薄い領域をはさんで配列されていることを特徴と
する(例えば図6、図7、図8、図10の実施例に対応
する)。In addition, there are at least two minute islands each of which is an island-like minute thick area surrounded by thin areas on four sides, and these minute islands have a small tunnel insulating property with the adjacent minute islands. It is characterized in that they are arranged so as to sandwich a region (corresponding to, for example, the examples of FIGS. 6, 7, 8, and 10).
【0012】また、4方を薄い領域で囲まれた島状の微
小な厚い領域からなる微小島と、これの近傍にトンネル
絶縁性の薄い領域をはさんだ2つの厚い領域とを有し、
前記微小島の近傍に、4方を薄い領域で囲まれた島状の
厚い領域と、この島と薄いトンネル絶縁領域をはさんだ
第2の微小島と、この第2の微小島と薄いトンネル絶縁
領域をはさんで厚い領域を有する(例えば図9の実施例
に対応する)。[0012] Further, there are minute islands which are island-shaped minute thick areas surrounded by thin areas on four sides, and two thick areas sandwiching a thin area having a tunnel insulating property in the vicinity thereof.
In the vicinity of the small island, an island-shaped thick region surrounded by thin regions on four sides, a second small island sandwiching this island and the thin tunnel insulating region, and a second small island and thin tunnel insulating region. It has a thick region sandwiching the region (for example, corresponds to the embodiment of FIG. 9).
【0013】また、少なくとも2つ以上の、4方を薄い
領域で囲まれた島状の微小な厚い領域からなる微小島を
有し、これらの微小島が、隣接する微小島と、トンネル
絶縁性の薄い領域をはさんで配列されており、前記多重
連結島構造を基本単位とし、少なくとも2つ以上の前記
基本単位が、他の基本単位と薄い完全絶縁領域をはさん
で平面上に配置されており、各基本単位は、少なくとも
1つの基本単位と容量的に結合していることを特徴とす
る(例えば図10の実施例に対応する)。In addition, there are at least two or more micro islands composed of island-shaped micro thick areas surrounded by thin areas on four sides, and these micro islands are adjacent to each other and have tunnel insulating properties. Of the multi-connected island structure as a basic unit, and at least two or more of the basic units are arranged on a plane with another basic unit and a thin complete insulating region. Each basic unit is capacitively coupled to at least one basic unit (for example, corresponds to the embodiment of FIG. 10).
【0014】また、4方を薄い領域で囲まれた島状の微
小な厚い領域からなる微小島と、これの近傍にトンネル
絶縁性の薄い領域をはさんだ2つの厚い領域と、2つの
厚い領域のうちの一方と、トンネル絶縁性の薄い領域を
はさんだ第2の微小島と、第2の微小島とトンネル絶縁
性の薄い領域をはさんだ第3の厚い領域と、前記2つの
微小島の両方に、完全絶縁性もしくはトンネル絶縁性の
薄い領域をはさんで隣接している第4の厚い領域を有す
ることを特徴とする(例えば図11の実施例に対応す
る)。Further, a micro island composed of an island-shaped micro thick region surrounded by thin regions on four sides, two thick regions sandwiching a tunnel insulating thin region in the vicinity thereof, and two thick regions. One of the two small islands, a second small island sandwiching the thin tunnel insulating region, a third thick island sandwiching the second small island and the thin tunnel insulating region, and the two small islands. Both are characterized by having a fourth thick region adjacent with a thin region of full insulation or tunnel insulation (eg corresponding to the embodiment of FIG. 11).
【0015】さらに、前記半導体がシリコンであり、前
記半導体層の薄い部分の膜厚が5nm以下であることを
特徴とする。Further, the semiconductor is silicon, and the film thickness of the thin portion of the semiconductor layer is 5 nm or less.
【0016】本発明により、微小な半導体島群、細線群
を互いに相互作用のある形で多重連結し、かつ、その機
能を電気信号として取り出すことが可能となる。According to the present invention, it is possible to multiple-connect minute semiconductor island groups and fine wire groups in a form in which they interact with each other, and take out the function thereof as an electric signal.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】まず、実施例1において、それ以
降の実施例で示す機能素子を実現するための、厚−薄構
造の基本特性を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First, the basic characteristics of the thick-thin structure for realizing the functional elements shown in the subsequent embodiments in the first embodiment will be described.
【0018】実施例1 図1(a)は、薄い領域(2)につながる、長さLの狭
い薄い領域(3)が、厚い領域(1)ではさまれている
構造を示す。図1(b)は狭い薄い領域(3)がない構
造であり、比較のために示した。図1(c)は図1
(a)の構造全体にゲートをつけたMOSFET構造を
示す。図2(d)はこの素子のソース・ドレイン電流の
ゲート電圧依存性を示し、薄い領域の膜厚を変化させて
いる。薄い領域(3)を含まない構造(図1(b))で
は通常のMOSFETの特性が得られている。これは、
厚い領域(1)が伝導領域として働き、薄い領域(2)
が完全絶縁領域として働いていることを示している。一
方、薄い領域(3)を有する構造では、その膜厚が6n
m、4nmともに、しきい値が高電圧側にシフトしてい
る。これは、しきい値が薄い領域(3)のそれで決まっ
ていることを示している。また、しきい値以下のところ
でも微弱な電流が流れている。これは、薄い領域(3)
の障壁をトンネル効果で抜けてきた電流であり、薄い領
域(3)がトンネル障壁として機能していることを示し
ている。ただし、6nmの場合はトンネル特性が顕著に
は現れていない。これは、障壁高さが十分でないため、
熱的に励起されて障壁を越える電流成分が増加している
ためである。Example 1 FIG. 1 (a) shows a structure in which a thin region (3) having a narrow length L and connected to a thin region (2) is sandwiched by a thick region (1). FIG. 1B shows a structure without a narrow thin region (3), which is shown for comparison. 1 (c) is shown in FIG.
The MOSFET structure which added the gate to the whole structure of (a) is shown. FIG. 2D shows the gate voltage dependence of the source / drain current of this element, and the thickness of the thin region is changed. In the structure not including the thin region (3) (FIG. 1B), the characteristics of a normal MOSFET are obtained. this is,
The thick area (1) acts as a conduction area and the thin area (2)
Indicates that it is acting as a completely isolated region. On the other hand, in the structure having the thin region (3), the film thickness is 6n.
In both m and 4 nm, the threshold value is shifted to the high voltage side. This indicates that the threshold value is determined by that of the thin region (3). In addition, a weak current flows even below the threshold value. This is a thin area (3)
It is a current that has passed through the barrier of (1) due to the tunnel effect, and shows that the thin region (3) functions as a tunnel barrier. However, in the case of 6 nm, the tunnel characteristic does not appear significantly. This is because the barrier height is not enough
This is because the current component that is thermally excited and exceeds the barrier increases.
【0019】このように、厚い領域は伝導領域として用
いることができる。一方、薄い領域はその長さを変える
ことにより、トンネル絶縁領域と完全絶縁領域とに使い
分けることができる。この原理を詳しく説明するため
に、図3(e)以下に厚−薄構造作製方法の例と厚−薄
構造のバンド図を示す。図3(e)〜(j)は、半導体
をSiとした場合の作製例である。図3(e)に示すよ
うに、2は絶縁膜、1は絶縁膜2上のシリコン層、3は
シリコン基板、4はシリコン層1上に形成された絶縁膜
である。絶縁膜上のシリコン層構造としては、例えば単
結晶シリコン基板中に酸素をイオン注入して酸化膜を形
成したSIMOX(セパレイティド バイインプランテ
ィド オクシジェン(separated by implanted oxygen))
ウエハや、シリコン酸化膜とシリコン基板とを貼り合わ
せた貼り合わせウェハ等のSOI層、あるいは酸化膜上
に堆積した多結晶Si層などである。Thus, the thick region can be used as a conductive region. On the other hand, the thin region can be selectively used as a tunnel insulating region and a complete insulating region by changing its length. In order to explain this principle in detail, an example of a thick-thin structure manufacturing method and a band diagram of the thick-thin structure are shown in FIG. 3 (e) to 3 (j) are manufacturing examples when the semiconductor is Si. As shown in FIG. 3E, 2 is an insulating film, 1 is a silicon layer on the insulating film 2, 3 is a silicon substrate, and 4 is an insulating film formed on the silicon layer 1. The silicon layer structure on the insulating film is, for example, SIMOX (separated by implanted oxygen) in which oxygen is ion-implanted into a single crystal silicon substrate to form an oxide film.
An SOI layer such as a wafer, a bonded wafer obtained by bonding a silicon oxide film and a silicon substrate, or a polycrystalline Si layer deposited on an oxide film.
【0020】まず最初に、絶縁膜4を図3(f)に示す
ように加工する。絶縁膜4は例えば酸化膜や窒化膜であ
る。あるいは露光用のレジストでもよい。続いてこの絶
縁膜4をマスクとしてシリコン層1の上層を熱酸化し
て、マスクされていない部分を薄層化する(図3
(g))。このとき、酸素分圧を極めて低くして導入
し、Si+O2→2SiOの反応によりシリコンをエッ
チングしてもよい。また、Cl、F等のハロゲンを含む
ガスによりエッチングしてもよい。また、NH4OH/
H2O2、HNO3/HF/H2O等の溶液による化学エッ
チングを施してもよい。また、RIE等のドライエッチ
ングを用いてもよい。最後に、図3(h)、(i)、
(j)に示すように、上部の絶縁膜を除去し、均一な絶
縁膜を形成し直してもよい。First, the insulating film 4 is processed as shown in FIG. The insulating film 4 is, for example, an oxide film or a nitride film. Alternatively, a resist for exposure may be used. Subsequently, the insulating film 4 is used as a mask to thermally oxidize the upper layer of the silicon layer 1 to thin the unmasked portion (FIG. 3).
(G)). At this time, oxygen may be introduced with an extremely low partial pressure, and silicon may be etched by the reaction of Si + O 2 → 2SiO. Alternatively, etching may be performed with a gas containing halogen such as Cl or F. In addition, NH 4 OH /
Chemical etching using a solution such as H 2 O 2 or HNO 3 / HF / H 2 O may be performed. Alternatively, dry etching such as RIE may be used. Finally, FIG. 3 (h), (i),
As shown in (j), the upper insulating film may be removed and a uniform insulating film may be formed again.
【0021】このようにして作製された厚−薄構造で
は、薄い部分の膜厚が十分に薄くなると、厚さ方向の量
子閉じ込めにより2次元サブバンドが形成される。そし
て、2次元サブバンドの基底準位は通常の電導帯の底よ
り上にあるために(ホールに対しては、これが価電子帯
の頂上よりも下にあるために)見かけ上シリコンのバン
ドギャップが広がる(図3(k))。このため、厚い部
分に存在する電子にとっては、これが障壁として働く。
図4(l)に、この障壁の薄い部分のSi膜厚依存性を
示す。Si膜厚が5nm以下で障壁が顕著となっている
ことがわかる。この障壁の効果は薄い部分の長さLが長
くなるほど大きくなる。したがって、長さが狭いときは
トンネル電流が流れるが、広くなると完全絶縁性とな
る。In the thickness-thin structure thus manufactured, when the thickness of the thin portion becomes sufficiently thin, a two-dimensional subband is formed by quantum confinement in the thickness direction. And because the ground level of the two-dimensional subband is above the normal bottom of the conduction band (for holes, this is below the top of the valence band), the band gap of the apparent silicon is Spreads (Fig. 3 (k)). Therefore, this acts as a barrier for the electrons existing in the thick portion.
FIG. 4 (l) shows the Si film thickness dependence of the thin portion of the barrier. It can be seen that the barrier becomes remarkable when the Si film thickness is 5 nm or less. The effect of this barrier increases as the length L of the thin portion increases. Therefore, when the length is narrow, the tunnel current flows, but when the length is wide, the insulating current is completely insulated.
【0022】Lの長い薄い部分は、完全絶縁領域として
用いるので、薄膜をつぶしてこの領域の膜厚をゼロとし
て、酸化膜等の絶縁膜で代用することも可能である。し
かし、これを行うためには、例えば図1(a)において
は、領域(1)と(3)をマスクして領域(2)をエッ
チングする必要があるが、図1(a)のWが量子効果デ
バイスに必要なナノメートルサイズになると、合わせ等
の問題があり、その作製が難しい。特に、以下の実施例
で示す多重連結構造の作製は、極めて困難である。その
点、完全絶縁領域として長い薄い領域を採用すれば、前
記作製プロセス図の図3(e)〜(j)を用いて、簡単
に連結構造を作製することができる。以下の実施例2〜
7では、薄い部分のこれら2つの機能(トンネル絶縁性
と完全絶縁性)を組み合わせることによって可能となっ
た素子構造を示す。なお、以下の素子構造図において
も、白抜き部が厚い領域(伝導領域)、薄暗い部分が完
全絶縁性を有する薄い領域、暗い部分がトンネル絶縁性
を有する薄い領域を表すものとする。Since the thin portion having a long L is used as a completely insulating region, it is possible to substitute the insulating film such as an oxide film by crushing the thin film so that the film thickness in this region becomes zero. However, in order to do this, for example, in FIG. 1A, it is necessary to mask the regions (1) and (3) to etch the region (2). The nanometer size required for a quantum effect device has problems such as alignment and is difficult to manufacture. In particular, it is extremely difficult to manufacture the multiple connection structure shown in the following examples. In this respect, if a long thin region is adopted as the complete insulating region, the connection structure can be easily produced by using FIGS. 3 (e) to 3 (j) of the production process diagram. Examples 2 to 2 below
7 shows an element structure made possible by combining these two functions of the thin portion (tunnel insulation and complete insulation). In the element structure diagrams below, the white portions represent thick regions (conduction regions), the dark regions represent thin regions having complete insulation, and the dark regions represent thin regions having tunnel insulation.
【0023】実施例2 図5(a)は、厚い領域(1)−(2)の一部を細線と
し、この細線の側部に、トンネル絶縁性の薄い領域をは
さんで電極(3)が、完全絶縁性の薄い領域をはさんで
電極(4)が付加された構造である。この構造では、細
線部から(3)へ流れるトンネル電流をゲート電極
(4)を掃引することにより変調することができ、細線
部分の1次元サブバンド構造を反映した負性抵抗を発現
させることができる。Example 2 In FIG. 5 (a), a part of the thick regions (1)-(2) is made into a thin wire, and a thin region having a tunnel insulating property is sandwiched between the electrodes (3) at the side of this thin wire. However, it has a structure in which an electrode (4) is added across a thin region of complete insulation. In this structure, the tunnel current flowing from the thin wire portion to (3) can be modulated by sweeping the gate electrode (4), and a negative resistance reflecting the one-dimensional subband structure of the thin wire portion can be expressed. it can.
【0024】図5(b)は、細線部を有する厚膜領域
(1)−(2)と先端に袋小路細線を有する厚膜領域
(3)と、これら各細線との間に完全絶縁膜をもつゲー
ト電極(4)(5)とを有する構造である。同構造にお
いて、両細線間の薄い領域はトンネル絶縁性である。こ
の構造はゲート電極電圧を変化させることにより、
(1)−(2)細線から(3)細線への電子のトンネル
遷移の起こる時間間隔を制御することができる。これに
より、(1)−(2)間のコンダクタンス、(1)−
(3)間のコンダクタンスを変調することが可能とな
り、電子導波路として機能させることができる。なお、
電極(4)、(5)はどちらか一方でもかまわないし、
細線との間がトンネル絶縁性であってもかまわない。In FIG. 5 (b), a thick film region (1)-(2) having a thin line portion, a thick film region (3) having a dead end narrow line at the tip, and a complete insulating film between each thin line are formed. It is a structure having the gate electrodes (4) and (5). In the same structure, the thin region between the two thin wires has tunnel insulation. This structure changes the gate electrode voltage,
It is possible to control the time interval at which the electron tunnel transition from the (1)-(2) thin line to the (3) thin line occurs. Thus, the conductance between (1)-(2), (1)-
It becomes possible to modulate the conductance between (3) and it can function as an electron waveguide. In addition,
Either one of the electrodes (4) and (5) may be used,
Tunnel insulation may be provided between the thin wires.
【0025】図5(b)の構造の電極(1)をいくつか
の枝に分けることにより、BDDデバイスを作製するこ
とができる。図5(c)における(1−1)、(1−
2)、(1−3)はメッセンジャー(この場合、電子)
の流入ブランチであり、これは2本以上であれば何本で
もかまわない。電極(4)、(5)は外部入力端子であ
り、ここの電圧によって出力(電子が流出するブラン
チ)が(2)(yes)か(3)(no)に変化する。A BDD device can be manufactured by dividing the electrode (1) having the structure shown in FIG. 5B into several branches. (1-1) and (1- in FIG. 5C)
2) and (1-3) are messengers (in this case, electronic)
It is an inflow branch of, and this may be any number as long as it is two or more. The electrodes (4) and (5) are external input terminals, and the output (branch through which electrons flow) changes to (2) (yes) or (3) (no) depending on the voltage there.
【0026】実施例3 図6(a)のように、微小島(1)の近傍に(2)、
(3)で表される伝導部を置き、実施例1、2で示した
ようなゲートを取り付けることにより、クーロンブロッ
ケード効果を利用した単一電子トランジスタ(シングル
エレクトロン トランジスタ(Single Electron Tra
nsister):SET)を作製することができる。このと
き、(1)と(2)、(1)と(3)との間の薄い領域
がトンネル絶縁部となり、他の薄い領域は完全絶縁部と
なる。この素子の等価回路は図6(b)に示すようにな
る。なお、図6(a)では(2)、(3)の島(1)へ
の接続部の幅が島と同じサイズに描かれているが、この
幅はもっと広くてもかまわない。このことは以下の実施
例についても同様である。Example 3 As shown in FIG. 6 (a), (2) near the small island (1),
A single electron transistor (single electron transistor (single electron transistor) utilizing the Coulomb blockade effect is provided by placing the conductive portion represented by (3) and attaching the gate as shown in the first and second embodiments.
(nister): SET) can be prepared. At this time, the thin regions between (1) and (2) and (1) and (3) become tunnel insulating parts, and the other thin regions become completely insulating parts. The equivalent circuit of this element is as shown in FIG. In FIG. 6A, the width of the connecting portion to the island (1) in (2) and (3) is drawn to be the same size as the island, but this width may be wider. This also applies to the following examples.
【0027】また、図6(c)に示すように、上部ゲー
ト電極の替わりに(4)で表される厚膜領域を付加し、
これをゲート電極として用いることもできる。このと
き、(1)と(4)との間の薄い領域は(1)と
(2)、(1)と(3)の間隔よりも広くとっておき、
完全絶縁性としておくことが望ましい。Further, as shown in FIG. 6C, a thick film region represented by (4) is added instead of the upper gate electrode,
This can also be used as a gate electrode. At this time, the thin area between (1) and (4) is set wider than the intervals of (1) and (2) and (1) and (3).
It is desirable to keep it completely insulating.
【0028】また、図6(d)に示すように、微小島を
3つ並べ、(4)と(1)、(1)と(2)、(2)と
(3)、(3)と(5)の間はトンネル絶縁性としてお
き、真中の島(2)にゲート電極(6)を付加すること
により、ターンスタイル素子を作製することができる。
このとき(2)と(6)との間は完全絶縁性としておく
ことが望ましい。この素子の等価回路は図6(e)に示
すようになる。この素子は、(6)の電位を周期的に変
化させることにより、1周期に1個ずつの電子を(4)
と(5)との間で転送させることができる。なお、微小
島は3つ以上であればいくつでもよく、電極(6)は両
端の島以外ならどの島の近傍においてもよい。Further, as shown in FIG. 6 (d), three micro islands are arranged, and (4) and (1), (1) and (2), (2) and (3), and (3). A turnstile element can be manufactured by leaving a tunnel insulating property between (5) and adding a gate electrode (6) to the center island (2).
At this time, it is desirable that the (2) and (6) be completely insulated. The equivalent circuit of this element is as shown in FIG. This device periodically changes the potential of (6) to generate one electron per cycle (4).
And (5) can be transferred. It should be noted that the number of micro islands may be any number as long as it is three or more, and the electrodes (6) may be in the vicinity of any island except the islands at both ends.
【0029】また、図7(f)に示すように、微小島を
2つ並べ、(3)と(1)、(1)と(2)、(2)と
(4)との間をトンネル絶縁性とし、島(1)、(2)
のそれぞれにゲート電極(5)、(6)を付加すること
により、ポンプ素子を作製することができる。このと
き、(1)と(5)、(2)と(6)との間は完全絶縁
性にしておくことが望ましい。この素子の等価回路は図
7(g)に示すようになる。この素子は電極(5)と
(6)をある位相差をもって振動させることにより、
(3)、(4)間の電界に逆らって電子を転送すること
ができる。なお、(5)と(6)が同じサイドにあって
もよいことは言うまでもない。Further, as shown in FIG. 7 (f), two small islands are arranged to form a tunnel between (3) and (1), (1) and (2), and (2) and (4). Insulated and islands (1), (2)
A pump element can be manufactured by adding gate electrodes (5) and (6) to each of the above. At this time, it is desirable to completely insulate between (1) and (5) and between (2) and (6). The equivalent circuit of this element is as shown in FIG. This element vibrates the electrodes (5) and (6) with a certain phase difference,
Electrons can be transferred against the electric field between (3) and (4). It goes without saying that (5) and (6) may be on the same side.
【0030】実施例4 図8(a)において、(5)と(1)、(1)と
(2)、(2)と(3)、(3)と(6)の間、および
(2)と(4)、(4)と(7)との間はトンネル絶縁
性としておき、(2)と(8)との間は完全絶縁性とし
ておく。このように作製した構造は、ともにゲート
(8)で制御される(5)−(7)間と(5)−(6)
間の2つの電流経路をもつ2重ターンスタイル構造とみ
ることができる。この構造では、(8)の電圧を振動さ
せるときの中心電圧(オフセット電圧)を変化させるこ
とにより、電荷転送を(5)−(6)と(5)−(7)
の2つの経路に振り分けることができる。したがって、
BDDデバイスとして機能させることができる。Example 4 In FIG. 8A, between (5) and (1), (1) and (2), (2) and (3), (3) and (6), and (2 ) And (4), between (4) and (7) are tunnel insulating, and between (2) and (8) are completely insulating. The structures thus manufactured are both controlled between (5)-(7) and (5)-(6) by the gate (8).
It can be regarded as a double turnstile structure with two current paths between them. In this structure, the charge transfer is changed by (5)-(6) and (5)-(7) by changing the center voltage (offset voltage) when the voltage of (8) is oscillated.
Can be divided into two routes. Therefore,
It can function as a BDD device.
【0031】さらに、図8(b)に示すように、(2)
と(8)との間にも微小島(9)を置くことにより、電
極(5)、(6)、(7)、(8)を等価に扱うことが
でき、各電極間の電荷転送が可能になる。Further, as shown in FIG. 8B, (2)
Electrodes (5), (6), (7), and (8) can be treated equivalently by placing a small island (9) between and (8), and charge transfer between the electrodes can be performed. It will be possible.
【0032】実施例5 図9に示すような構造を作製すれば、記憶素子として機
能させることができる。同図において(4)と(5)、
(4)と(6)の間と、(1)と(2)、(1)と
(3)との間はトンネル絶縁性としておき、(1)と
(5)との間は完全絶縁性としておく。(1)と(4)
は微小島であり、(5)は必ずしも微小島である必要は
ない。この構造は電極6に電圧を印加することにより、
島(5)に電荷が蓄積されるので、これを記憶ノードと
して用いたメモリー素子として機能させることができ
る。読み取りは島5に近接したSET((2)−
(3))で行う。Example 5 If a structure as shown in FIG. 9 is produced, it can function as a memory element. In the figure, (4) and (5),
Tunnel insulation is provided between (4) and (6), (1) and (2), and between (1) and (3), and complete insulation is provided between (1) and (5). I will keep it. (1) and (4)
Is a small island, and (5) is not necessarily a small island. By applying a voltage to the electrode 6, this structure
Since charges are accumulated in the island (5), it can function as a memory element using this as a storage node. Read the SET ((2)-
(3)).
【0033】実施例6 図10(a)、(b)はサイドゲート(4)とSET
(1)、(2)、(3)を近傍に有する4重島構造であ
り、量子セルオートマトンの基本単位構造である。4重
島の4つの島は互いにトンネルできるようにしておき、
サイドゲート(4)、SETの微小島(1)とは完全絶
縁性を有し、容量的にのみ結合しているように配置す
る。また、4重島にはあらかじめ正味+2あるいは−2
の電荷(e)を誘起させておく。この2つの電荷は互い
に反発しあうので、(a)あるいは(b)のどちらかの
配置をとることになる。この場合、(a)と(b)とは
エネルギー的に等価であり、どちらが起こり易いという
ことはない。サイドゲート4に電圧が印加されると、
(a)と(b)の状態はエネルギーが異なってくるの
で、サイドゲートの電圧により4重島の状態を、前記一
方の状態から他方へ変えることができる。この状態の違
いは近傍に配置したSETにより検知することができ、
最終的に4重島の状態を電流値として取り出すことがで
きる。Embodiment 6 FIGS. 10A and 10B show a side gate (4) and SET.
It is a quadruple island structure having (1), (2), and (3) in the vicinity, and is a basic unit structure of a quantum cellular automaton. The four islands of the quadruple island should be able to tunnel each other,
The side gate (4) and the small islands (1) of SET are arranged so as to have complete insulation and to be coupled only capacitively. In addition, there is a net of +2 or -2 beforehand on the quadruple island.
The electric charge (e) of is induced. Since these two charges repel each other, either (a) or (b) will be arranged. In this case, (a) and (b) are energetically equivalent to each other, and whichever is less likely to occur. When a voltage is applied to the side gate 4,
Since the states of (a) and (b) have different energies, the state of the quadruple island can be changed from the one state to the other state by the voltage of the side gate. This difference in state can be detected by the SET placed in the vicinity,
Finally, the quadruple island state can be extracted as a current value.
【0034】この4重島構造を基本単位とし、これを様
々なパターンに配置することにより、論理回路を組むこ
とができる。基本単位を図10(c)で示す記号を用い
て表すこととする。ここに、黒丸は電子あるいは正孔を
表すものとする。内部の電荷状態の違いを0と1にとれ
ば、図10(d)のように配置することにより、インバ
ータを作製することができる。このときの入力はサイド
ゲート電圧であり、出力はSETの電流値である。同様
に、AND、OR回路等も作製することができる。これ
らの基本セルの配置には、各セル間は完全絶縁性であ
り、容量的にのみ結合させておくことが重要である。By using this quadruple island structure as a basic unit and arranging it in various patterns, a logic circuit can be assembled. The basic unit is represented by the symbol shown in FIG. Here, black circles represent electrons or holes. If the difference between the internal charge states is 0 and 1, the inverter can be manufactured by arranging as shown in FIG. The input at this time is the side gate voltage, and the output is the current value of SET. Similarly, AND and OR circuits can be manufactured. In arranging these basic cells, it is important that they are completely insulated from each other and that they are only capacitively coupled.
【0035】基本セルへの電荷2個の励起は、例えば、
半導体層下部の絶縁層を薄くしてトンネル絶縁性として
おき、基板電圧を印加して基板との間の電子のトンネリ
ングにより行うことができる。同様に、上部ゲートを設
置してこれとの間で電荷のやり取りをしてもよい。Excitation of two charges to the basic cell is, for example,
The insulating layer below the semiconductor layer may be thinned to have a tunnel insulating property, and a substrate voltage may be applied to perform tunneling of electrons with the substrate. Similarly, an upper gate may be installed to exchange charges with it.
【0036】なお、基本単位セルは上述の4重島の他
に、図10(e)に示されているような2重島、3重
島、5重島等でもよい。2重島、3重島のときは励起す
る電荷は1個でもよい。The basic unit cell may be a double island, a triple island, a five island or the like as shown in FIG. 10E, in addition to the above-mentioned quadruple island. In the case of double islands and triple islands, only one charge may be excited.
【0037】実施例7 図11(a)に示すような構造に加工すれば、CMOS
タイプのインバータを作製することができる。(3)と
(1)、(1)と(5)、(5)と(2)、(2)と
(4)との間はトンネル絶縁性としておき、その他の厚
い部分間の間隔は完全絶縁性としておく。この素子の等
価回路は図11(b)に示すようになる。Embodiment 7 If processed into a structure as shown in FIG.
A type of inverter can be made. Tunnel insulation is provided between (3) and (1), (1) and (5), (5) and (2), and (2) and (4). Keep it insulating. The equivalent circuit of this element is as shown in FIG.
【0038】実施例8 これまでは、厚いSi層にはさまれた薄いSi層の長さ
を制御して、トンネル絶縁性と完全絶縁性の2種類を作
っていた。完全絶縁性の領域は、Si層を完全になくし
てしまう(完全に酸化してしまう、あるいは完全にエッ
チングしてしまう)ことができれば図1〜図11の構造
において効果的であることは言うまでもない。すなわ
ち、前記の実施例では、トンネル絶縁性である必要のな
い部分は、厚い部分の間隔を広くしてトンネル確率を下
げる構造としていたが、これをSi層を完全に除去し
て、実効的にSiO2で分離することによって、トンネ
ル確率を十分低く抑えることが可能になり、無駄に間隔
を広げる必要がなくなり、スペースファクタが向上す
る。例えば図10(c)に示す例では、図12に示すよ
うに4つの島の周辺の半導体層を除去して完全分離とす
ることにより、隣の4つの島との間隔を狭くできる。し
たがって、隣の島との静電的な結合が強まり、島内の電
荷配置の次の4つの島群への伝達性が高まる。Example 8 Up to now, the length of the thin Si layer sandwiched between the thick Si layers was controlled to produce two types of tunnel insulation and complete insulation. It goes without saying that the completely insulating region is effective in the structures of FIGS. 1 to 11 if the Si layer can be completely eliminated (completely oxidized or completely etched). . That is, in the above-mentioned embodiment, the portion which does not need to have the tunnel insulating property has a structure in which the interval of the thick portion is widened to reduce the tunnel probability, but this is effectively removed by completely removing the Si layer. By separating with SiO 2 , the tunnel probability can be suppressed to a sufficiently low level, it is not necessary to unnecessarily increase the interval, and the space factor is improved. For example, in the example shown in FIG. 10C, as shown in FIG. 12, the semiconductor layers around the four islands are removed so that the semiconductor layers are completely separated, so that the distance between the adjacent four islands can be narrowed. Therefore, the electrostatic coupling with the adjacent island is strengthened, and the transferability of the charge arrangement in the island to the next four island groups is enhanced.
【0039】実施例9 前記実施例8では、完全絶縁領域のSiを完全になくし
ていたが、必ずしも完全になくしてしまう必要はなく、
トンネル絶縁領域より薄くすることにより効果的に完全
絶縁性とすることができる。Example 9 In Example 8, the Si in the completely insulating region was completely eliminated, but it is not always necessary to completely eliminate Si.
By making it thinner than the tunnel insulating region, it is possible to effectively make it completely insulating.
【0040】以上本発明を実施例に基づいて具体的に説
明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。Although the present invention has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the scope of the invention. .
【0041】[0041]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
絶縁層上の半導体膜を厚い部分と薄い部分とに段差付け
をし、厚い部分を導電領域として用い、薄い部分の長さ
を制御し、一部をトンネル絶縁領域として、他部を完全
絶縁領域として用いることにより、微小島、細線等を相
互作用のある形で多重連結している構造を作製すること
が可能となり、これにより、SET、ターンスタイル素
子、ポンプ素子、CMOSタイプインバータ、記憶素
子、電子導波路、BDDデバイス、量子セルオートマト
ンデバイスといった機能デバイスを実現できる。また、
長さの長い薄い部分は、完全絶縁領域として用いるの
で、薄膜をつぶし、この領域の膜厚をゼロとして、酸化
膜等の絶縁膜で代用することも可能である。しかし、こ
れを行うためには、他の領域をマスクしなければならな
いため、量子効果デバイスに必要なナノメートルサイズ
になると、合わせ等の問題があり、その作製が難しい
が、その点、完全絶縁領域として長い薄い領域を採用す
れば、簡単に連結構造を作製することができる。As described above, according to the present invention,
The semiconductor film on the insulating layer is stepped into a thick portion and a thin portion, the thick portion is used as a conductive region, the length of the thin portion is controlled, a part is a tunnel insulating region, and the other part is a completely insulating region. It becomes possible to fabricate a structure in which minute islands, thin wires, etc. are multiply connected in a form that interacts with each other, whereby a SET, a turnstile element, a pump element, a CMOS type inverter, a memory element, Functional devices such as electron waveguides, BDD devices, and quantum cell automaton devices can be realized. Also,
Since the thin portion having a long length is used as a complete insulating region, it is possible to substitute the insulating film such as an oxide film by crushing the thin film and setting the film thickness of this region to zero. However, in order to do this, it is necessary to mask other regions, so there are problems such as alignment at the nanometer size required for quantum effect devices, and its fabrication is difficult, but in that respect, complete insulation If a long thin region is adopted as the region, the connection structure can be easily manufactured.
【図1】(a)は障壁構造の平面図、(b)は障壁を含
まない構造の平面図、(c)はゲートを付けた素子構造
の平面図である。1A is a plan view of a barrier structure, FIG. 1B is a plan view of a structure not including a barrier, and FIG. 1C is a plan view of a device structure with a gate.
【図2】(d)はソース・ドレイン電流のゲート電圧依
存性の例を示す図である。FIG. 2D is a diagram showing an example of gate voltage dependence of source / drain currents.
【図3】(e)−(j)は厚−薄構造作製プロセスの例
を示す工程断面図、(k)は厚−薄構造のポテンシャル
バンド図である。3 (e) to (j) are process cross-sectional views showing an example of a thick-thin structure manufacturing process, and (k) is a potential band diagram of the thick-thin structure.
【図4】(l)は薄い領域の障壁高さのSi膜厚依存性
を示す図である。FIG. 4 (l) is a diagram showing the Si film thickness dependence of the barrier height in a thin region.
【図5】(a)は細線からのトンネル特性を検出する量
子効果デバイスの平面図、(b)は電子導波路の平面
図、(c)は電子導波路を用いたBDDデバイスの平面
図である。5A is a plan view of a quantum effect device for detecting a tunnel characteristic from a thin wire, FIG. 5B is a plan view of an electron waveguide, and FIG. 5C is a plan view of a BDD device using the electron waveguide. is there.
【図6】(a)はSETの平面図、(b)はSETの等
価回路図、(c)はゲートをサイドに設けたSETの平
面図、(d)はターンスタイル素子の平面図、(e)は
ターンスタイル素子の等価回路図である。6A is a plan view of SET, FIG. 6B is an equivalent circuit diagram of SET, FIG. 6C is a plan view of SET with a gate provided on a side, and FIG. 6D is a plan view of a turnstile element. e) is an equivalent circuit diagram of the turnstile element.
【図7】(f)はポンプ素子の平面図、(g)はポンプ
素子の等価回路図である。7 (f) is a plan view of the pump element, and FIG. 7 (g) is an equivalent circuit diagram of the pump element.
【図8】(a)はターンスタイル構造を用いたBDDデ
バイスの平面図、(b)はターンスタイル構造を用いた
複合BDDデバイスの平面図である。8A is a plan view of a BDD device using a turnstile structure, and FIG. 8B is a plan view of a composite BDD device using a turnstile structure.
【図9】記憶素子の平面図である。FIG. 9 is a plan view of a memory element.
【図10】(a)、(b)は量子セルオートマトンの基
本構造の平面図、(c)は基本単位の略記号の説明図、
(d)は量子セルオートマトンを用いたインバータの平
面図、(e)は基本単位の例を示す図である。10A and 10B are plan views of a basic structure of a quantum cellular automaton, FIG. 10C is an explanatory view of abbreviated symbols of basic units,
(D) is a plan view of an inverter using a quantum cellular automaton, and (e) is a diagram showing an example of a basic unit.
【図11】(a)はCMOSタイプインバータの平面
図、(b)はCMOSタイプインバータの等価回路図で
ある。11A is a plan view of a CMOS type inverter, and FIG. 11B is an equivalent circuit diagram of the CMOS type inverter.
【図12】完全絶縁領域を分離により作製した場合の摸
式図である。FIG. 12 is a schematic view of a case where a completely insulating region is manufactured by separation.
(1)…導電性の厚膜領域、(2)…絶縁性の薄膜領
域、(3)…トンネル絶縁性の薄膜領域、1…シリコン
層、2…絶縁膜、3…シリコン基板、4…絶縁膜。(1) ... Conductive thick film region, (2) ... Insulating thin film region, (3) ... Tunnel insulating thin film region, 1 ... Silicon layer, 2 ... Insulating film, 3 ... Silicon substrate, 4 ... Insulation film.
Claims (11)
置において、前記半導体層の一部が他の部分より薄く加
工され、かつ、薄く加工された該半導体層の一部がトン
ネル絶縁性、残りの部分が完全絶縁性を有することを特
徴とする半導体装置。1. A semiconductor device including a semiconductor layer on an insulating layer, wherein a part of the semiconductor layer is processed thinner than the other part, and the thinned part of the semiconductor layer is tunnel insulating. A semiconductor device characterized in that the remaining portion has complete insulation.
置において、前記半導体層の一部が他の部分より薄く加
工され、薄く加工された該半導体層は、厚い領域にはさ
まれており、薄く加工された該半導体層の長さを制御す
ることにより、一部をトンネル絶縁性、残りの部分を完
全絶縁性としたことを特徴とする半導体装置。2. A semiconductor device including a semiconductor layer on an insulating layer, wherein a part of the semiconductor layer is processed thinner than the other part, and the processed semiconductor layer is sandwiched between thick regions. A semiconductor device characterized by controlling the length of the thinly processed semiconductor layer so that part thereof has a tunnel insulating property and the remaining part has a complete insulating property.
まれた1次元細線となっており、この1次元細線に、ト
ンネル絶縁性の薄い領域をはさんで、第2の厚い領域を
有することを特徴とする請求項1記載の半導体装置。3. A part of the thick region is a one-dimensional thin line sandwiched by thin regions on both sides, and a thin region having a tunnel insulating property is sandwiched between the one-dimensional thin line and a second thick region. The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
まれた1次元細線となっており、前記厚い領域を2つ有
し、それぞれが有する細線はトンネル絶縁性の薄い領域
をはさんで隣接しており、この2本の細線の少なくとも
一方の近傍に、トンネル絶縁性もしくは完全絶縁性の薄
い領域をはさんで第3の厚い領域を有することを特徴と
する請求項1記載の半導体装置。4. A one-dimensional thin wire, in which a part of the thick area is sandwiched by thin areas on both sides, has two thick areas, and each thin wire has a thin area of tunnel insulation. The third thick region is sandwiched by at least one of the two thin wires and has a third thick region sandwiching a thin region having a tunnel insulating property or a complete insulating property. Semiconductor device.
に接続している厚い領域が、完全絶縁性の薄い領域で互
いに分離された、少なくとも2本の枝に分離しているこ
とを特徴とする請求項4記載の半導体装置。5. A thick region connected to at least one of the two one-dimensional thin lines is separated into at least two branches separated from each other by a thin region having a complete insulating property. The semiconductor device according to claim 4.
い領域と、これの近傍にトンネル絶縁性の薄い領域をは
さんだ、少なくとも2つの厚い領域とを有することを特
徴とする請求項1記載の半導体装置。6. An island-shaped minute thick region surrounded by thin regions on four sides, and at least two thick regions sandwiching a tunnel insulating thin region in the vicinity thereof. The semiconductor device according to claim 1.
れた島状の微小な厚い領域からなる微小島を有し、これ
らの微小島が、隣接する微小島と、トンネル絶縁性の薄
い領域をはさんで配列されていることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置。7. At least two micro islands each having an island-like micro thick area surrounded by thin areas on four sides are provided, and these micro islands are adjacent to each other and have a thin tunnel insulating property. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor devices are arranged so as to sandwich the region.
い領域からなる微小島と、これの近傍にトンネル絶縁性
の薄い領域をはさんだ2つの厚い領域とを有し、前記微
小島の近傍に、4方を薄い領域で囲まれた島状の厚い領
域と、この島と薄いトンネル絶縁領域をはさんだ第2の
微小島と、この第2の微小島と薄いトンネル絶縁領域を
はさんで厚い領域を有することを特徴とする請求項1記
載の半導体装置。8. A micro-island composed of island-shaped micro-thick regions surrounded by thin regions on four sides, and two thick regions sandwiching a tunnel insulating thin region in the vicinity thereof, In the vicinity of the micro island, a thick island-like region surrounded by thin regions on four sides, a second micro island sandwiching this island and the thin tunnel insulating region, and a second micro island and the thin tunnel insulating region. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device has a thick region sandwiched between the regions.
囲まれた島状の微小な厚い領域からなる微小島を有し、
これらの微小島が、隣接する微小島と、トンネル絶縁性
の薄い領域をはさんで配列されており、前記多重連結島
構造を基本単位とし、少なくとも2つ以上の前記基本単
位が、他の基本単位と薄い完全絶縁領域をはさんで平面
上に配置されており、各基本単位は、少なくとも1つの
基本単位と容量的に結合していることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置。9. At least two or more micro islands each having an island-shaped micro thick area surrounded by thin areas on four sides,
These micro-islands are arranged with adjacent micro-islands sandwiching a region having a thin tunnel insulating property, and the multi-connection island structure is a basic unit, and at least two or more of the basic units are other basic units. 2. A semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is arranged on a plane with the unit and a thin insulating region sandwiched therebetween, and each basic unit is capacitively coupled to at least one basic unit.
厚い領域からなる微小島と、これの近傍にトンネル絶縁
性の薄い領域をはさんだ2つの厚い領域と、2つの厚い
領域のうちの一方と、トンネル絶縁性の薄い領域をはさ
んだ第2の微小島と、第2の微小島とトンネル絶縁性の
薄い領域をはさんだ第3の厚い領域と、前記2つの微小
島の両方に、完全絶縁性もしくはトンネル絶縁性の薄い
領域をはさんで隣接している第4の厚い領域を有するこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。10. A micro-island composed of island-shaped micro-thick regions surrounded by thin regions on four sides, two thick regions sandwiching a thin region having a tunnel insulating property in the vicinity thereof, and two thick regions. One of the two small islands, a second small island sandwiching the thin tunnel insulating region, a third thick island sandwiching the second small island and the thin tunnel insulating region, and the two small islands. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein both have fourth thick regions adjacent to each other with a thin region having a complete insulating property or a tunnel insulating property interposed therebetween.
体層の薄い部分の膜厚が5nm以下であることを特徴と
する請求項1ないし10記載の半導体装置。11. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor is silicon, and a film thickness of a thin portion of the semiconductor layer is 5 nm or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19648395A JPH0945915A (en) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | Semiconductor device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP19648395A JPH0945915A (en) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | Semiconductor device |
Publications (1)
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JPH0945915A true JPH0945915A (en) | 1997-02-14 |
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Family Applications (1)
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JP19648395A Pending JPH0945915A (en) | 1995-08-01 | 1995-08-01 | Semiconductor device |
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JP (1) | JPH0945915A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003084065A1 (en) * | 2002-04-03 | 2003-10-09 | Sony Corporation | Integrated circuit, integrated circuit device, method for structuring integrated circuit device, and method for manufacturing integrated circuit device |
JP2007294628A (en) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Hitachi Ltd | Silicon light emitting diode, silicon optical transistor, silicon laser, and manufacturing method of them |
JP2009124184A (en) * | 2009-03-10 | 2009-06-04 | Hitachi Ltd | Silicon light emitting diode, silicon optical transistor, silicon laser, and manufacturing method of them |
-
1995
- 1995-08-01 JP JP19648395A patent/JPH0945915A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003084065A1 (en) * | 2002-04-03 | 2003-10-09 | Sony Corporation | Integrated circuit, integrated circuit device, method for structuring integrated circuit device, and method for manufacturing integrated circuit device |
US7265580B2 (en) | 2002-04-03 | 2007-09-04 | Sony Corporation | Semiconductor-integrated circuit utilizing magnetoresistive effect elements |
US7274207B2 (en) | 2002-04-03 | 2007-09-25 | Sony Corporation | Semiconductor-integrated circuit utilizing magnetoresistive effect elements |
JP2007294628A (en) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Hitachi Ltd | Silicon light emitting diode, silicon optical transistor, silicon laser, and manufacturing method of them |
US8436333B2 (en) | 2006-04-25 | 2013-05-07 | Hitachi, Ltd. | Silicon light emitting diode, silicon optical transistor, silicon laser and its manufacturing method |
JP2009124184A (en) * | 2009-03-10 | 2009-06-04 | Hitachi Ltd | Silicon light emitting diode, silicon optical transistor, silicon laser, and manufacturing method of them |
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