JPH10112538A - Resonance tunnel element and its manufacture - Google Patents

Resonance tunnel element and its manufacture

Info

Publication number
JPH10112538A
JPH10112538A JP26428596A JP26428596A JPH10112538A JP H10112538 A JPH10112538 A JP H10112538A JP 26428596 A JP26428596 A JP 26428596A JP 26428596 A JP26428596 A JP 26428596A JP H10112538 A JPH10112538 A JP H10112538A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
single crystal
electrode
forming
etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP26428596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Yuki
康一郎 幸
Kiyoyuki Morita
清之 森田
Tadashi Morimoto
廉 森本
Sei Araki
聖 荒木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP26428596A priority Critical patent/JPH10112538A/en
Publication of JPH10112538A publication Critical patent/JPH10112538A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resonance tunnel element which is excellent in element characteristics. SOLUTION: A resonance tunnel element has an etching mask 104 on a (110) SOI board 100 and a (111) surface as a side surface thereunder. An Si fine structure body 111 (quantum well) having small width so as to function as a quantum well and a double barrier structure 112 formed of a tunnel oxide film 105 are formed. A pair of single crystalline silicon electrodes 113 are formed to cover the tunnel oxide film 105. According to the above structure, a resonance tunnel element with a single crystalline silicon electrode can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、共鳴トンネル素子
及びその製造方法に関し、特に単結晶シリコンを電極と
して有する共鳴トンネル素子及びエピタキシャル成長法
を用いて単結晶シリコンの電極を形成する共鳴トンネル
素子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resonant tunneling device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a method for manufacturing a resonant tunneling device having single-crystal silicon as an electrode and a single-crystal silicon electrode formed by epitaxial growth. About the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、従来のON/OFF二値の素子による回
路の集積度を超え、さらに多機能の回路を実現するため
に多値論理素子の開発が進められている。その一つに共
鳴トンネル素子がある。これまで共鳴トンネル素子は主
に化合物系の材料を用いて開発されてきたが、広く用い
られているシリコンULSIとの整合性を持たせるためにシ
リコン系の材料を基本として形成する方法が提案されて
いる(特開平7-312419号)。これは以下のような構成を
有する(図4)。
2. Description of the Related Art In recent years, multi-valued logic elements have been developed in order to realize a multi-function circuit that exceeds the degree of integration of circuits using conventional ON / OFF binary elements. One of them is a resonance tunnel element. Until now, resonant tunneling devices have been mainly developed using compound-based materials.However, methods have been proposed for forming them based on silicon-based materials in order to ensure compatibility with widely used silicon ULSI. (JP-A-7-312419). It has the following configuration (FIG. 4).

【0003】まず、面方位が(110)であるSOI(Silicon
on Insulator)基板400のSOI層403上にエッチン
グマスク404を形成し(図4(a))、次に、前記エッ
チングマスク404を(110)SOI基板400の<211>結晶
方位に平行または垂直に長方形状にパターニングして2
つのエッチング窓4000と、その間のマスクパターン
419を形成する(図4(b))。
First, an SOI (Silicon) having a plane orientation of (110) is used.
(Insulator) An etching mask 404 is formed on the SOI layer 403 of the substrate 400 (FIG. 4A). Next, the etching mask 404 is oriented parallel or perpendicular to the <211> crystal orientation of the (110) SOI substrate 400. Patterned into a rectangular shape 2
One etching window 4000 and a mask pattern 419 therebetween are formed (FIG. 4B).

【0004】この後、エチレンジアミン・ピロカテコー
ル・水の混合液によるエッチング液により結晶異方性エ
ッチングを行い、SOI層403をエッチングする。エッ
チングの異方性により、<111>方向のエッチングレート
は他の面方位よりも小さいため、エッチング時間をコン
トロールすることにより、前記マスクパターン419の
下部にはシリコン(111)面からなる両側壁を有し、量子
井戸として機能するほど十分に薄い幅を有するシリコン
微構造体411が形成できる(図4(c))。
[0004] Thereafter, crystal anisotropic etching is performed by using an etchant of a mixed solution of ethylenediamine, pyrocatechol and water to etch the SOI layer 403. Due to the anisotropy of the etching, the etching rate in the <111> direction is smaller than the other plane orientations. Therefore, by controlling the etching time, the side walls made of the silicon (111) plane are formed below the mask pattern 419. Thus, a silicon microstructure 411 having a width sufficiently thin enough to function as a quantum well can be formed (FIG. 4C).

【0005】その後、Si微構造体411の両側面にトン
ネル酸化膜405を形成し(図4(d))、Si微構造体4
11を含む(110)SOI基板400上にポリシリコン層41
7を堆積し、続いてSOI基板400と導電型が同じ不純
物を高濃度にドーピングする(図4(e))。次に、ポリ
シリコン層417をパターニングして、前記一対のトン
ネル障壁を両側から挟み込む一対のポリシリコン電極4
18を形成する(図4(f))。
Thereafter, a tunnel oxide film 405 is formed on both sides of the Si microstructure 411 (FIG. 4D).
Polysilicon layer 41 on (110) SOI substrate 400 including
7 is deposited, and then an impurity having the same conductivity type as that of the SOI substrate 400 is doped at a high concentration (FIG. 4E). Next, the polysilicon layer 417 is patterned to form a pair of polysilicon electrodes 4 sandwiching the pair of tunnel barriers from both sides.
18 are formed (FIG. 4F).

【0006】以上のような工程により、量子井戸として
機能するほど非常に薄い幅を有するSi微構造体411を
量子井戸として用い、その両側面にトンネル酸化膜40
5が形成された二重障壁構造412を有する共鳴トンネ
ル素子を形成することができる。
According to the above-described steps, the Si microstructure 411 having a very small width so as to function as a quantum well is used as a quantum well, and the tunnel oxide film 40 is formed on both sides thereof.
The resonant tunneling element having the double barrier structure 412 on which the element 5 is formed can be formed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体装置の製造方法においては、以下のような問題点
が存在する。
However, the conventional semiconductor device manufacturing method has the following problems.

【0008】共鳴トンネル素子は電極の電子のエネルギ
ーが量子井戸内部の量子準位に一致したときにトンネル
電流が流れる現象を動作の基本原理としている。P/V比
(極大電流値・極小電流値の比)が大きい良い素子特性
を示すためには、電極から量子井戸に注入される電子の
エネルギーをある範囲の値に揃えることが必要である。
The basic principle of the operation of the resonant tunneling element is a phenomenon in which a tunnel current flows when the energy of the electrons of the electrode coincides with the quantum level inside the quantum well. In order to exhibit good device characteristics with a large P / V ratio (ratio of maximum current value / minimum current value), it is necessary to make the energy of electrons injected from the electrode into the quantum well within a certain range.

【0009】しかし、多結晶あるいはアモルファスの電
極の場合、有効質量が電極内で一様の値でなく、また、
電子の散乱等のためどうしてもエネルギーの分布範囲が
広がってしまう。このために電極を単結晶の半導体で形
成することが必要である。しかし、従来の共鳴トンネル
素子の形成方法においては、電極を多結晶であるポリシ
リコンで形成しているため、 P/V比の大きな良い素子
特性を示すことが困難であった。
However, in the case of a polycrystalline or amorphous electrode, the effective mass is not uniform within the electrode, and
Inevitably distribution range of energy spread for such as electron scattering. For this reason, it is necessary to form the electrode with a single crystal semiconductor. However, in the conventional method of forming a resonant tunneling device, since the electrodes are formed of polycrystalline polysilicon, it is difficult to exhibit good device characteristics with a large P / V ratio.

【0010】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、良い特性
を示す共鳴トンネル素子を得るため、よい素子特性を示
す素子構造を提案すること、及びその形成のために単結
晶シリコンによる電極を形成する方法を提供することを
目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to propose an element structure exhibiting good device characteristics in order to obtain a resonant tunneling device exhibiting good characteristics. And a method for forming an electrode of single crystal silicon for the formation thereof.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、単結晶シリコンを電極とする共鳴トンネ
ル素子の構造を提案する。また、種結晶を用いた単結晶
シリコンのエピタキシャル成長を用いて共鳴トンネル素
子の単結晶シリコン電極の形成方法を提案する。またそ
の具体的な方法として、以下のような手段を用いる。
In order to achieve the above object, the present invention proposes a structure of a resonance tunnel device using single crystal silicon as an electrode. In addition, a method for forming a single-crystal silicon electrode of a resonant tunneling device using epitaxial growth of single-crystal silicon using a seed crystal is proposed. As a specific method, the following means is used.

【0012】SOI基板のSOI層表面上にエッチングマスク
を形成する第1の工程と、結晶異方性エッチングを行な
うことによりSOI層をエッチングし、第1/第2の(111)
面を表面とするシリコン薄板を共鳴トンネル素子の量子
井戸として形成すると同時に、前記シリコン薄板の近傍
に第3/第4の2つの(111)面を形成する第2の工程
と、前記第1/第2のシリコン(111)面上にトンネル障
壁を形成し、前記シリコン薄板と合わせて二重障壁構造
を形成するとともに、前記第3/第4の(111)面上にト
ンネル障壁を形成する第3の工程と、前記二重障壁構造
を耐ウェットエッチングマスクで覆う第4の工程と、ウ
ェットエッチングにより、前記第3/第4のシリコン(1
11)面上のトンネル障壁を除去する第5の工程と、前記
耐ウェットエッチングマスクを除去する第6の工程と、
結晶異方性エッチングにより前記第3/第4の(111)面
をシリコンのエピタキシャル成長法により、前記第3/
第4のシリコン(111)面からシリコン単結晶を成長さ
せ、成長させた結晶により前記第1/第2の表面のトン
ネル障壁を覆い、単結晶シリコンがトンネル障壁に密着
した構造を形成する第7の工程と、前記単結晶シリコン
に不純物を導入する第8の工程と、前記単結晶シリコン
をパターニングし、前記二重障壁構造に対する電極する
第9の工程とにより、単結晶シリコン電極を有する共鳴
トンネル素子を形成する。
A first step of forming an etching mask on the surface of the SOI layer of the SOI substrate; and etching of the SOI layer by performing crystal anisotropic etching to form a first / second (111)
A second step of forming a third / fourth (111) plane near the silicon thin plate at the same time as forming a silicon thin plate having a surface as a quantum well of the resonant tunneling device; Forming a tunnel barrier on the second silicon (111) surface, forming a double barrier structure together with the silicon thin plate, and forming a tunnel barrier on the third / fourth (111) surface; Step 3, a fourth step of covering the double barrier structure with a wet etching resistant mask, and wet etching to form the third / fourth silicon (1).
11) a fifth step of removing a tunnel barrier on the surface, and a sixth step of removing the wet etching resistant mask;
The third / fourth (111) planes are formed on the third / fourth (111) planes by crystal anisotropic etching by a silicon epitaxial growth method.
A seventh step in which a silicon single crystal is grown from the fourth silicon (111) surface, and the grown crystal covers the tunnel barrier on the first / second surface, forming a structure in which the single crystal silicon is in close contact with the tunnel barrier. And a ninth step of introducing an impurity into the single-crystal silicon and an ninth step of patterning the single-crystal silicon and forming an electrode for the double barrier structure. An element is formed.

【0013】また、第5の工程において、ウェットエッ
チングのかわりにドライエッチングを用いて前記第3/
第4のシリコン(111)面上のトンネル障壁を除去しても
よい。
In the fifth step, dry etching is used instead of wet etching,
The tunnel barrier on the fourth silicon (111) surface may be removed.

【0014】以上のような手段を用いて共鳴トンネル素
子の単結晶シリコン電極を形成することができる。
The single crystal silicon electrode of the resonance tunnel element can be formed by using the above-mentioned means.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に従っ
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0016】(実施の形態1)図1は本発明の第1の実
施の形態の共鳴トンネル素子を示す図である。(110)SOI
基板100上にエッチングマスク104と、その下部
に、(111)面を側面として有し、量子井戸として機能す
るほど非常に小さな幅を有する111Si微構造体(量子
井戸)とトンネル酸化膜105からなる二重障壁構造1
12が形成されている。前記トンネル酸化膜105の表
面を覆うように一対の単結晶シリコン電極113が形成
されている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram showing a resonance tunnel device according to a first embodiment of the present invention. (110) SOI
An etching mask 104 is formed on a substrate 100, and a 111 Si microstructure (quantum well) having a (111) plane as a side surface and having a very small width enough to function as a quantum well, and a tunnel oxide film 105 below the etching mask 104. Double barrier structure 1
12 are formed. A pair of single-crystal silicon electrodes 113 are formed so as to cover the surface of the tunnel oxide film 105.

【0017】以上のような構造により、単結晶シリコン
電極を有する共鳴トンネル素子を実現することができ
る。
With the above structure, a resonance tunnel device having a single crystal silicon electrode can be realized.

【0018】(実施の形態2)図2は本発明の第2の実
施の形態の共鳴トンネル素子の製造方法を示す図であ
る。200は(110)SOI基板である。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a view showing a method of manufacturing a resonant tunneling device according to a second embodiment of the present invention. 200 is a (110) SOI substrate.

【0019】そのSOI層203上に900℃のパイロ酸
化によりシリコン酸化膜による厚さ75nmのエッチングマ
スク204を形成する(図2(a))。
On the SOI layer 203, a 75 nm-thick etching mask 204 of a silicon oxide film is formed by pyro-oxidation at 900 ° C. (FIG. 2A).

【0020】次に、通常の光リソグラフィ技術により、
前記エッチングマスク204上に<211>方向に平行なエ
ッチング窓2000を形成するとともに、それらの間に
マスクパターン219を形成する(図2(b))。
Next, by the ordinary optical lithography technique,
An etching window 2000 parallel to the <211> direction is formed on the etching mask 204, and a mask pattern 219 is formed therebetween (FIG. 2B).

【0021】次に、エチレンジアミン・ピロカテコール
・水の混合液による結晶異方性エッチングを行なうと、
エッチングレートの異方性により、<111>結晶方位のエ
ッチングレートが他の面方位よりも非常に小さいため、
前記マスクパターン219の下部に基板表面に対して垂
直な(111)面を側面として有するSi微構造体211が形
成される。エッチング量を制御することにより、前記Si
微構造体211の厚さを、量子井戸として機能するほど
非常に薄くすることが可能である。このとき、同時に前
記Si微構造体211に対向する場所に(111)面210を
形成することができる(図2(c))。
Next, when a crystal anisotropic etching is performed with a mixed solution of ethylenediamine, pyrocatechol and water,
Due to the anisotropy of the etching rate, the etching rate of the <111> crystal orientation is much smaller than other plane orientations.
Below the mask pattern 219, a Si microstructure 211 having a (111) plane perpendicular to the substrate surface as a side surface is formed. By controlling the amount of etching, the Si
The thickness of the microstructure 211 can be extremely thin enough to function as a quantum well. At this time, the (111) plane 210 can be simultaneously formed at a position facing the Si microstructure 211 (FIG. 2C).

【0022】続いて、700℃のパイロ酸化を行ない、
Si微構造体211及び面領域210の表面の(111)面上
に厚さ1.5nmのトンネル酸化膜205a、205bを形成
する(図2(d))。
Subsequently, pyro-oxidation is performed at 700 ° C.
Tunnel oxide films 205a and 205b having a thickness of 1.5 nm are formed on the (111) plane of the surface of the Si microstructure 211 and the plane region 210 (FIG. 2D).

【0023】レジストマスク206をSi微構造体211
を覆うように形成後、弗化水素酸HFにより面領域210
上に形成されたトンネル酸化膜205bを除去する。こ
のとき、Si微構造体211側面の(111)面上に形成され
たトンネル酸化膜205aは除去されずに残る(図2
(e))。
A resist mask 206 is formed on the Si microstructure 211.
Is formed to cover the surface region 210 by hydrofluoric acid HF.
The tunnel oxide film 205b formed thereon is removed. At this time, the tunnel oxide film 205a formed on the (111) plane on the side surface of the Si microstructure 211 remains without being removed (FIG. 2).
(e)).

【0024】レジストマスク206除去後、面領域21
0の露出したSi(111)面を種結晶としてエピタキシャル
成長を行ない、単結晶シリコン207をSi微構造体21
1の表面を覆うまで成長させる。単結晶シリコン207
中には、熱拡散あるいは注入法を用いて不純物を拡散さ
せる。これにより、Si微構造体(量子井戸)211とト
ンネル酸化膜205aからなる二重障壁構造212に接
続する単結晶シリコン電極213を形成することができ
る(図2(f))。
After removing the resist mask 206, the surface region 21 is removed.
Epitaxial growth is performed using the exposed Si (111) plane as a seed crystal to convert the single crystal silicon 207 to the Si microstructure 21.
1 until it covers the surface. Single crystal silicon 207
Inside, impurities are diffused by thermal diffusion or implantation. Thus, a single crystal silicon electrode 213 connected to the double barrier structure 212 including the Si microstructure (quantum well) 211 and the tunnel oxide film 205a can be formed (FIG. 2F).

【0025】このように、面領域210を種結晶とした
単結晶シリコン207を成長させることにより、共鳴ト
ンネル素子と単結晶シリコン電極213を形成すること
ができる。
As described above, by growing the single crystal silicon 207 using the plane region 210 as a seed crystal, the resonance tunnel element and the single crystal silicon electrode 213 can be formed.

【0026】(実施の形態3)図3は本発明の第3の実
施の形態の共鳴トンネル素子の製造方法を示す図であ
る。
(Embodiment 3) FIG. 3 is a view showing a method of manufacturing a resonant tunneling device according to a third embodiment of the present invention.

【0027】300は(110)SOI基板である。そのSOI層
303上に900℃のパイロ酸化によりシリコン酸化膜
による厚さ75nmのエッチングマスク304を形成する。
次に、通常の光リソグラフィ技術により、前記エッチン
グマスク304上に<211>方向に平行なエッチング窓3
000を形成するとともに、それらの間にマスクパター
ン319を形成する。
Reference numeral 300 denotes a (110) SOI substrate. A 75 nm-thick etching mask 304 made of a silicon oxide film is formed on the SOI layer 303 by pyro-oxidation at 900 ° C.
Next, an etching window 3 parallel to the <211> direction is formed on the etching mask 304 by a normal photolithography technique.
000, and a mask pattern 319 is formed between them.

【0028】次に、エチレンジアミン・ピロカテコール
・水の混合液による結晶異方性エッチングを行なうと、
エッチングレートの異方性により、<111>結晶方位のエ
ッチングレートが他の面方位よりも非常に小さいため、
前記マスクパターン319の下部に基板表面に対して垂
直な(111)面を側面として有するSi微構造体311が形
成される。同時にSi微構造に対向する位置に(111)面3
10を形成することができる。エッチング量を制御する
ことにより、前記Si微構造体311の厚さを、量子井戸
として機能するほど非常に薄くすることが可能である。
続いて、700℃のパイロ酸化を行ない、Si微構造体3
11の表面及びの(111)面310上に厚さ1.5nmのトンネ
ル酸化膜305a、305bを形成する(図3(a))。
Next, when a crystal anisotropic etching is performed with a mixed solution of ethylenediamine, pyrocatechol and water,
Due to the anisotropy of the etching rate, the etching rate of the <111> crystal orientation is much smaller than other plane orientations.
Below the mask pattern 319, a Si microstructure 311 having a side surface of a (111) plane perpendicular to the substrate surface is formed. At the same time, the (111) face 3
10 can be formed. By controlling the amount of etching, the thickness of the Si microstructure 311 can be made extremely thin enough to function as a quantum well.
Subsequently, pyro-oxidation at 700 ° C. is performed to obtain a Si microstructure 3.
Tunnel oxide films 305a and 305b having a thickness of 1.5 nm are formed on the surface 11 and the (111) plane 310 (FIG. 3A).

【0029】レジストマスク306をSi微構造体211
を覆うように形成後(図3(b))、ドライエッチングを
行なうことにより、エッチングマスク304と同時に(1
11)面310上にに形成されたトンネル酸化膜305bを
除去する(図3(c))。これにより、Si種結晶320が
形成される。
A resist mask 306 is formed on the Si microstructure 211.
Is formed so as to cover (FIG. 3 (b)), dry etching is performed so that the etching mask 304 and (1) are simultaneously formed.
11) The tunnel oxide film 305b formed on the surface 310 is removed (FIG. 3C). Thereby, Si seed crystal 320 is formed.

【0030】レジスト除去後(図3(d))、Si種結晶3
20からエピタキシャル成長を行ない、単結晶シリコン
307を成長させ、前記Si微構造体311を覆う(図3
(e))。熱拡散あるいはイオン注入法により前記単結晶
シリコン307中に不純物を拡散させた後、エッチング
マスク304をエッチストップに用いてドライエッチン
グによって単結晶シリコンをパターニングし、単結晶シ
リコン電極313を形成する(図3(f))。
After removing the resist (FIG. 3D), the Si seed crystal 3
20 is grown by epitaxial growth to grow single crystal silicon 307 and cover the Si microstructure 311 (FIG. 3).
(e)). After diffusing impurities into the single crystal silicon 307 by thermal diffusion or ion implantation, the single crystal silicon is patterned by dry etching using the etching mask 304 as an etch stop to form a single crystal silicon electrode 313 (FIG. 3 (f)).

【0031】このように、Si種結晶320をもちいて単
結晶シリコン307を成長させることにより、共鳴トン
ネル素子と単結晶シリコン電極313を形成することが
できる。
As described above, by growing single crystal silicon 307 using Si seed crystal 320, a resonance tunnel element and single crystal silicon electrode 313 can be formed.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明の共鳴トンネル素子及びその製造
方法では、SOI層の一部を種結晶とするエピタキシャル
成長法を用いて共鳴トンネル素子の単結晶電極を形成す
る。これにより、P/V比の大きな良好な特性を有する共
鳴トンネル素子を形成することができる。
According to the resonant tunneling device and the method of manufacturing the same of the present invention, a single crystal electrode of the resonant tunneling device is formed by an epitaxial growth method using a part of the SOI layer as a seed crystal. As a result, a resonant tunneling device having a large P / V ratio and good characteristics can be formed.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態の共鳴トンネル素子
の構成断面図
FIG. 1 is a configuration sectional view of a resonance tunnel element according to a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明の共鳴トンネル素子の製造方法を示す工
程断面図
FIG. 2 is a process sectional view showing the method for manufacturing the resonant tunneling device of the present invention.

【図3】本発明の共鳴トンネル素子の製造方法を示す工
程断面図
FIG. 3 is a process sectional view showing the method for manufacturing the resonant tunneling device of the present invention.

【図4】従来の共鳴トンネル素子の製造方法を示す断面
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a conventional resonance tunnel element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 (110)SOI基板 101 Si(110)基板 102 埋め込み酸化膜層 104 エッチングマスク 105 トンネル酸化膜 111 Si微構造体 112 二重障壁構造 113 単結晶シリコン電極 200 (110)SOI基板 201 Si(110)基板 202 埋め込み酸化膜層 203 SOI層 204 エッチングマスク 205 (a,b) トンネル酸化膜 206 レジストマスク 207 単結晶シリコン 208 注入領域 210 (111)面 211 Si微構造体 212 二重障壁構造 213 単結晶Si電極 219 マスクパターン 2000 エッチング窓 300 (110)SOI基板 301 Si(110)基板 302 埋め込み酸化膜層 303 SOI層 304 エッチングマスク 305 (a,b)トンネル酸化膜 306 レジストマスク 307 単結晶シリコン 310 (111)面 311 Si微構造体 312 二重障壁構造 313 単結晶シリコン電極 319 マスクパターン 320 Si種結晶 3000 エッチング窓 400 (110)SOI基板 401 Si(110)基板 402 埋め込み酸化膜層 403 SOI層 404 エッチングマスク 405 トンネル酸化膜 411 Si微構造体 412 二重障壁構造 417 ポリシリコン層 418 ポリシリコン電極 419 マスクパターン 4000 エッチング窓 REFERENCE SIGNS LIST 100 (110) SOI substrate 101 Si (110) substrate 102 buried oxide film layer 104 etching mask 105 tunnel oxide film 111 Si microstructure 112 double barrier structure 113 single crystal silicon electrode 200 (110) SOI substrate 201 Si (110) Substrate 202 buried oxide film layer 203 SOI layer 204 etching mask 205 (a, b) tunnel oxide film 206 resist mask 207 single crystal silicon 208 implantation region 210 (111) plane 211 Si microstructure 212 double barrier structure 213 single crystal Si Electrode 219 mask pattern 2000 etching window 300 (110) SOI substrate 301 Si (110) substrate 302 buried oxide film layer 303 SOI layer 304 etching mask 305 (a, b) tunnel oxide film 306 resist mask 307 single crystal silicon 310 (111) Plane 311 Si microstructure 312 double barrier structure 313 single crystal Recon electrode 319 Mask pattern 320 Si seed crystal 3000 Etching window 400 (110) SOI substrate 401 Si (110) substrate 402 Embedded oxide film layer 403 SOI layer 404 Etching mask 405 Tunnel oxide film 411 Si microstructure 412 Double barrier structure 417 Polysilicon layer 418 polysilicon electrode 419 mask pattern 4000 etching window

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/88 H01L 29/88 F (72)発明者 荒木 聖 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI H01L 29/88 H01L 29/88 F (72) Inventor Seiji Araki 1006 Ojidoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 二重障壁構造を有し、前記二重障壁構造
は、電極/酸化膜/シリコン量子井戸/酸化膜/電極と
なっており、前記電極は単結晶シリコンであり、前記量
子井戸も単結晶シリコンである共鳴トンネル素子。
A double-barrier structure comprising: an electrode / oxide film / silicon quantum well / oxide film / electrode; wherein said electrode is single crystal silicon; Is a single crystal silicon resonant tunneling device.
【請求項2】 単結晶シリコンを種結晶とするシリコン
のエピタキシャル成長を行い、単結晶シリコン電極の形
成を行なう工程を含む共鳴トンネル素子の製造方法。
2. A method for manufacturing a resonant tunneling device, comprising the steps of: performing epitaxial growth of silicon using single crystal silicon as a seed crystal to form a single crystal silicon electrode.
【請求項3】 SOI層表面上にエッチングマスクを形
成する第1の工程と、 結晶異方性エッチングを行なうことによりSOI層をエッ
チングし、第1/第2の(111)面を表面とするシリコン
薄板を共鳴トンネル素子の量子井戸として形成すると同
時に、前記シリコン薄板の近傍に第3/第4の2つの(1
11)面を形成する第2の工程と、 前記第1/第2のシリコン(111)面上にトンネル障壁を
形成し、前記シリコン薄板と合わせて二重障壁構造を形
成するとともに、前記第3/第4の(111)面上にトンネ
ル障壁を形成する第3の工程と、 前記二重障壁構造を耐ウェットエッチングマスクで覆う
第4の工程と、 ウェットエッチングにより、前記第3/第4のシリコン
(111)面上のトンネル障壁を除去する第5の工程と、 前記耐ウェットエッチングマスクを除去する第6の工程
と、 結晶異方性エッチングにより前記第3/第4の(111)面
をシリコンのエピタキシャル成長法により、前記第3/
第4のシリコン(111)面からシリコン単結晶を成長さ
せ、成長させた単結晶シリコンにより前記第1/第2の
表面のトンネル障壁を覆い、単結晶シリコンがトンネル
障壁に密着した構造を形成する第7の工程と、 単結晶中に不純物を導入する第8の工程と、 前記成長させた単結晶シリコンをパターニングし、前記
二重障壁構造の電極とし、単結晶シリコン電極を有する
共鳴トンネル素子を形成する第9の工程とを含む共鳴ト
ンネル素子の製造方法。
3. A first step of forming an etching mask on the surface of the SOI layer, and the SOI layer is etched by performing crystal anisotropic etching to make the first / second (111) plane the surface. At the same time as forming a silicon thin plate as a quantum well of a resonant tunneling device, a third / fourth (1) is placed near the silicon thin plate.
11) a second step of forming a surface; forming a tunnel barrier on the first / second silicon (111) surface; forming a double barrier structure together with the silicon thin plate; A third step of forming a tunnel barrier on the fourth (111) plane; a fourth step of covering the double barrier structure with a wet-resistant etching mask; and a third / fourth step of wet etching. silicon
A fifth step of removing a tunnel barrier on the (111) plane, a sixth step of removing the wet etching resistant mask, and forming the third / fourth (111) plane by silicon by crystal anisotropic etching. The third /
A silicon single crystal is grown from the fourth silicon (111) plane, and the grown single crystal silicon covers the tunnel barriers on the first and second surfaces to form a structure in which the single crystal silicon is in close contact with the tunnel barrier. A seventh step, an eighth step of introducing impurities into the single crystal, and a step of patterning the grown single crystal silicon to form an electrode having the double barrier structure, the resonance tunnel device having a single crystal silicon electrode. And a ninth step of forming.
【請求項4】 第5の工程において、ウェットエッチン
グのかわりにドライエッチングを用いて前記第3/第4
のシリコン(111)面上のトンネル障壁を除去する請求項
3に記載の共鳴トンネル素子の製造方法。
4. In the fifth step, the third / fourth step is performed by using dry etching instead of wet etching.
4. The method according to claim 3, wherein a tunnel barrier on the silicon (111) surface is removed.
JP26428596A 1996-10-04 1996-10-04 Resonance tunnel element and its manufacture Pending JPH10112538A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26428596A JPH10112538A (en) 1996-10-04 1996-10-04 Resonance tunnel element and its manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26428596A JPH10112538A (en) 1996-10-04 1996-10-04 Resonance tunnel element and its manufacture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10112538A true JPH10112538A (en) 1998-04-28

Family

ID=17401047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26428596A Pending JPH10112538A (en) 1996-10-04 1996-10-04 Resonance tunnel element and its manufacture

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10112538A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7247578B2 (en) Method of varying etch selectivities of a film
KR100714761B1 (en) Strained-channel fin field effect transistorfet with a uniform channel thickness and separate gates
US6770534B2 (en) Ultra small size vertical MOSFET device and method for the manufacture thereof
US6004837A (en) Dual-gate SOI transistor
JP5038326B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2003224262A (en) Vertical transistor and its manufacturing method
JP3513805B2 (en) Field effect transistor having Mott transition channel layer and method of manufacturing the same
US6537920B1 (en) Formation of vertical transistors using block copolymer lithography
JPH09115921A (en) Semiconductor device and its manufacture
CA2015891C (en) Method for forming variable width isolation structures
US6010934A (en) Method of making nanometer Si islands for single electron transistors
JPH08293465A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3954095B2 (en) Microelectronic device and manufacturing method thereof
KR950027916A (en) Manufacturing Method of Semiconductor Device
JP4309869B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US4253230A (en) Silicon barrier Josephson junction configuration
JPH10112538A (en) Resonance tunnel element and its manufacture
JPS62232142A (en) Manufacture of semi-oxide isolation device
US4368479A (en) Silicon barrier Josephson junction configuration
KR940006670B1 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100512173B1 (en) Method of forming a semiconductor substrate
JP3243933B2 (en) Quantization function element and method of manufacturing the same
JPH07302908A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
KR100290901B1 (en) Method for fabricating isolation film of semiconductor device
JP3429405B2 (en) Quantization function element and method of manufacturing the same