JPH0951088A - 誘電体ベース・トランジスタ - Google Patents
誘電体ベース・トランジスタInfo
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- JPH0951088A JPH0951088A JP20299895A JP20299895A JPH0951088A JP H0951088 A JPH0951088 A JP H0951088A JP 20299895 A JP20299895 A JP 20299895A JP 20299895 A JP20299895 A JP 20299895A JP H0951088 A JPH0951088 A JP H0951088A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 誘電体ベース・トランジスタに関し、チャネ
ル層に於ける伝導帯の底のレベルを、従来の誘電体ベー
ス・トランジスタでチャネルとして利用していたベース
層に比較し、十分に低くなるようにして、動作電圧が低
くても、良好に動作させることを可能にすると共にトラ
ンジスタ特性を向上しようとする。 【解決手段】 ＳｒＴｉＯ3 からなる高誘電率ベース層
１１上に生成されベース層１１の伝導帯の底に比較して
低い伝導帯の底をもつ（Ｍｇ，Ｔｉ）Ｏx からなるチャ
ネル層１６、チャネル層１６上に在ってキャリヤがトン
ネリング可能な厚さをもち且つベース層１１を構成する
ＳｒＴｉＯ3 の誘電率に比較して低い誘電率の誘電体で
ある（Ｍｇ，Ｔｉ）Ｏx ）からなる低誘電率バリヤ層１
２、バリヤ層１２上にチャネル長に対応する距離を隔て
て形成されたＩＴＯのエミッタ電極１３とコレクタ電極
１４、ベース層１１に形成されたＩＴＯのベース電極１
５を備える。
ル層に於ける伝導帯の底のレベルを、従来の誘電体ベー
ス・トランジスタでチャネルとして利用していたベース
層に比較し、十分に低くなるようにして、動作電圧が低
くても、良好に動作させることを可能にすると共にトラ
ンジスタ特性を向上しようとする。 【解決手段】 ＳｒＴｉＯ3 からなる高誘電率ベース層
１１上に生成されベース層１１の伝導帯の底に比較して
低い伝導帯の底をもつ（Ｍｇ，Ｔｉ）Ｏx からなるチャ
ネル層１６、チャネル層１６上に在ってキャリヤがトン
ネリング可能な厚さをもち且つベース層１１を構成する
ＳｒＴｉＯ3 の誘電率に比較して低い誘電率の誘電体で
ある（Ｍｇ，Ｔｉ）Ｏx ）からなる低誘電率バリヤ層１
２、バリヤ層１２上にチャネル長に対応する距離を隔て
て形成されたＩＴＯのエミッタ電極１３とコレクタ電極
１４、ベース層１１に形成されたＩＴＯのベース電極１
５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
せることが可能な誘電体ベース・トランジスタに関す
る。
せることが可能な誘電体ベース・トランジスタに関す
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】そのような素子の一つとして誘電体ベース
・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。
・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７は従来の技術を解説する為の誘電体
ベース・トランジスタを表す要部説明図であり、（Ａ）
は要部切断側面、（Ｂ）はエネルギ・バンド・ダイヤグ
ラムである。
ベース・トランジスタを表す要部説明図であり、（Ａ）
は要部切断側面、（Ｂ）はエネルギ・バンド・ダイヤグ
ラムである。
【０００６】図に於いて、１は高誘電率ベース層、２は
電子がトンネリングできる程度に薄い低誘電率バリヤ
層、３はエミッタ電極、４はコレクタ電極、５はベース
電極、６は電子流の経路をそれぞれ示している。尚、
（Ｂ）は電子流の経路６に沿ったエネルギ・バンド・ダ
イヤグラムであって、簡明にする為、伝導帯の底のみを
表している。
電子がトンネリングできる程度に薄い低誘電率バリヤ
層、３はエミッタ電極、４はコレクタ電極、５はベース
電極、６は電子流の経路をそれぞれ示している。尚、
（Ｂ）は電子流の経路６に沿ったエネルギ・バンド・ダ
イヤグラムであって、簡明にする為、伝導帯の底のみを
表している。
【０００７】従来の誘電体ベース・トランジスタでは、
チャネルが生成される高誘電率ベース層１のエネルギ・
バンドの制御、即ち、伝導帯の底のレベルを低下させる
為、不純物のドーピングを行っている。
チャネルが生成される高誘電率ベース層１のエネルギ・
バンドの制御、即ち、伝導帯の底のレベルを低下させる
為、不純物のドーピングを行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の誘電体ベー
ス・トランジスタに於いて、高誘電率ベース層１に不純
物をドーピングしても、実際には、有効なキャリヤの注
入は実現できなかった。
ス・トランジスタに於いて、高誘電率ベース層１に不純
物をドーピングしても、実際には、有効なキャリヤの注
入は実現できなかった。
【０００９】通常、高誘電率ベース層１にドーピングす
る不純物としてＮｂが知られているが、誘電体ベース・
トランジスタは、その製造工程中に高温の熱処理を必要
とする為、Ｎｂが酸化されてしまい、キャリヤとしての
作用を失ってしまうことが判った。
る不純物としてＮｂが知られているが、誘電体ベース・
トランジスタは、その製造工程中に高温の熱処理を必要
とする為、Ｎｂが酸化されてしまい、キャリヤとしての
作用を失ってしまうことが判った。
【００１０】このように、従来の技術では、ベース層に
於ける伝導帯の底のレベルを低下させることができず、
従って、誘電体ベース・トランジスタを動作させるに
は、高い電圧を印加することが必要であり、実用上から
は問題があった。
於ける伝導帯の底のレベルを低下させることができず、
従って、誘電体ベース・トランジスタを動作させるに
は、高い電圧を印加することが必要であり、実用上から
は問題があった。
【００１１】本発明は、チャネル層に於ける伝導帯の底
のレベルを、従来の誘電体ベース・トランジスタでチャ
ネルとして利用していたベース層に比較し、十分に低く
なるようにして、動作電圧が低くても、良好に動作させ
ることを可能にすると共にトランジスタ特性を向上しよ
うとする。
のレベルを、従来の誘電体ベース・トランジスタでチャ
ネルとして利用していたベース層に比較し、十分に低く
なるようにして、動作電圧が低くても、良好に動作させ
ることを可能にすると共にトランジスタ特性を向上しよ
うとする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理を解
説する為の説明図であり、（Ａ）は誘電体ベース・トラ
ンジスタの要部切断側面、（Ｂ）は電子流の経路に沿っ
たエネルギ・バンド・ダイヤグラムである。
説する為の説明図であり、（Ａ）は誘電体ベース・トラ
ンジスタの要部切断側面、（Ｂ）は電子流の経路に沿っ
たエネルギ・バンド・ダイヤグラムである。
【００１３】図に於いて、１１は高誘電率ベース層、１
２は低誘電率バリヤ層、１３はエミッタ電極、１４はコ
レクタ電極、１５はベース電極、１６はチャネル層、Ｌ
G は電極１３と１４間の距離、ＬE は電極１３の長さ、
ＬC は電極１４の長さ、ＥPは従来のチャネルに於ける
レベルをそれぞれ示している。
２は低誘電率バリヤ層、１３はエミッタ電極、１４はコ
レクタ電極、１５はベース電極、１６はチャネル層、Ｌ
G は電極１３と１４間の距離、ＬE は電極１３の長さ、
ＬC は電極１４の長さ、ＥPは従来のチャネルに於ける
レベルをそれぞれ示している。
【００１４】図１（Ａ）に見られるチャネル層１６は、
高誘電率ベース層１１上に低誘電率バリヤ層１２を成長
させる過程に於いて、相互拡散に依って生成されるもの
であり、高誘電率ベース層１１及び低誘電率バリヤ層１
２の何れとも組成や結晶構造を異にするものであって、
図１（Ｂ）から判るように、伝導帯の底が高誘電率ベー
ス層１１に於けるそれよりも低く、しかも、連続的にな
る。
高誘電率ベース層１１上に低誘電率バリヤ層１２を成長
させる過程に於いて、相互拡散に依って生成されるもの
であり、高誘電率ベース層１１及び低誘電率バリヤ層１
２の何れとも組成や結晶構造を異にするものであって、
図１（Ｂ）から判るように、伝導帯の底が高誘電率ベー
ス層１１に於けるそれよりも低く、しかも、連続的にな
る。
【００１５】具体的には、高誘電率ベース層１１の材料
にＳｉＴｉＯ3 を用い、その上に低誘電率バリヤ層１２
として（Ｍｇ，Ｔｉ）Ｏx を基板温度（即ちベース層温
度）を６５０〔℃〕以上にして成長させた場合、Ｔｉの
含有量が、Ｍｇが１に対して０．５以下の場合、（Ｍ
ｇ，Ｔｉ）Ｏx はＭｇＯとして結晶化しようとする為、
Ｔｉが析出し、そのＴｉがＳｉＴｉＯ3 との界面に拡散
してチャネル層１６が生成されるのである。
にＳｉＴｉＯ3 を用い、その上に低誘電率バリヤ層１２
として（Ｍｇ，Ｔｉ）Ｏx を基板温度（即ちベース層温
度）を６５０〔℃〕以上にして成長させた場合、Ｔｉの
含有量が、Ｍｇが１に対して０．５以下の場合、（Ｍ
ｇ，Ｔｉ）Ｏx はＭｇＯとして結晶化しようとする為、
Ｔｉが析出し、そのＴｉがＳｉＴｉＯ3 との界面に拡散
してチャネル層１６が生成されるのである。
【００１６】また、高誘電率ベース層１１の材料にＳｉ
ＴｉＯ3 を用い、その上に低誘電率バリヤ層１２として
ＬａＴｉＯx を基板温度を８００〔℃〕以上にして成長
させた場合、ＳｒＴｉＯ3 に於けるＳｒ（２価）サイト
にＬａ（３価）に依る置換が起こり、キャリヤが生成さ
れるのである。
ＴｉＯ3 を用い、その上に低誘電率バリヤ層１２として
ＬａＴｉＯx を基板温度を８００〔℃〕以上にして成長
させた場合、ＳｒＴｉＯ3 に於けるＳｒ（２価）サイト
にＬａ（３価）に依る置換が起こり、キャリヤが生成さ
れるのである。
【００１７】前記したところから、本発明に依る誘電体
ベース・トランジスタに於いては、（１）高い誘電率を
もつ誘電体からなるベース層（例えばＳｒＴｉＯ3 高誘
電率ベース層１１）上に生成され前記ベース層に於ける
伝導帯の底に比較して低い伝導帯の底をもつチャネル層
（例えばチャネル層１６）と、前記チャネル層上に在っ
てキャリヤがトンネリング可能な厚さをもつと共に前記
ベース層を構成する誘電体の誘電率に比較して低い誘電
率をもつ誘電体からなるバリヤ層（例えば（Ｍｇ，Ｔ
ｉ）Ｏx ）低誘電率バリヤ層１２）と、前記バリヤ層上
にチャネル長に対応する距離を隔てて形成された導電性
物質（例えばＩＴＯ等）からなるエミッタ電極（例えば
エミッタ電極１３）及びコレクタ電極（例えばコレクタ
電極１４）と、前記ベース層に形成され導電性物質から
なるベース電極（例えばＩＴＯベース電極１５）とを備
えてなることを特徴とするか、又は、
ベース・トランジスタに於いては、（１）高い誘電率を
もつ誘電体からなるベース層（例えばＳｒＴｉＯ3 高誘
電率ベース層１１）上に生成され前記ベース層に於ける
伝導帯の底に比較して低い伝導帯の底をもつチャネル層
（例えばチャネル層１６）と、前記チャネル層上に在っ
てキャリヤがトンネリング可能な厚さをもつと共に前記
ベース層を構成する誘電体の誘電率に比較して低い誘電
率をもつ誘電体からなるバリヤ層（例えば（Ｍｇ，Ｔ
ｉ）Ｏx ）低誘電率バリヤ層１２）と、前記バリヤ層上
にチャネル長に対応する距離を隔てて形成された導電性
物質（例えばＩＴＯ等）からなるエミッタ電極（例えば
エミッタ電極１３）及びコレクタ電極（例えばコレクタ
電極１４）と、前記ベース層に形成され導電性物質から
なるベース電極（例えばＩＴＯベース電極１５）とを備
えてなることを特徴とするか、又は、
【００１８】（２）前記（１）に於いて、ベース層上に
形成されチャネル層の生成を所要領域に制限する絶縁層
（例えばＣｅＯ2 からなる絶縁層１７）を備えてなるこ
とを特徴とするか、又は、
形成されチャネル層の生成を所要領域に制限する絶縁層
（例えばＣｅＯ2 からなる絶縁層１７）を備えてなるこ
とを特徴とするか、又は、
【００１９】（３）前記（２）に於いて、チャネル層の
生成を所要領域に制限する絶縁層を介してベース層の制
御を行う為に形成されたベース電極（例えばベース電極
１８）を備えてなることを特徴とするか、又は、
生成を所要領域に制限する絶縁層を介してベース層の制
御を行う為に形成されたベース電極（例えばベース電極
１８）を備えてなることを特徴とするか、又は、
【００２０】（４）前記（１）乃至（３）のいずれか１
に於いて、エミッタ電極及びコレクタ電極及びベース電
極の少なくとも何れかが超伝導体（例えばＹＢＣＯ）を
材料とするものであることを特徴とするか、又は、
に於いて、エミッタ電極及びコレクタ電極及びベース電
極の少なくとも何れかが超伝導体（例えばＹＢＣＯ）を
材料とするものであることを特徴とするか、又は、
【００２１】（５）前記（１）乃至（４）のいずれか１
に於いて、バリヤ層がＬａＴｉＯx を材料とするもので
あることを特徴とするか、又は、
に於いて、バリヤ層がＬａＴｉＯx を材料とするもので
あることを特徴とするか、又は、
【００２２】（６）前記（１）乃至（４）のいずれか１
に於いて、バリヤ層が（Ｍｇ，Ｔｉ）Ｏxを材料とする
ものであることを特徴とするか、又は、
に於いて、バリヤ層が（Ｍｇ，Ｔｉ）Ｏxを材料とする
ものであることを特徴とするか、又は、
【００２３】（７）前記（１）乃至（４）のいずれか１
に於いて、バリヤ層がチャネル層を生成させるのに有効
な材料（例えばＬａＴｉＯ3 ）からなる第一のバリヤ層
（例えば第一の低誘電率バリヤ層２３Ａ）と前記第一の
バリヤ層と材料を異にする（例えばＩｎ2 Ｏ3 ）第二の
バリヤ層（例えば第二の低誘電率バリヤ層２３Ｂ）とか
らなることを特徴とする。
に於いて、バリヤ層がチャネル層を生成させるのに有効
な材料（例えばＬａＴｉＯ3 ）からなる第一のバリヤ層
（例えば第一の低誘電率バリヤ層２３Ａ）と前記第一の
バリヤ層と材料を異にする（例えばＩｎ2 Ｏ3 ）第二の
バリヤ層（例えば第二の低誘電率バリヤ層２３Ｂ）とか
らなることを特徴とする。
【００２４】前記手段を採ることに依り、チャネル層に
於ける伝導帯の底は、従来の誘電体ベース・トランジス
タに於いてチャネルとして利用していたベース層に比較
し、レベルが十分に低くなるので、電子の注入効率、電
流密度、相互コンダクタンスｇm など全てが向上し、動
作電圧が低くても、良好に動作させることができ、その
用途を拡げることができる。
於ける伝導帯の底は、従来の誘電体ベース・トランジス
タに於いてチャネルとして利用していたベース層に比較
し、レベルが十分に低くなるので、電子の注入効率、電
流密度、相互コンダクタンスｇm など全てが向上し、動
作電圧が低くても、良好に動作させることができ、その
用途を拡げることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】本発明の原理を解説するのに用い
た図１に見られる誘電体ベース・トランジスタを第一の
形態として具体的に説明する。
た図１に見られる誘電体ベース・トランジスタを第一の
形態として具体的に説明する。
【００２６】（１） 高誘電率ベース層１１について 材料：ＳｒＴｉＯ3 厚さ：１０〔μｍ〕
【００２７】（２） 低誘電率バリヤ層１２について 材料：（Ｍｇ，Ｔｉ）Ｏx 厚さ：１０〔ｎｍ〕
【００２８】（３） エミッタ電極１３について 材料：ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ） 厚さ：５０〔ｎｍ〕 コレクタ方向の長さＬE ：５〔μｍ〕
【００２９】（４） コレクタ電極１４について 材料：ＩＴＯ 厚さ：５０〔ｎｍ〕 エミッタ方向の長さＬC ：５〔μｍ〕
【００３０】（５） ベース電極１５について 材料：ＩＴＯ 厚さ：１００〔ｎｍ〕
【００３１】（６） チャネル層１６について 材料：（Ｍｇ，Ｔｉ）Ｏx 厚さ：５〔ｎｍ〕
【００３２】尚、エミッタ電極１３とコレクタ電極１４
の間の距離ＬG は１〔μｍ〕である。
の間の距離ＬG は１〔μｍ〕である。
【００３３】前記第一の形態は、低誘電率バリヤ層１２
の材料として、（Ｍｇ，Ｔｉ）Ｏxを用い、高誘電率ベ
ース層１１との界面に、Ｔｉの含有量が多い（Ｍｇ，Ｔ
ｉ）Ｏx からなるチャネル層１６を生成させている。
の材料として、（Ｍｇ，Ｔｉ）Ｏxを用い、高誘電率ベ
ース層１１との界面に、Ｔｉの含有量が多い（Ｍｇ，Ｔ
ｉ）Ｏx からなるチャネル層１６を生成させている。
【００３４】ここで、チャネル層１６に於けるＴｉの含
有量が多くなる理由は、低誘電率バリヤ層１２と高誘電
率ベース層１１からの相互拡散に依る。
有量が多くなる理由は、低誘電率バリヤ層１２と高誘電
率ベース層１１からの相互拡散に依る。
【００３５】また、各電極の材料にはＩＴＯを用いてい
るが、これは、トランジスタ全体を透明化する為であ
り、これは、光装置に適用する場合などに必要となるこ
とが多い。透明化することが不要であれば、Ａｕ，Ａ
ｇ，Ａｌなどの金属材料を用いて良い。
るが、これは、トランジスタ全体を透明化する為であ
り、これは、光装置に適用する場合などに必要となるこ
とが多い。透明化することが不要であれば、Ａｕ，Ａ
ｇ，Ａｌなどの金属材料を用いて良い。
【００３６】図２は本発明に於ける第二の形態を解説す
る為の誘電体ベース・トランジスタを表す要部切断側面
図であり、図１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。
る為の誘電体ベース・トランジスタを表す要部切断側面
図であり、図１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。
【００３７】第二の形態が第一の形態と相違するところ
は、高誘電率ベース層１１上に材料をＣｅＯ2 とし且つ
開口をもった厚さ例えば１０〔ｎｍ〕の絶縁層１７を形
成した点にある。
は、高誘電率ベース層１１上に材料をＣｅＯ2 とし且つ
開口をもった厚さ例えば１０〔ｎｍ〕の絶縁層１７を形
成した点にある。
【００３８】前記構成上から、低誘電率バリヤ層１２は
前記開口を介してのみ高誘電率ベース層１１と接触する
ので、チャネル層１６は、その界面、即ち、低誘電率バ
リヤ層１２の開口内のみに生成される。
前記開口を介してのみ高誘電率ベース層１１と接触する
ので、チャネル層１６は、その界面、即ち、低誘電率バ
リヤ層１２の開口内のみに生成される。
【００３９】絶縁層１７は、他の誘電体ベース・トラン
ジスタとの素子間分離の役割を果たすことができるか
ら、第二の形態の構造は、集積回路を構成する場合に有
用である。尚、絶縁層１７の材料としては、ＣｅＯ2 の
他にＳｉＯ2 ，ＬａＡｌＯ3 ，ＮｄＧａＯ3 などを用い
ることができる。
ジスタとの素子間分離の役割を果たすことができるか
ら、第二の形態の構造は、集積回路を構成する場合に有
用である。尚、絶縁層１７の材料としては、ＣｅＯ2 の
他にＳｉＯ2 ，ＬａＡｌＯ3 ，ＮｄＧａＯ3 などを用い
ることができる。
【００４０】図３は本発明に於ける第三の形態を解説す
る為の誘電体ベース・トランジスタを表す要部斜面図で
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。
る為の誘電体ベース・トランジスタを表す要部斜面図で
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。
【００４１】第三の形態が第二の形態と最も相違すると
ころは、低誘電率バリヤ層１２上に厚さ例えば５０〔ｎ
ｍ〕のＡｕからなるベース電極１８を形成した点にあ
り、このように、全ての電極を表面側に配設した構成
は、集積回路を実現させる場合に重要である。
ころは、低誘電率バリヤ層１２上に厚さ例えば５０〔ｎ
ｍ〕のＡｕからなるベース電極１８を形成した点にあ
り、このように、全ての電極を表面側に配設した構成
は、集積回路を実現させる場合に重要である。
【００４２】第三の形態を製造する場合、 高誘電率ベース層１１上に開口１７Ａをもつ絶縁層
１７及び低誘電率バリヤ層１２を順に形成し、それ等の
界面にチャネル層１６を生成させる。
１７及び低誘電率バリヤ層１２を順に形成し、それ等の
界面にチャネル層１６を生成させる。
【００４３】 次いで、開口１７Ａを再び表出させる
ように低誘電率バリヤ層１２をエッチングしてチャネル
層１６を表出させる。
ように低誘電率バリヤ層１２をエッチングしてチャネル
層１６を表出させる。
【００４４】 次いで、厚さ５０〔ｎｍ〕のＡｕ膜を
形成し、且つ、それをエッチングすることでベース電極
１８並びにチャネル層１６に直接コンタクトするエミッ
タ電極１３及びコレクタ電極１４を形成する。の工程を
経て完成される。
形成し、且つ、それをエッチングすることでベース電極
１８並びにチャネル層１６に直接コンタクトするエミッ
タ電極１３及びコレクタ電極１４を形成する。の工程を
経て完成される。
【００４５】第三の形態に於けるベース電極１８の長さ
ＬB は例えば１０〔μｍ〕、また、幅ＷB は例えば５
〔μｍ〕であり、また、エミッタ電極１３並びにコレク
タ電極１４の幅ＷE 及びＷC は例えば５〔μｍ〕であ
り、その他の寸法は、第二の形態と同様である。
ＬB は例えば１０〔μｍ〕、また、幅ＷB は例えば５
〔μｍ〕であり、また、エミッタ電極１３並びにコレク
タ電極１４の幅ＷE 及びＷC は例えば５〔μｍ〕であ
り、その他の寸法は、第二の形態と同様である。
【００４６】図４は本発明に於ける第四の形態を解説す
る為の誘電体ベース・トランジスタ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。
る為の誘電体ベース・トランジスタ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。
【００４７】第四の形態が第二の形態と相違するところ
は、エミッタ電極１３、コレクタ電極１４、ベース電極
１５それぞれの材料として超伝導材料の一つであるＹＢ
ＣＯを採用している点である。
は、エミッタ電極１３、コレクタ電極１４、ベース電極
１５それぞれの材料として超伝導材料の一つであるＹＢ
ＣＯを採用している点である。
【００４８】このように、各電極の材料として超伝導材
料を用いれば、超伝導配線と直接接合することが可能に
なることは云うまでもない。尚、超伝導材料としては、
ＹＢＣＯの他に種々な酸化物超伝導体を利用することが
できる。
料を用いれば、超伝導配線と直接接合することが可能に
なることは云うまでもない。尚、超伝導材料としては、
ＹＢＣＯの他に種々な酸化物超伝導体を利用することが
できる。
【００４９】図５は本発明に於ける第五の形態を解説す
る為の誘電体ベース・トランジスタを表す要部切断側面
図である。
る為の誘電体ベース・トランジスタを表す要部切断側面
図である。
【００５０】図に於いて、２１はＳｒＴｉＯ3 からなる
高誘電率ベース層、２２はＣｅＯ2からなる絶縁層、２
３はＬａＴｉＯ3 からなる低誘電率バリヤ層、２４はＮ
ｂからなるエミッタ電極、２５はＮｂからなるコレクタ
電極、２６はＩＴＯからなるベース電極、２７は（Ｌ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 からなるチャネル層をそれぞれ示し
ている。
高誘電率ベース層、２２はＣｅＯ2からなる絶縁層、２
３はＬａＴｉＯ3 からなる低誘電率バリヤ層、２４はＮ
ｂからなるエミッタ電極、２５はＮｂからなるコレクタ
電極、２６はＩＴＯからなるベース電極、２７は（Ｌ
ａ，Ｓｒ）ＴｉＯ3 からなるチャネル層をそれぞれ示し
ている。
【００５１】第五の形態では、低誘電率バリヤ層２３の
材料としてＬａＴｉＯ3 を用い、また、エミッタ電極２
４並びにコレクタ電極２５の材料として金属超伝導体で
あるＮｂを用いている。
材料としてＬａＴｉＯ3 を用い、また、エミッタ電極２
４並びにコレクタ電極２５の材料として金属超伝導体で
あるＮｂを用いている。
【００５２】このように、低誘電率バリヤ層２３の材料
としてＬａＴｉＯ3 を用いた場合、約１×１０17〔c
m-3〕〜１×１０18〔cm-3〕程度の高いキャリヤ密度を
もち、且つ、厚さが約５０〔Å〕と薄い（Ｌａ，Ｓｒ）
ＴｉＯ3 からなるチャネル層２７を生成することができ
る。
としてＬａＴｉＯ3 を用いた場合、約１×１０17〔c
m-3〕〜１×１０18〔cm-3〕程度の高いキャリヤ密度を
もち、且つ、厚さが約５０〔Å〕と薄い（Ｌａ，Ｓｒ）
ＴｉＯ3 からなるチャネル層２７を生成することができ
る。
【００５３】図６は本発明に於ける第六の形態を解説す
る為の誘電体ベース・トランジスタを表す要部切断側面
図であり、図５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。
る為の誘電体ベース・トランジスタを表す要部切断側面
図であり、図５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。
【００５４】第六の形態が第五の形態と相違するところ
は、低誘電率バリヤ層が二層に分けられ、ＬａＴｉＯ3
からなる第一の低誘電率バリヤ層２３Ａ及びＩｎ2 Ｏ3
からなる第二の低誘電率バリヤ層２３Ｂで構成されてい
る点、また、各電極の材料にＹＢＣＯを用いている点で
ある。
は、低誘電率バリヤ層が二層に分けられ、ＬａＴｉＯ3
からなる第一の低誘電率バリヤ層２３Ａ及びＩｎ2 Ｏ3
からなる第二の低誘電率バリヤ層２３Ｂで構成されてい
る点、また、各電極の材料にＹＢＣＯを用いている点で
ある。
【００５５】即ち、第一の低誘電率バリヤ層２３Ａはチ
ャネル層２７を生成させる為のみに用い、第二の低誘電
率バリヤ層２３Ｂはトランジスタ特性の改善、例えば、
電流密度を高め、動作電圧を低減させるのに用いること
ができ、両者の材料を適切に選択することが可能になっ
て、設計の自由度は向上する。
ャネル層２７を生成させる為のみに用い、第二の低誘電
率バリヤ層２３Ｂはトランジスタ特性の改善、例えば、
電流密度を高め、動作電圧を低減させるのに用いること
ができ、両者の材料を適切に選択することが可能になっ
て、設計の自由度は向上する。
【００５６】第六の形態に於ける諸ディメンションとし
ては、ＬａＴｉＯ3 からなる第一の低誘電率バリヤ層２
３Ａの厚さが５〔ｎｍ〕、及び、Ｉｎ2 Ｏ3 からなる第
二の低誘電率バリヤ層２３Ｂの厚さが５〔ｎｍ〕である
ことを除き、他の形態と同じであると認識してよい。
ては、ＬａＴｉＯ3 からなる第一の低誘電率バリヤ層２
３Ａの厚さが５〔ｎｍ〕、及び、Ｉｎ2 Ｏ3 からなる第
二の低誘電率バリヤ層２３Ｂの厚さが５〔ｎｍ〕である
ことを除き、他の形態と同じであると認識してよい。
【００５７】本発明では、前記各形態に限定されること
なく、他に多くの改変を実現することができ、例えば前
記各形態に於いては、高誘電体材料としてＳｒＴｉＯ3
を用いたが、これは、ＢａＴｉＯ3 や（Ｂａ，Ｓｒ）Ｔ
ｉＯ3 などに代替することができ、これ等の材料は、室
温に於いて十分に高い誘電率を維持することが可能であ
る。因みに、ＳｒＴｉＯ3 は室温で誘電率が約１／１０
０程度になってしまうので、低温雰囲気で用いることが
必要である。
なく、他に多くの改変を実現することができ、例えば前
記各形態に於いては、高誘電体材料としてＳｒＴｉＯ3
を用いたが、これは、ＢａＴｉＯ3 や（Ｂａ，Ｓｒ）Ｔ
ｉＯ3 などに代替することができ、これ等の材料は、室
温に於いて十分に高い誘電率を維持することが可能であ
る。因みに、ＳｒＴｉＯ3 は室温で誘電率が約１／１０
０程度になってしまうので、低温雰囲気で用いることが
必要である。
【００５８】
【発明の効果】本発明に依る誘電体ベース・トランジス
タは、高い誘電率をもつ誘電体からなるベース層上に生
成され前記ベース層に於ける伝導帯の底に比較して低い
伝導帯の底をもつチャネル層、チャネル層上に形成され
キャリヤがトンネリング可能な厚さをもつと共に前記ベ
ース層を構成する誘電体の誘電率に比較して低い誘電率
をもつ誘電体からなるバリヤ層、バリヤ層上にチャネル
長に対応する距離を隔てて形成された導電性物質からな
るエミッタ電極及びコレクタ電極、ベース層に形成され
導電性物質からなるベース電極を備える。
タは、高い誘電率をもつ誘電体からなるベース層上に生
成され前記ベース層に於ける伝導帯の底に比較して低い
伝導帯の底をもつチャネル層、チャネル層上に形成され
キャリヤがトンネリング可能な厚さをもつと共に前記ベ
ース層を構成する誘電体の誘電率に比較して低い誘電率
をもつ誘電体からなるバリヤ層、バリヤ層上にチャネル
長に対応する距離を隔てて形成された導電性物質からな
るエミッタ電極及びコレクタ電極、ベース層に形成され
導電性物質からなるベース電極を備える。
【００５９】前記構成を採ることに依り、チャネル層に
於ける伝導帯の底は、従来の誘電体ベース・トランジス
タに於いてチャネルとして利用していたベース層に比較
し、レベルが十分に低くなるので、電子の注入効率、電
流密度、相互コンダクタンスｇm など全てが向上し、動
作電圧が低くても、良好に動作させることができ、その
用途を拡げることができる。
於ける伝導帯の底は、従来の誘電体ベース・トランジス
タに於いてチャネルとして利用していたベース層に比較
し、レベルが十分に低くなるので、電子の注入効率、電
流密度、相互コンダクタンスｇm など全てが向上し、動
作電圧が低くても、良好に動作させることができ、その
用途を拡げることができる。
【図１】本発明の原理を解説する為の説明図である。
【図２】本発明に於ける第二の形態を解説する為の誘電
体ベース・トランジスタを表す要部切断側面図である。
体ベース・トランジスタを表す要部切断側面図である。
【図３】本発明に於ける第三の形態を解説する為の誘電
体ベース・トランジスタを表す要部斜面図である。
体ベース・トランジスタを表す要部斜面図である。
【図４】本発明に於ける第四の形態を解説する為の誘電
体ベース・トランジスタを表す要部切断側面図である。
体ベース・トランジスタを表す要部切断側面図である。
【図５】本発明に於ける第五の形態を解説する為の誘電
体ベース・トランジスタを表す要部切断側面図である。
体ベース・トランジスタを表す要部切断側面図である。
【図６】本発明に於ける第六の形態を解説する為の誘電
体ベース・トランジスタを表す要部切断側面図である。
体ベース・トランジスタを表す要部切断側面図である。
【図７】従来の技術を解説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。
ンジスタを表す要部説明図である。
１１ 高誘電率ベース層 １２ 低誘電率バリヤ層 １３ エミッタ電極 １４ コレクタ電極 １５ ベース電極 １６ チャネル層 １７ 絶縁層 １８ ベース電極 ２１ 高誘電率ベース層 ２２ 絶縁層 ２３ 低誘電率バリヤ層 ２３Ａ 第一の低誘電率バリヤ層 ２３Ｂ 第二の低誘電率バリヤ層 ２４ エミッタ電極 ２５ コレクタ電極 ２６ ベース電極 ２７ チャネル層
Claims (5)
- 【請求項１】高い誘電率をもつ誘電体からなるベース層
上に生成され前記ベース層に於ける伝導帯の底に比較し
て低い伝導帯の底をもつチャネル層と、 前記チャネル層上に在ってキャリヤがトンネリング可能
な厚さをもつと共に前記ベース層を構成する誘電体の誘
電率に比較して低い誘電率をもつ誘電体からなるバリヤ
層と、 前記バリヤ層上にチャネル長に対応する距離を隔てて形
成された導電性物質からなるエミッタ電極及びコレクタ
電極と、 前記ベース層に形成され導電性物質からなるベース電極
とを備えてなることを特徴とする誘電体ベース・トラン
ジスタ。 - 【請求項２】ベース層上に形成されチャネル層の生成を
所要領域に制限する絶縁層を備えてなることを特徴とす
る請求項１記載の誘電体ベース・トランジスタ。 - 【請求項３】チャネル層の生成を所要領域に制限する絶
縁層を介してベース層の制御を行う為に形成されたベー
ス電極を備えてなることを特徴とする請求項２記載の誘
電体ベース・トランジスタ。 - 【請求項４】エミッタ電極及びコレクタ電極及びベース
電極の少なくとも何れかが超伝導体を材料とするもので
あることを特徴とする請求項１或いは２或いは３記載の
誘電体ベース・トランジスタ。 - 【請求項５】バリヤ層がチャネル層を生成させるのに有
効な材料からなる第一のバリヤ層と前記第一のバリヤ層
と材料を異にする第二のバリヤ層とからなることを特徴
とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の誘電体ベ
ース・トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20299895A JP3438117B2 (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 誘電体ベース・トランジスタ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20299895A JP3438117B2 (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 誘電体ベース・トランジスタ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0951088A true JPH0951088A (ja) | 1997-02-18 |
| JP3438117B2 JP3438117B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=16466644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20299895A Expired - Fee Related JP3438117B2 (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | 誘電体ベース・トランジスタ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3438117B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100847848B1 (ko) * | 2007-02-26 | 2008-07-23 | 삼성전기주식회사 | 이종접합 바이폴라 트랜지스터 및 그 제조방법 |
-
1995
- 1995-08-09 JP JP20299895A patent/JP3438117B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100847848B1 (ko) * | 2007-02-26 | 2008-07-23 | 삼성전기주식회사 | 이종접합 바이폴라 트랜지스터 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3438117B2 (ja) | 2003-08-18 |
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