JPH1032336A - Resonance-tunnel field-effect transistor - Google Patents

Resonance-tunnel field-effect transistor

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JPH1032336A
JPH1032336A JP9456497A JP9456497A JPH1032336A JP H1032336 A JPH1032336 A JP H1032336A JP 9456497 A JP9456497 A JP 9456497A JP 9456497 A JP9456497 A JP 9456497A JP H1032336 A JPH1032336 A JP H1032336A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
effect transistor
field effect
resonant tunneling
silicon
contact
Prior art date
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Pending
Application number
JP9456497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
N Terragni Said
サイード・エヌ・テラニ
Sien Jun
ジュン・シェン
Golonkin Herbert
ハーバート・ゴロンキン
K C Beimondo
ベイモンド・ケイ・スイ
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.)
Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Motorola Inc
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Filing date
Publication date
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resonance-tunnel field-effect transistor, which can readily form the unitary body together with a silicon-based material system. SOLUTION: In a resonance-tunnel field-effect transistor 10, which is formed of silicon-based material system and includes a first conducting contact 24, a second conducting contact 30 and a control contact 26, a resonance-tunnel device 14 is arranged on the second conducting contact 30 of a field effect transistor 12 in the movable shape, and a contact 40, which can be externally accessed, is determined. The resonance tunnel device 14 can be formed of the silicon-based material or the III-V based material.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は共振トンネル・デバイス
に関し、さらに詳しくは共振トンネル電界効果トランジ
スタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to resonant tunnel devices, and more particularly to resonant tunnel field effect transistors.

【0002】[0002]

【従来の技術】種々の共振トンネル・デバイスが構築さ
れたり、文献で提案されている。このような構造の例に
は、共振トンネル・エミッタ・トランジスタ;ホット・
エレクトロン・トランジスタ;および量子井戸共振トン
ネル・ベース・トランジスタが挙げられる。1つの重要
な問題は、これらの構造がすべて、山対谷(peak-to-va
lley)電流比が低いことである。またこれらの構造は、
接点間に許容不能な量の漏れ電流を発生せずに、接触さ
せることが難しい(例:ベース,コレクタまたはゲー
ト,ソース,ドレイン)。
BACKGROUND OF THE INVENTION Various resonant tunneling devices have been constructed or proposed in the literature. Examples of such structures include resonant tunneling emitter transistors;
Electron transistors; and quantum well resonant tunnel base transistors. One important issue is that all of these structures are peak-to-va
lley) low current ratio. These structures also
Difficult to make contact without generating an unacceptable amount of leakage current between contacts (eg, base, collector or gate, source, drain).

【0003】共振トンネル・デバイスは、論理回路など
一部の用途では、従来型トランジスタに取って代わる可
能性を有する。論理回路とその用途は技術上良く知られ
る。一般に、特殊論理回路は、トランジスタ,ダイオー
ド,抵抗器など、複数の素子または部材を含む。また、
これら各種の部材を、単一の半導体チップ上に集積する
のは、条件が異なるので、一般に極めて難しい。
[0003] Resonant tunnel devices have the potential to replace conventional transistors in some applications, such as logic circuits. Logic circuits and their uses are well known in the art. Generally, a special logic circuit includes a plurality of elements or members such as a transistor, a diode, and a resistor. Also,
It is generally very difficult to integrate these various members on a single semiconductor chip because of different conditions.

【0004】共振トンネル・デバイスを採用することに
よって、論理回路は小型化できる。現在、共振トンネル
・デバイスについての大きな問題点は、従来の技術では
結合できないエキゾチックな材料系で作られているとい
う制約があることである。
[0004] By employing a resonant tunneling device, the logic circuit can be miniaturized. At present, a major problem with resonant tunneling devices is that they are made of exotic material systems that cannot be combined with conventional techniques.

【0005】このため、既存の技術で結合できる共振ト
ンネル電界効果トランジスタを提供する必要性が存在す
る。
[0005] Therefore, there is a need to provide a resonant tunneling field effect transistor that can be coupled with existing techniques.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、新規
の改良された共振トンネル電界効果トランジスタを提供
することである。
It is an object of the present invention to provide a new and improved resonant tunneling field effect transistor.

【0007】本発明のもう一つの目的は、シリコン・ベ
ースの材料系と容易に一体化できる、新規の改良された
共振トンネル電界効果トランジスタを提供することであ
る。本発明のさらなる目的は、高い山対谷電流比をもた
らす共振トンネル電界効果トランジスタを提供すること
である。
It is another object of the present invention to provide a new and improved resonant tunneling field effect transistor that can be easily integrated with silicon-based material systems. It is a further object of the present invention to provide a resonant tunneling field effect transistor that provides a high peak-to-valley current ratio.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】簡単に述べれば、好適な
実施例に従って本発明の所望の目的を達成するために提
供されるのが、シリコン・ベースの材料系で形成され、
第1導電接点,第2導電接点および制御接点を含む電界
効果トランジスタを含む共振トンネル電界効果トランジ
スタである。共振トンネル・デバイスは、電界効果トラ
ンジスタの第2導電接点の上に、動作可能な形で配置さ
れて、外部的にアクセス可能な接点を確定する。
BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION Briefly stated, in accordance with a preferred embodiment, provided to achieve the desired objects of the present invention are those formed of a silicon-based material system,
A resonant tunneling field effect transistor including a field effect transistor including a first conductive contact, a second conductive contact, and a control contact. A resonant tunneling device is operatively disposed over the second conductive contact of the field effect transistor to define an externally accessible contact.

【0009】1つの具体的実施例では、共振トンネル・
デバイスは、シリコン・ベースの材料系で形成される。
In one specific embodiment, a resonant tunnel
The device is formed of a silicon-based material system.

【0010】また別の具体的実施例では、共振トンネル
・デバイスは、IIIー Vベースの材料系で形成され
る。また、IIIー Vベースの共振トンネル・デバイス
と、シリコン・ベースの電界効果トランジスタとの間
に、傾斜領域があり、この傾斜領域は、シリコン・ベー
スの電界効果トランジスタを、IIIー Vベースの共振
トンネル・デバイスと格子整合(lattice matching)さ
せる。
[0010] In another specific embodiment, the resonant tunneling device is formed of a III-V based material system. There is also a ramp region between the III-V based resonant tunneling device and the silicon-based field effect transistor, which ramps the silicon-based field effect transistor to the III-V based resonant transistor. Lattice matching with the tunnel device.

【0011】上記およびその他の個々の目的ならびに利
点は、添付図面と併せて以下の詳細な説明から、当業者
には直ちに明白になろう。
[0011] These and other individual objects and advantages will be readily apparent to those skilled in the art from the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings.

【0012】[0012]

【実施例】ここで図に目を向ける。複数の図を通して、
同一の参照番号は、対応する素子を示している。最初
に、共振トンネル電界効果トランジスタ(全体を参照番
号10で表す)を示す図1を見る。共振トンネル電界効
果トランジスタ10は、シリコン・ベースの材料系で形
成される電界効果トランジスタ12と、共振トンネル・
デバイス14とを含む。この具体的実施例では、電界効
果トランジスタ12は、シリコン基板16を有する従来
型の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSF
ET)であり、この基板の中に、ソース18とドレイン
20が形成される。ソース18とドレイン20は、拡散
または埋設などの従来技術を用いて、ドーパント材料を
基板16の特定領域に付加し、チャンネル領域22によ
って分離されることによって形成される。この例では、
ソース18とドレイン20はN形導電性を有する一方、
基板16、特にチャンネル領域22はP形導電性であ
る。ドレイン電極24は、ドレイン20の上に形成さ
れ、ゲート電極26は、チャンネル領域22の上方に形
成されて、チャンネル領域からは二酸化シリコン層28
によって分離される。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. Through multiple figures,
The same reference numbers indicate corresponding elements. First, look at FIG. 1, which shows a resonant tunneling field effect transistor (generally designated by reference numeral 10). The resonance tunnel field effect transistor 10 includes a field effect transistor 12 formed of a silicon-based material system and a resonance tunnel transistor.
Device 14. In this particular embodiment, field effect transistor 12 is a conventional metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSF) having a silicon substrate 16.
ET), and a source 18 and a drain 20 are formed in the substrate. Source 18 and drain 20 are formed by applying a dopant material to a particular region of substrate 16 and separated by a channel region 22 using conventional techniques such as diffusion or buried. In this example,
The source 18 and the drain 20 have N-type conductivity,
Substrate 16, especially channel region 22, is P-type conductive. A drain electrode 24 is formed over the drain 20 and a gate electrode 26 is formed over the channel region 22 from which a silicon dioxide layer 28 is formed.
Separated by

【0013】ソース18との外部接点を設ける電極の代
わりに、共振トンネル・デバイス14が、ソース18の
上に形成される。そのため、この具体的実施例では、ド
レイン20,ソース18およびゲート22はそれぞれ、
導電接点(ドレイン,ソース)と制御接点であり、従来
型MOSFETとして動作する。しかしながら、共振ト
ンネル電界効果トランジスタ10は、特定タイプの電界
効果トランジスタに限定されず、任意の電界効果トラン
ジスタ、例えば、ヘテロ接合電界効果トランジスタを使
用できることを理解されたい。このことは以下の実施例
によって直ちに明らかとなろう。
Instead of an electrode providing an external contact with the source 18, a resonant tunneling device 14 is formed on the source 18. Therefore, in this specific embodiment, the drain 20, source 18 and gate 22 are each
They are conductive contacts (drain, source) and control contacts and operate as a conventional MOSFET. However, it should be understood that the resonant tunneling field effect transistor 10 is not limited to a particular type of field effect transistor, but may use any field effect transistor, for example, a heterojunction field effect transistor. This will be immediately apparent from the following example.

【0014】共振トンネル・デバイス14は、電界効果
トランジスタ12のソース18の上に、動作可能な形で
配置され、外部的にアクセス可能な接点を確定する。こ
の具体的実施例では、共振トンネル・デバイス14は、
シリコン・ベースの材料系で形成される。具体的には、
第1導電性を有する導電層30は、ソース18を載置す
る基板16の上に配置され、一対の量子井戸層32,3
4が、導電層30の上に配置されて、障壁層36によっ
て分離され、第2導電性を有するもう一つの導電層38
は、量子井戸層34の上に配置されて、量子井戸層3
2,34と障壁層36を、導電層30,38でサンドイ
ッチする。
A resonant tunneling device 14 is operatively disposed on the source 18 of the field effect transistor 12 and defines externally accessible contacts. In this particular embodiment, the resonant tunneling device 14 comprises:
Formed in a silicon-based material system. In particular,
The conductive layer 30 having the first conductivity is disposed on the substrate 16 on which the source 18 is mounted, and the pair of quantum well layers 32, 3
4 is disposed on the conductive layer 30 and separated by the barrier layer 36, and another conductive layer 38 having the second conductivity is provided.
Are arranged on the quantum well layer 34 and the quantum well layer 3
2 and 34 and the barrier layer 36 are sandwiched between the conductive layers 30 and 38.

【0015】導電層38は、pドーパントによって高濃
度にドープされて、p++形導電性を形成し、一方導電
層30は、nドーパントによって高濃度にドープされ
て、n++形ドーパントを形成する。ソース電極40
は、導電層38の上に形成されて、共振トンネル・デバ
イス14の外部接点、すなわち電界効果トランジスタ1
2の外部接点を設ける。図示した具体的実施例では、量
子井戸層32,34はGeSiで形成され、導電層3
0,38はSiで形成される。
The conductive layer 38 is heavily doped with p dopants to form p ++ conductivity, while the conductive layer 30 is heavily doped with n dopants to form n ++ dopants. Source electrode 40
Is formed on the conductive layer 38 to provide an external contact for the resonant tunneling device 14, ie, the field effect transistor 1
Two external contacts are provided. In the specific embodiment shown, the quantum well layers 32, 34 are formed of GeSi and the conductive layers 3
0, 38 are formed of Si.

【0016】今度は図2に目を向けると、共振トンネル
・デバイス14の伝導帯(線42で表す)と価電子帯
(線44で表す)が示される。右から始めて、導電層3
0のバンド・ギャップが、量子井戸層32を隣接して有
する形で示される。量子井戸32は、障壁層36によっ
て量子井戸34から分離され、導電層38は、量子井戸
34と左側で隣接する。図に示すように、共振トンネル
・デバイス14は、図2のように、エネルギー帯を下方
にシフトさせるようにバイアスがかけられ、当業者に周
知の方法で、キャリアが流れるようにする。
Turning now to FIG. 2, the conduction band (represented by line 42) and the valence band (represented by line 44) of the resonant tunneling device 14 are shown. Starting from the right, conductive layer 3
A band gap of zero is shown with the quantum well layer 32 adjacent. The quantum well 32 is separated from the quantum well 34 by a barrier layer 36, and the conductive layer 38 is adjacent to the quantum well 34 on the left. As shown, the resonant tunneling device 14 is biased to shift the energy band downward, as in FIG. 2, to allow carriers to flow in a manner well known to those skilled in the art.

【0017】図3を参照して、全体を10’で表す共振
トンネル電界効果トランジスタのもう一つの実施例が示
される。共振トンネル電界効果トランジスタ10’は、
2から3の顕著な違いはあるが、共振トンネル電界効果
トランジスタ10と概ね類似しており、そのため、新し
い実施例であることを示すプライム記号を付加した同一
番号のものを含む、同様の素子を持つ形で示される。違
いは、一対のGe単分子層46,48を含んでいること
で、それぞれ、GeSi量子井戸層32’,34’の中
に1つずつ収容される。単分子層46,48を付加する
と、デバイスの山対谷比を増加させるのに効果的であ
る。
Referring to FIG. 3, there is shown another embodiment of a resonant tunneling field effect transistor, generally designated 10 '. Resonant tunnel field effect transistor 10 ′
Although there are two or three notable differences, similar elements are generally similar to the resonant tunneling field effect transistor 10 and therefore include similar elements, including those with the same prime number added to indicate a new embodiment. It is shown as having. The difference is that a pair of Ge monolayers 46 and 48 are included, and are respectively accommodated in the GeSi quantum well layers 32 ′ and 34 ′. The addition of monolayers 46 and 48 is effective in increasing the peak-to-valley ratio of the device.

【0018】全体が番号50で示される共振トンネル電
界効果トランジスタのさらなる実施例を図4に示す。共
振トンネル電界効果トランジスタ50は、シリコン・ベ
ースの材料系で形成される電界効果トランジスタ52
と、IIIー V材料系で形成される共振トンネル・デバ
イス54とを含む。
A further embodiment of a resonant tunneling field effect transistor, generally designated 50, is shown in FIG. Resonant tunnel field effect transistor 50 is a field effect transistor 52 formed of a silicon-based material system.
And a resonant tunneling device 54 formed of a III-V material system.

【0019】この具体的実施例では、電界効果トランジ
スタ52は、シリコン基板56を有する従来形ヘテロ構
造電界効果トランジスタ(HFET)であり、基板の上
には、チャンネル58と供給層60がそれぞれ形成され
る。チャンネル58と供給層60は、蒸着またはエピタ
キシャル成長などの従来技術によって形成される。導電
接点62,64および制御接点66は、動作可能な形で
チャンネル58と結合される。共振トンネル・デバイス
54は、電界効果トランジスタ52の導電接点64の上
に動作可能な形で配置されて、外部的にアクセス可能な
接点を確定する。
In this particular embodiment, field effect transistor 52 is a conventional heterostructure field effect transistor (HFET) having a silicon substrate 56, on which a channel 58 and a supply layer 60 are formed, respectively. You. The channel 58 and the supply layer 60 are formed by a conventional technique such as evaporation or epitaxial growth. The conductive contacts 62, 64 and the control contact 66 are operatively coupled to the channel 58. Resonant tunnel device 54 is operatively disposed over conductive contact 64 of field effect transistor 52 to define an externally accessible contact.

【0020】この実施例では、導電接点は、供給層60
の上に形成されるドレイン電極68と、共振トンネル・
デバイス54の下に位置する供給層60の表面を含む。
制御接点66は、供給層60の上に形成されて、供給層
からは絶縁層72によって分離されるゲート電極70で
あり、ドレイン電極68と共振トンネル・デバイス54
との中間に配置される。この例では、チャンネル58
は、歪み(strained)GeSi材料で形成され、この材
料は、Gex Si1-x の比率を有するのが望ましい。ま
た、供給層60はシリコンである。
In this embodiment, the conductive contacts are provided in the supply layer 60.
A drain electrode 68 formed on
It includes the surface of the supply layer 60 located below the device 54.
The control contact 66 is a gate electrode 70 formed on the supply layer 60 and separated from the supply layer by an insulating layer 72, the drain electrode 68 and the resonant tunneling device 54.
And placed in between. In this example, channel 58
Is formed of a strained GeSi material, which preferably has a Ge x Si 1-x ratio. The supply layer 60 is silicon.

【0021】ここで、共振トンネル電界効果トランジス
タ50が、特定のHFETに限定されず、任意のHFE
Tを採用できることに注意されたい。例えば、歪みSi
チャンネルと緩和型(relaxed )GeSi被覆層とを有
するHFETを採用できる。また、従来型FETまたは
MOSFETも、IIIー V材料系から形成される共振
トンネル・デバイスと組み合わせて採用できる。
Here, the resonant tunneling field effect transistor 50 is not limited to a specific HFET, but may be any HFE.
Note that T can be employed. For example, strain Si
An HFET having a channel and a relaxed GeSi coating can be employed. Also, conventional FETs or MOSFETs can be employed in combination with resonant tunneling devices formed from III-V material systems.

【0022】共振トンネル・デバイス54は、障壁層7
4,76の両側に配置される共振トンネル層78,80
を有する形で、障壁層74,76の間に挟まれる量子井
戸層72を含み、障壁層74,76が、共振トンネル層
78,80の間に挟まれるようにする。この具体的実施
例では、量子井戸層72はGaSbで形成され、障壁層
74,76はAlSbで形成され、共振トンネル層7
8,80はInAsで形成される。
Resonant tunnel device 54 includes barrier layer 7
Resonance tunnel layers 78, 80 disposed on both sides of
And a quantum well layer 72 sandwiched between the barrier layers 74 and 76 so that the barrier layers 74 and 76 are sandwiched between the resonant tunnel layers 78 and 80. In this specific embodiment, the quantum well layer 72 is formed of GaSb, the barrier layers 74 and 76 are formed of AlSb,
8, 80 are formed of InAs.

【0023】傾斜(graded)領域82は、共振トンネル
・デバイス54と電界効果トランジスタ52との間に配
置されて、シリコン・ベースのヘテロ接合電界効果トラ
ンジスタを、IIIー Vベースの共振トンネルデバイス
と格子整合する。傾斜領域82は、ヘテロ接合電界効果
トランジスタ52,傾斜GeSi層84の上に配置され
るGaAs層86,およびGaAs層86の上に配置さ
れる傾斜InGaAs層88を含む。傾斜GeSi層8
4は、純粋Siに実質的に近いヘテロ接合電界効果トラ
ンジスタ52から、純粋Geに実質的に近いGaAs層
86へと、勾配が付けられる。傾斜InGaAs層88
は、GaAs近似(proximate )GaAs層86から、
InAs近似InAs障壁層78へと勾配が付けられ
る。
A graded region 82 is located between the resonant tunneling device 54 and the field effect transistor 52 to couple the silicon-based heterojunction field effect transistor to the III-V based resonant tunneling device and the grating. Align. The graded region 82 includes the heterojunction field effect transistor 52, the GaAs layer 86 disposed on the graded GeSi layer 84, and the graded InGaAs layer 88 disposed on the GaAs layer 86. Inclined GeSi layer 8
4 is graded from a heterojunction field effect transistor 52 substantially close to pure Si to a GaAs layer 86 substantially close to pure Ge. Inclined InGaAs layer 88
From the GaAs approximation (proximate) GaAs layer 86,
A gradient is applied to the InAs approximation InAs barrier layer 78.

【0024】傾斜GeSi層84内の実質的に純粋なG
eは、格子定数を約5.66Åに変更し、これはGaA
sのそれ(5.653Å)に極めて近い。一方、Si
(5.43Å)は、GaAsと4%の格子不整合(latt
ice mismatch)を有する。Si上でGaAsを直接成
長させると、表面形態が粗くなって、共振トンネル・デ
バイスの層/インタフェースの質を劣化させる可能性が
ある。粗くなるのは、不整合ひずみ(mismatch strain
)と、異なる格子対称性(lattice symmetry)から生
じる三次元成長によるものである。GeSi傾斜層84
を採用することにより、GaAsは、粗くならずに上に
成長させることができる。
Substantially pure G in graded GeSi layer 84
e changes the lattice constant to about 5.66 °, which is
Very close to that of s (5.653 °). On the other hand, Si
(5.43 °) indicates a lattice mismatch (latt) of 4% with GaAs.
ice mismatch). Growing GaAs directly on Si can roughen the surface morphology and degrade the layer / interface quality of the resonant tunneling device. The roughening is caused by mismatch strain.
) And three-dimensional growth resulting from different lattice symmetry. GeSi gradient layer 84
By adopting GaAs, GaAs can be grown on without being coarse.

【0025】したがって、既存技術と組み合わせられる
新規の改良された共振トンネル電界効果トランジスタが
開示された。また、この新規の改良された共振トンネル
電界効果トランジスタは、シリコン・ベースの材料系と
容易に一体化できる。また、この共振トンネル電界効果
トランジスタは、比較的高い山対谷電流比をもたらす。
Accordingly, a new and improved resonant tunneling field effect transistor in combination with existing technology has been disclosed. Also, the new and improved resonant tunneling field effect transistor can be easily integrated with silicon-based material systems. This resonant tunneling field effect transistor also provides a relatively high peak-to-valley current ratio.

【0026】本発明の具体的実施例を示して説明してき
たが、当業者にはさらなる変形および改良が生じよう。
そのため、本発明は、示した特定の形態には限定されな
いことを理解されたい。また添付請求の範囲は、本発明
の意図および範囲から逸脱しないすべての変形をカバー
することを意図している。
While specific embodiments of the present invention have been shown and described, further modifications and improvements will occur to those skilled in the art.
Therefore, it is to be understood that this invention is not limited to the particular forms shown. Also, the appended claims are intended to cover all modifications that do not depart from the spirit and scope of the present invention.

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

【図1】本発明による共振トンネル電界効果トランジス
タの実施例の簡略化された断面図である。
FIG. 1 is a simplified cross-sectional view of an embodiment of a resonant tunneling field effect transistor according to the present invention.

【図2】バイアスが加えられた状態での、図1に示す構
造の共振トンネル領域のエネルギー帯図である。
FIG. 2 is an energy band diagram of a resonance tunnel region of the structure shown in FIG. 1 in a state where a bias is applied.

【図3】本発明による共振トンネル電界効果トランジス
タの別の実施例の簡略化された断面図である。
FIG. 3 is a simplified cross-sectional view of another embodiment of a resonant tunneling field effect transistor according to the present invention.

【図4】本発明による共振トンネル電界効果トランジス
タのさらに別の実施例の簡略化された断面図である。
FIG. 4 is a simplified cross-sectional view of yet another embodiment of a resonant tunneling field effect transistor according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,10’ 共振トンネル電界効果トランジスタ 12,12’ 電界効果トランジスタ 14,14’ 共振トンネル・デバイス 16,16’ シリコン基板 18,18’ ソース 20,20’ ドレイン 22,22’ チャンネル領域 24,24’ ドレイン電極 26,26’ ゲート電極 28,28’ 二酸化シリコン層 30,30’ 導電層 32,32’,34,34’ 量子井戸層 36 障壁層 38,38’ 導電層 40,40’ソース電極 42 伝導帯 44 価電子帯 46,48 単分子層 50 共振トンネル電界効果トランジスタ 52 電界効果トランジスタ 54 共振トンネル・デバイス 58 チャンネル 60 供給層 62 導電接点 66 制御接点 68 ドレイン電極 70 ゲート電極 72 量子井戸層 74,76 障壁層 78,80 共振トンネル層 82 傾斜領域 84 傾斜GeSi層 86 GaAs層 88 傾斜InGaAs層 10, 10 'Resonant tunnel field effect transistor 12, 12' Field effect transistor 14, 14 'Resonant tunnel device 16, 16' Silicon substrate 18, 18 'Source 20, 20' Drain 22, 22 'Channel region 24, 24' Drain electrode 26, 26 'Gate electrode 28, 28' Silicon dioxide layer 30, 30 'Conductive layer 32, 32', 34, 34 'Quantum well layer 36 Barrier layer 38, 38' Conductive layer 40, 40 'Source electrode 42 Conduction Band 44 valence band 46,48 monolayer 50 resonant tunneling field effect transistor 52 field effect transistor 54 resonant tunneling device 58 channel 60 supply layer 62 conductive contact 66 control contact 68 drain electrode 70 gate electrode 72 quantum well layer 74,76 Barrier layer 78,80 resonance tons Flannel layer 82 Slant region 84 Slant GeSi layer 86 GaAs layer 88 Slant InGaAs layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハーバート・ゴロンキン アメリカ合衆国アリゾナ州テンピ、サウ ス・カチャイナ・ドライブ8623 (72)発明者 ベイモンド・ケイ・スイ アメリカ合衆国アリゾナ州フェニックス、 イースト・タングルウッド・ドライブ3339 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Herbert Golonkin 8623, South Kachina Drive, Tempe, Arizona, USA (72) Inventor Baymond Kay Sui 3339, East Tanglewood Drive, Phoenix, Arizona, USA

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 共振トンネル電界効果トランジスタであ
って:シリコン・ベースの材料系で形成され、第1導電
接点(20,24),第2導電接点(18,30),お
よび制御接点(26)を含む電界効果トランジスタ(1
2);および、 前記電界効果トランジスタ(12)の前記第2導電接点
(18,30)の上に動作可能な形で配置され、外部的
にアクセス可能な接点(40)を確定するる共振トンネ
ル・デバイス(14);によって構成されることを特徴
とするトランジスタ。
1. A resonant tunneling field effect transistor formed of a silicon-based material system and having a first conductive contact (20, 24), a second conductive contact (18, 30), and a control contact (26). Field effect transistor (1)
And 2) a resonant tunnel operatively disposed on the second conductive contact (18, 30) of the field effect transistor (12) to define an externally accessible contact (40). A transistor characterized by being constituted by a device (14);
【請求項2】 共振トンネル電界効果トランジスタであ
って:シリコン・ベースの材料系で形成され、第1導電
接点(20,24),第2導電接点(18,30)およ
び制御接点(26)を含む電界効果トランジスタ(1
2);および、 前記電界効果トランジスタ(12)の前記第2導電接点
(18,30)の上に動作可能な形で配置され、外部的
にアクセス可能な接点(40)を確定するシリコン・ベ
ースの共振トンネル・デバイス(14);によって構成
されることを特徴とするトランジスタ。
2. A resonant tunneling field effect transistor, comprising: a silicon-based material system, comprising a first conductive contact (20, 24), a second conductive contact (18, 30) and a control contact (26). Including field effect transistors (1
And 2) a silicon base operatively disposed on the second conductive contact (18, 30) of the field effect transistor (12) to define an externally accessible contact (40). A resonant tunneling device (14).
【請求項3】 共振トンネル電界効果トランジスタであ
って:シリコン・ベースの材料系で形成され、第1導電
接点(20’,24’),第2導電接点(18’,3
0’)および制御接点(26’)を含む電界効果トラン
ジスタ(12’);および、 前記電界効果トランジスタ(12’)の前記第2導電接
点(18’,30’)の上に動作可能な形で配置され、
外部的にアクセス可能な接点(40’)を確定するシリ
コン・ベースの共振トンネル・デバイス(14’)であ
って、前記共振トンネル・デバイス(14’)は、第1
導電性を有して、前記電界効果トランジスタ(12’)
の上に配置される第1導電層(18’,30’),およ
び第2導電性を有する第2導電層(38’)を含み、そ
の間に第1と第2量子井戸層(32’,34’)が挟ま
れ、前記第2量子井戸層(34’)は、障壁層(3
6’)によって前記第1量子井戸層(32’)から分離
されており、前記第1と第2の量子井戸層(32’,3
4’)は、中に収容される単分子層(46,48)を含
み、前記第1と第2量子井戸層(32’,34’)はそ
れぞれ、GeSiで形成され、前記単分子層(46,4
8)はGeで形成され、前記第1と第2導電層(3
0’,38’)はSiで形成されるシリコン・ベースの
共振トンネル・デバイス(14’);によって構成され
ることを特徴とするトランジスタ。
3. A resonant tunneling field-effect transistor comprising: a first conductive contact (20 ', 24') and a second conductive contact (18 ', 3') formed of a silicon-based material system.
0 ') and a field effect transistor (12') including a control contact (26 '); and a form operable on said second conductive contact (18', 30 ') of said field effect transistor (12'). Arranged in
A silicon-based resonant tunneling device (14 ') defining an externally accessible contact (40'), wherein said resonant tunneling device (14 ') comprises a first
Said field-effect transistor (12 ') having conductivity
And a second conductive layer (38 ') having a second conductivity, between which the first and second quantum well layers (32', 30 ') are disposed. 34 '), and the second quantum well layer (34') is provided with a barrier layer (3 ').
6 ') and separated from the first quantum well layer (32') by the first and second quantum well layers (32 ', 3').
4 ') includes a monolayer (46, 48) housed therein, wherein the first and second quantum well layers (32', 34 ') are each formed of GeSi, and 46,4
8) is made of Ge, and the first and second conductive layers (3
0 ', 38') comprises a silicon-based resonant tunneling device (14 ') formed of Si.
【請求項4】 共振トンネル電界効果トランジスタであ
って:シリコン・ベースの材料系で形成され、第1導電
接点(68),第2導電接点(64)および制御接点
(70)を含む電界効果トランジスタ(52);前記電
界効果トランジスタ(52)の前記第2導電接点(6
4)の上に動作可能な形で配置され、外部的にアクセス
可能な接点を確定する共振トンネル・デバイス(54)
であって、前記共振トンネル・デバイス(54)は、I
IIー Vベースの材料系で形成される共振トンネル・デ
バイス(54);および、 前記共振トンネル・デバイス(54)と前記電界効果ト
ランジスタ(52)との間に配置される傾斜領域(8
2)であって、前記傾斜領域(82)は、前記シリコン
・ベースの電界効果トランジスタ(52)を、前記II
Iー Vベースの共振トンネル・デバイスに格子整合する
傾斜領域(82);によって構成されることを特徴とす
るトランジスタ。
4. A resonant tunneling field effect transistor formed of a silicon-based material system and including a first conductive contact (68), a second conductive contact (64) and a control contact (70). (52); the second conductive contact (6) of the field effect transistor (52);
4) a resonant tunneling device (54) operatively disposed thereon to define externally accessible contacts;
Wherein said resonant tunneling device (54) comprises I
A resonant tunneling device (54) formed of a II-V based material system; and a graded region (8) disposed between the resonant tunneling device (54) and the field effect transistor (52).
2) wherein said graded region (82) comprises said silicon-based field effect transistor (52)
A transistor, characterized by a sloped region (82) lattice-matched to the IV-based resonant tunneling device.
JP9456497A 1996-03-29 1997-03-28 Resonance-tunnel field-effect transistor Pending JPH1032336A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000126156A (en) * 1998-10-26 2000-05-09 General Electric Co <Ge> Method of obtaining nuclear magnetic resonance data and magnetic resonance system
JP2008021970A (en) * 2006-05-22 2008-01-31 Qimonda North America Corp Memory using tunneling field effect transistor
KR101435479B1 (en) * 2013-06-28 2014-08-28 경북대학교 산학협력단 Semiconductor device and methode of manufacturing thereof

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