JPS5840855A - Semiconductor memory cell - Google Patents

Semiconductor memory cell

Info

Publication number
JPS5840855A
JPS5840855A JP56138568A JP13856881A JPS5840855A JP S5840855 A JPS5840855 A JP S5840855A JP 56138568 A JP56138568 A JP 56138568A JP 13856881 A JP13856881 A JP 13856881A JP S5840855 A JPS5840855 A JP S5840855A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor layer
wide
narrow
band
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.)
Granted
Application number
JP56138568A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH032350B2 (en
Inventor
Tadashi Fukuzawa
董 福沢
Juichi Shimada
嶋田 寿一
Yoshifumi Katayama
片山 良史
Yoshimasa Murayama
村山 良昌
Eizaburo Yamada
山田 栄三郎
Michiharu Nakamura
中村 道治
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP56138568A priority Critical patent/JPS5840855A/en
Publication of JPS5840855A publication Critical patent/JPS5840855A/en
Publication of JPH032350B2 publication Critical patent/JPH032350B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a memory storage operating at high speed by holding a semiconductor layer with narrow forbidden band width Eg by the wide layer of the same conduction type Eg, attaching electrodes connected to the carriers of an interface with a central layer at both ends of one layer and forming the carrier control electrode of the interface by the other layer. CONSTITUTION:Si Added N-Ga0.7Al0.3As 2 (0.05-1mum thickness) in 5X10<15>- 3X10<16>cm<-3>, GaAs not added 3 (0.02-0.1mum thickness) and Si added N- Ga0.7Al0.3As 4 in the same concentration as the layer 2 are stacked onto semi-insulating GaAs 1, and mutually lattice-aligned, and each junction section has conduction-band stage difference or valence-band stage difference sufficient for confining carriers into the layer 2 with small Eg. The layer 2 is connected to the electrodes 5, 6, and the carrier control electrode 7 is shaped onto the layer 4 in size shorter than a section between the electrodes 5, 6. It is preferable that concentration difference among the layers 2, 4 and 3 is five hundred times or higher, and it is effective that layers not added 2', 4' with wide Eg are formed to these interfaces within the range of 20- 60Angstrom thickness. According to this constitution, the speed of the operation of the cell is increased.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体記憶素子に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to semiconductor memory elements.

本発明はこれまで半導体記憶素子として用いられてきた
たとえば浮遊ゲーtf有するMO8型メモリとは異なる
動作原理に基づき、より高速の動作を可能とする半導体
記憶素子を提供する。
The present invention provides a semiconductor memory element that is based on an operating principle different from that of, for example, an MO8 type memory having a floating gate tf, which has been used as a semiconductor memory element so far, and is capable of higher-speed operation.

半導体記憶素子ではキャリアの移動の速度がその素子の
応答速度を決定している。
In a semiconductor memory element, the speed of carrier movement determines the response speed of the element.

本発明の素子構造は電子の移動度をこれまでのMO8型
電界効果トランジスタに比較し大巾に向上せしめ、素子
動作の高速化をはかるものである。
The device structure of the present invention greatly improves electron mobility compared to conventional MO8 type field effect transistors, thereby increasing the speed of device operation.

本発明の半導体記憶装置の基本的構造は次の通りである
The basic structure of the semiconductor memory device of the present invention is as follows.

第1図(a)が本発明の半導体記憶装置の代表例の喪部
所面図であるので、これを用いて原理を説明する。後述
する様に本発明の半導体記憶装置はこの例に限られるも
のではない。
Since FIG. 1(a) is a top view of a typical example of the semiconductor memory device of the present invention, the principle will be explained using this. As will be described later, the semiconductor memory device of the present invention is not limited to this example.

狭禁制帯半導体層3およびこれをはさむ2つの広禁制帯
半導体層2,4を有し、その広禁制帯半導体層および狭
禁制帯半導体層は両層間の界面にヘテロ接合を形成する
ように相互に格子整合がとれている。更に前記各ヘテロ
接合部はキャリアを狭禁制帯半導体層に閉じ込めるに十
分な大きさの伝導帯段差又は価′電子帯段差を有してい
る。前記2つの広禁制帯半導体層のうちの一方、たとえ
ば基板1(一般には基板は半絶縁性の半導体基板を用い
る)に近い半導体層2は当該半導体装置の第1および第
2の電極5.6(通常、ソース電極およびドレイン成極
と称している)に接続されている。もう一方の広禁制帯
半導体層4上にキャリアの制御用電極が設けられている
。この制御用電極は半導体層4に直接設けられる場合も
、絶縁物層を介して設けられる場合もある。2つの広禁
制帯半導体層2.4の不純物濃度は狭禁制帯半導体層3
のそれより太きい。その濃度差は500倍以上となすの
が好都合である。G a A s −G a A tA
 s系の材料を用いた場合、狭禁制帯半導体層はノン・
ドーグとなし製造上自然に混入する程度の不純物濃度、
通常I X 10”−I X 1015cm−”程度以
下、一方、広禁制帯半導体層は5 X 10”〜3 X
 10”crn−”程度である。前記狭禁制帯半導体層
と広禁制帯半導体層の界面に形成されたポテンシャルの
井戸に両生導体層における不純物濃度の差異に主として
基因しキャリアが確保される。
It has a narrow forbidden band semiconductor layer 3 and two wide forbidden band semiconductor layers 2 and 4 sandwiching it, and the wide forbidden band semiconductor layer and the narrow forbidden band semiconductor layer are mutually connected to form a heterojunction at the interface between the two layers. is lattice matched. Furthermore, each of the heterojunctions has a conduction band step or valence band step large enough to confine carriers in the narrow bandgap semiconductor layer. One of the two wide bandgap semiconductor layers, for example, the semiconductor layer 2 near the substrate 1 (generally, a semi-insulating semiconductor substrate is used) is the first and second electrode 5.6 of the semiconductor device. (commonly referred to as source and drain polarization). A carrier control electrode is provided on the other wide forbidden band semiconductor layer 4. This control electrode may be provided directly on the semiconductor layer 4 or may be provided via an insulating layer. The impurity concentration of the two wide bandgap semiconductor layers 2.4 is the same as that of the narrow bandgap semiconductor layer 3.
It's thicker than that. It is convenient that the difference in concentration is 500 times or more. G a As - G a A tA
When using s-based materials, the narrow band gap semiconductor layer is non-conforming.
Concentration of impurities that are naturally mixed in during the manufacturing process of Dawg and pear.
Normally, the width is about I x 10"-I x 1015 cm-" or less, while the wide bandgap semiconductor layer is about 5 x 10" to 3 x
It is about 10"crn-". Carriers are secured in the potential well formed at the interface between the narrow bandgap semiconductor layer and the wide bandgap semiconductor layer, mainly due to the difference in impurity concentration in the amphibodiic conductor layer.

前記の2つの広禁制帯層2.4は同じ導電型をMしてい
る。
The two wide forbidden band layers 2.4 have the same conductivity type M.

第2の広禁制帯半導体層4と狭禁制帯半導体層3との界
面に生じたキャリア8が前記第1および第2の電f!5
.6に′電気的に接触しない如く構成する。たとえば、
キャリアの制御用電極7が設けられた広禁制帯半導体層
4のキャリアの走行力向に対する長さを、前記第1およ
び第2のt極5゜6の間隔よシ短かくするのが好都合で
ある。
The carriers 8 generated at the interface between the second wide bandgap semiconductor layer 4 and the narrow bandgap semiconductor layer 3 cause the first and second electric charges f! 5
.. It is constructed so that it does not come into electrical contact with 6. for example,
It is convenient to make the length of the wide forbidden band semiconductor layer 4 provided with the carrier control electrode 7 in the direction of the carrier running force shorter than the distance between the first and second t-poles 5°6. be.

また、前記の狭禁制帯半導体層3と前記の広禁制帯半導
体層2,4との界面にドー1さしていない広禁制帯半導
体層を設けるのが好ましい。第1図の)はこの例を示す
断面図である。2′および4′がこのドーグされていな
い広禁制帯半導体層である。同図において他の符号の部
位は第1図(a)と同様である。この構造は広禁制帯半
導体層のドーピング金、前述のへテロ接合近くで止める
或いハへテロ接合近くはノンドープで層を形成して後は
じめてドーピングを開始することで目的を達し得る。そ
の厚は20人〜60A程度が適切である。
Further, it is preferable to provide a wide forbidden band semiconductor layer without doping 1 at the interface between the narrow forbidden band semiconductor layer 3 and the wide forbidden band semiconductor layers 2 and 4. 1) is a sectional view showing this example. 2' and 4' are the undoped wide bandgap semiconductor layers. In the figure, other reference numerals are the same as in FIG. 1(a). This structure can achieve its purpose by stopping the doping of the wide bandgap semiconductor layer near the above-mentioned heterojunction, or by starting the doping only after forming a layer with no doping near the heterojunction. The appropriate thickness is about 20 to 60A.

広禁制帯半導体層から狭禁制帯半導体層へ不純物が拡散
するのを防ぎ、狭禁制帯半導体層の界面付近におけるイ
オン化不純物散乱を減少させることが出来る。更に広禁
制帯半導体の不純物が狭禁制帯半導体層に拡散すること
の防止にも有用である。
It is possible to prevent impurities from diffusing from the wide bandgap semiconductor layer to the narrow bandgap semiconductor layer, and to reduce scattering of ionized impurities near the interface of the narrow bandgap semiconductor layer. Furthermore, it is also useful for preventing impurities in a wide bandgap semiconductor from diffusing into a narrow bandgap semiconductor layer.

第2図を用いて記憶装置の動作71il−説明する。第
2図は第1図に示した装置のゲート電極部におけるエネ
ルギー・バンド構造の伝導電子帯を示している。キャリ
アの制御域+iA7はショットキ電極でめる。第2図に
おける2、3.4および7は第1図における同一符号の
半導体層の部分を示す。8゜9は2つの広禁制帯半導体
層2.4と狭禁制帯半導体層3の界面に生じる2次元状
の電子ガスを示している。10はフェルミ準位である。
The operation 71il of the storage device will be explained using FIG. FIG. 2 shows the conduction electron band of the energy band structure in the gate electrode portion of the device shown in FIG. The carrier control range +iA7 is determined by a Schottky electrode. 2, 3.4, and 7 in FIG. 2 indicate portions of the semiconductor layer having the same reference numerals as in FIG. 8° 9 indicates a two-dimensional electron gas generated at the interface between the two wide bandgap semiconductor layers 2.4 and the narrow bandgap semiconductor layer 3. 10 is the Fermi level.

キャリアの制御電極7に′電圧が印那されない場合に2
次元状の゛−電子ガスが存在するように第2の広禁制帯
半導体14の厚さ、および不純物濃度が選択されている
2 when no voltage is applied to the control electrode 7 of the carrier.
The thickness and impurity concentration of the second wide bandgap semiconductor 14 are selected so that a dimensional electron gas exists.

界面に存在する2次元状の電子ガス8が存在するため、
ソース5とドレイン6間に゛電流を流すためのゲート電
圧のしきい値はこれがない場合に比較して太きくなる。
Because there is a two-dimensional electron gas 8 existing at the interface,
The threshold voltage of the gate voltage for causing a current to flow between the source 5 and the drain 6 becomes thicker than in the case without this.

なお、このソース・ドレイン間を流れる′電流は主とし
て半導体層2と3の界面に存在する2次元状の電子ガス
90走行による。
The current flowing between the source and drain is mainly due to the two-dimensional electron gas 90 traveling at the interface between the semiconductor layers 2 and 3.

今、パルス状の負の電位を更に重畳印加し、電子ガス8
をポテンシャルの井戸より追い出すことにより、半導体
層3と4の界面には電子が存在しなくなる。この状態で
はゲート電極部のしきい値が低下するため、同一のゲー
ト螺圧に対してはンース・ドレイン間の電流が増大する
こととなる。
Now, a pulsed negative potential is further applied in a superimposed manner, and the electron gas 8
By expelling the electrons from the potential well, no electrons exist at the interface between the semiconductor layers 3 and 4. In this state, the threshold voltage of the gate electrode portion decreases, so that the source-drain current increases for the same gate spiral voltage.

従って、前述の二つの状態を二値論理演算における「0
」と「l」に対応させることができる。
Therefore, the above two states can be defined as "0" in binary logic operation.
" and "l".

このように本発明は、ダブルへテロ接合界面に11園づ
つ、2つのキャリアの捕獲域を設け、その一方の捕獲域
におけるキャリアの存在をゲート電極への印加信号で制
御し、そのキャリアの有無が他方の捕獲域を流れる電流
に影響分与える現象を用いて高速のダイナミック・メモ
リを可能とした。
In this way, the present invention provides two carrier trapping regions of 11 regions each at the double heterojunction interface, and controls the presence of carriers in one of the trapping regions by a signal applied to the gate electrode to determine the presence or absence of carriers. High-speed dynamic memory was made possible by using the phenomenon in which one current influences the current flowing through the other capture region.

ダブルへテロ接合の狭禁制帯の半導体層をアンドーグと
して、不純物散乱をなくシ、かつ低温にして、フォノン
による散乱をなくすことで、ナ、r秒以下の動作が可能
である。
By using the semiconductor layer in the narrow forbidden band of the double heterojunction as an andog, eliminating impurity scattering, and lowering the temperature to eliminate phonon scattering, operation in less than 20 seconds is possible.

なお、キャリアの制御用電極7が無バイアス時には、こ
の制御用′it極7の下部に存在する空乏層が制御用電
極7に近い広禁制帯半導体層4と狭禁制帯層3との間の
へテロ接合まで到達せず、従って上記へテロ接合界面に
生じるエネルギーの段差部にキャリアとなる二次元磁子
ガス8が存在する。
Note that when the carrier control electrode 7 is not biased, the depletion layer existing under the control electrode 7 is located between the wide forbidden band semiconductor layer 4 and the narrow forbidden band layer 3 near the control electrode 7. The two-dimensional magneton gas 8, which does not reach the heterojunction and therefore becomes a carrier, exists in the stepped portion of the energy generated at the heterojunction interface.

そして制御用′成悌に所望の信号′直圧を印加した時、
空乏層が制御用電極7に近い側のへテロ接合に到達し、
上記キャリアが伝導帯のエネルギーの段差部に存在しな
くなることが必要である。従って制御用電極7に近い側
の広禁制帯半導体層中のドーパントの濃度と厚みとを上
記の条件を満すように選択してやる必要がある。
When the desired signal 'direct pressure' is applied to the control valve,
The depletion layer reaches the heterojunction on the side closer to the control electrode 7,
It is necessary that the carriers no longer exist in the energy step portion of the conduction band. Therefore, it is necessary to select the concentration and thickness of the dopant in the wide bandgap semiconductor layer closer to the control electrode 7 so as to satisfy the above conditions.

本半導体記憶素子におけるキャリアの移動度全室温より
大ならしめ、且ヘテロ接合面に生じた伝導帯の段差から
熱的にキャリアが逸脱せず、本発明の効果をより顕著な
らしめるに当該素子を少なくとも100に以下に冷却せ
しめる。
In order to make the carrier mobility in the present semiconductor memory element larger than the total room temperature and to prevent the carriers from deviating thermally from the step of the conduction band generated at the heterojunction surface, the effect of the present invention can be made more remarkable. Allow to cool to at least 100 ℃ or less.

以下、本発明全実施例を参照して詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to all embodiments.

実施例 1 本実施例はアンドーグGaAs層とn型G ao、、 
A 1o、3A 6層との界面に生じる2次元電子ガス
を利用した高速ダイナミックメモリの例である。その要
部断面図は第1図に示したものである。
Example 1 This example uses an undoped GaAs layer and an n-type GaAs layer.
This is an example of a high-speed dynamic memory that utilizes two-dimensional electron gas generated at the interface with the A 1o, 3A 6 layer. A sectional view of the main part thereof is shown in FIG.

半絶縁性GaAs基板1上に5810 ”cm−” 〜
3 X 10”cm−”の範囲で8i1)”−ピアfL
、たn−G a6.、A to、s 、A−8層2(厚
さ0.05〜1μm)、アン層4を成長する。成長方法
は周知の分子線エピタキシャル法を用いた。
5810 "cm-" on semi-insulating GaAs substrate 1
3 x 10"cm-" range 8i1)"-Peer fL
, tan-G a6. , A to, s , A-8 layer 2 (thickness 0.05 to 1 μm), and Anne layer 4 are grown. The well-known molecular beam epitaxial method was used as the growth method.

分子線エピタキシャル法はドーピングを急激に変化させ
ることが可能であること、又低温での成長が可能なこと
等に利点があり、本発明の記憶装置の製造に好都合であ
る。
The molecular beam epitaxial method has advantages such as being able to rapidly change doping and being able to grow at low temperatures, and is convenient for manufacturing the memory device of the present invention.

ここまで形成した半導体基板を成長室から取シ出すこと
な(、cr、Ti、Auを連続して蒸涜し、半導体層4
とこの金属層の界面にショットキ接合を形成する。フォ
トリングラフィ法によりこの金属層をゲート電極7に加
工する。ひきつづき、ゲート電極7の下部のn−Gao
、、Aム、HAs部以外の(9) 領域をエツチングによシ除去する。最後にAu−G e
 −N iアロイによってオーミック電極5.6を形成
しダイナミック・メモリが完成する。
The semiconductor substrate formed up to this point is not taken out from the growth chamber (the Cr, Ti, and Au are continuously evaporated, and the semiconductor layer 4 is removed from the growth chamber).
A Schottky junction is formed at the interface between the metal layer and the metal layer. This metal layer is processed into a gate electrode 7 by photolithography. Continuing, n-Gao under the gate electrode 7
, , Am, the (9) area other than the HAs area is removed by etching. Finally, Au-G e
The dynamic memory is completed by forming ohmic electrodes 5.6 using -Ni alloy.

本ダイナミック・メモリは、低温で動作させた場合、電
子移動度が高くなること及び、書きこんだ情報が熱的に
失われにくいという利点が顕著である。
This dynamic memory has the remarkable advantage that when operated at low temperatures, electron mobility increases and written information is less likely to be thermally lost.

77にでは本ダイナミック・メモリにおける電子の移動
度は、約5万crn”V−’S−” であり、きわめて
、高速である。
In 77, the electron mobility in this dynamic memory is approximately 50,000 crn"V-'S-", which is extremely high speed.

メモリの誓きこみ時間は、400pSeC,読み出し時
間は、200 psecであった。
The memory commit time was 400 pSec, and the read time was 200 psec.

実施例 2 第3図は本発明の別な実施例を示す要部断面図である。Example 2 FIG. 3 is a sectional view of a main part showing another embodiment of the present invention.

本実施例では、メモリの書き込みに使う2次元状の電子
ガスを、埋め込み型のゲート電極部によって形成してい
る点が実施例1とは異なっている。
This embodiment differs from the first embodiment in that the two-dimensional electron gas used for memory writing is formed by a buried gate electrode section.

図中11は半絶縁性GaAa基板、13はアンドープG
aAs層0.2μm、21はn−(10) G a6.、 At(、、g As層(n=8 X i
 O”cm−” 、厚さ0.03μm)、20は、n 
−G a o、、にム、3As層(n=IX10”cm
−”、厚さ0.05μm)  15゜16は、ソース及
びドレインda、i7は、制御ゲートである。
In the figure, 11 is a semi-insulating GaAa substrate, 13 is an undoped G
aAs layer 0.2 μm, 21 is n-(10) Ga a6. , At(,,g As layer(n=8 X i
O"cm-", thickness 0.03μm), 20 is n
-G ao, Nimu, 3As layer (n=IX10"cm
-'', thickness 0.05 μm) 15°16 is the source and drain da, and i7 is the control gate.

半絶縁性G B A s基板1上に、MBE法により、
アンドーグGao、、Aム、、As層2.2μInな成
長する。次いで、Siイオンを刀口速電圧150kVで
打込み、n型領域21を形成し、850Cでアニールす
る。
On the semi-insulating GBAs substrate 1, by MBE method,
An As layer of 2.2 μIn is grown. Next, Si ions are implanted at a cutting speed voltage of 150 kV to form an n-type region 21, and annealing is performed at 850C.

成長層の表面を0.2μmの厚さだけHgSO4:Hi
O2’ H*O(3’ 1 + 1 )混液でエツチン
グした後、2時間水洗を行ない、表面を清浄にするとと
もに、酸化膜を形成せしめる。しかる後、MBE装置内
で、570Cで〃口熱し、表面の酸化膜を除去後、アン
ドープG ao、y A J、o、s A 8層22.
40人、アンドーグG a A s層3.0,1μm1
アンドーグGao、、Ato、、As層23.40人、
Si ドープ(n”10”crn−”) Ga(、、、
Aj(、、、As層4.0.05μmをMBE法で順次
成長する。次いで、燐酸、過酸化(11) 水素、エチレングリコール(1:1:3)溶液を用いで
、表面より0.2μmメサエッチングを行ないn型領域
21を中心部に残して逆メサ状半導体領域を形成する。
The surface of the growth layer was coated with HgSO4:Hi to a thickness of 0.2 μm.
After etching with a mixed solution of O2'H*O (3' 1 + 1), water washing is performed for 2 hours to clean the surface and form an oxide film. Thereafter, the oxide film on the surface was removed by heating at 570C in an MBE apparatus, and then an undoped G ao, y A J, o, s A 8 layer 22.
40 people, Andog G a As layer 3.0,1μm1
Andog Gao, , Ato, , As layer 23.40 people,
Si doped (n”10”crn-”) Ga(,,,
Aj (,,, As layer 4.0.05 μm is grown sequentially by MBE method. Next, using phosphoric acid, peroxide (11) hydrogen, ethylene glycol (1:1:3) solution, 0.2 μm from the surface is grown. Mesa etching is performed to form an inverted mesa-shaped semiconductor region leaving the n-type region 21 in the center.

この逆メサ状の段差より厚く、オーム性電極5 、6 
f A u −G e −N i 7 o イ(0,6
μm厚)で形成する。逆メサ領域の端部5′、6′は半
導体と電極メタルがアロイ化した領域である。埋め込ま
れたフローティングゲート21の上にあたる領域に制御
用ゲート17を、Ti、Pt、Auを積層して、形成す
る。゛成極形成は、ともにリフト・オフ法を用いた。
The ohmic electrodes 5 and 6 are thicker than this reverse mesa-shaped step.
f A u -G e -N i 7 o i (0,6
(μm thick). The ends 5' and 6' of the inverted mesa region are regions in which the semiconductor and electrode metal are alloyed. A control gate 17 is formed in a region above the buried floating gate 21 by laminating Ti, Pt, and Au. ``The lift-off method was used for polarization formation in both cases.

第4図に、単体素子の場合の平面図及び配線状態を示す
。埋込みゲート21は、配線されていない。第3図と同
一番号は同一の部位を示す。ICの場合には、通常用い
られているコンタクト穴を有する層間絶縁膜上に、配線
を形成する。
FIG. 4 shows a plan view and wiring state in the case of a single element. The buried gate 21 is not wired. The same numbers as in FIG. 3 indicate the same parts. In the case of an IC, wiring is formed on a commonly used interlayer insulating film having contact holes.

この型のデバイスでは、ヘテロ界面にたまる電子ガスは
、8と9で、8は、オーミック′電極により、外部と接
続されており、信号の読み出しに用いる。
In this type of device, the electron gas accumulated at the hetero interface is 8 and 9, and 8 is connected to the outside through an ohmic electrode, and is used for signal reading.

(12) 8は、ゲート電極7に加えられた正のノくガスで吸い出
され、゛電子のトラップは空になる。このため、チャネ
ル9における電流電圧特性が変化し、情報が読み出せる
(12) 8 is sucked out by the positive gas applied to the gate electrode 7, and the electron trap becomes empty. Therefore, the current-voltage characteristics in the channel 9 change, and information can be read out.

実施例 3 第5図は、実施例1で示した室温に近い温度で動作でき
るようにした素子改良された記憶断面図である。実施例
1におけるアンドーグG a A s層3t2J@31
.32に分割し、これらの層の間にn−Ga、−、At
、 As (o<X<o、a )Jili33 k挿入
した構造を持つ。
Embodiment 3 FIG. 5 is a sectional view of an improved memory element shown in Embodiment 1, which can operate at a temperature close to room temperature. Andog G a As layer 3t2J@31 in Example 1
.. It is divided into 32 layers, and between these layers n-Ga, -, At
, As (o<X<o, a) Jili33 has a structure with k insertion.

第6図に素子のゲート電極部におけるエネルギー・バン
ド構造の伝導電子帯の下端を示している。
FIG. 6 shows the lower end of the conduction electron band of the energy band structure in the gate electrode portion of the device.

8.9は第2図におけると同様に2次元状の電子ガスを
、lOはフェルミ準位を示している。
8.9 indicates a two-dimensional electron gas as in FIG. 2, and lO indicates the Fermi level.

半導体層31.32は基本的に前述の半導体層3と同様
の性質をなす。
The semiconductor layers 31 and 32 basically have the same properties as the semiconductor layer 3 described above.

電子ガス8,9が熱により互いに移動することを防止し
、記憶された情報が熱的に蒸発するのを防ぐ。
This prevents the electron gases 8 and 9 from moving toward each other due to heat, and prevents stored information from thermally evaporating.

(13) 77■(まで冷却すれば、電子移動度が大巾に改善され
る。中間に入れる層31は、P型にドーグしたGaAs
  でもよい。
(13) If the electron mobility is cooled to 77■, the electron mobility will be greatly improved.
But that's fine.

本発明についてGaAs−GaAzAsの側音具体例と
して述べたが他の半導体材料でも笑現し得る。
Although the present invention has been described using a GaAs-GaAzAs sidetone example, other semiconductor materials may also be used.

たとえば、AzGaAs−AtGaAs、GaAs−A
tGaAsP、InP−InGaAsP 、InP−I
HGIAs或いはllAs−GaAs8b等がその例で
ある。
For example, AzGaAs-AtGaAs, GaAs-A
tGaAsP, InP-InGaAsP, InP-I
Examples include HGIAs or llAs-GaAs8b.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)、(b)は本発明の代弐的な半導体記憶素
子の断面図、第2図は第1図(a)の素子のバンドモデ
ル図、第3図は別な実施例の素子断面図、第4図は第3
図の実施例の平面図、第5図は別な実施例の素子断面図
、第6図は第5図の素子のバンドモデル図である。 1・・・半絶縁性半導体基板、2,4・・・広禁制帯半
導体層、3・・・狭禁制帯半導体層、5#6・・・電極
、7・・・キャリアの制御電極、8.9・・・二次元電
子ガス。 代理人 弁理士 薄田利幸 (14) ¥J 1  図 (a) (b) 第 Z 図 第 3  図 χ 4 口 第 S 図 第 6 口 第1頁の続き [相]発 明 者 山田栄三部 国分寺市東恋ケ窪1丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 @発 明 者 中村道治 国分寺市東恋ケ窪1丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 258−
FIGS. 1(a) and (b) are cross-sectional views of alternative semiconductor memory elements of the present invention, FIG. 2 is a band model diagram of the element in FIG. 1(a), and FIG. 3 is another embodiment. Figure 4 is a cross-sectional view of the element in Figure 3.
5 is a plan view of the embodiment shown in the figure, FIG. 5 is a sectional view of an element of another embodiment, and FIG. 6 is a band model diagram of the element of FIG. 5. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semi-insulating semiconductor substrate, 2, 4... Wide forbidden band semiconductor layer, 3... Narrow forbidden band semiconductor layer, 5#6... Electrode, 7... Control electrode for carrier, 8 .9...Two-dimensional electron gas. Agent Patent Attorney Toshiyuki Usuda (14) ¥J 1 Figure (a) (b) Figure Z Figure 3 Figure χ 4 Figure S Figure 6 Continued from page 1 [phase] Inventor Sakae Yamada Sanbe Kokubunji City Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory, 1-280 Higashi-Koigakubo @ Inventor Michiharu Nakamura 258- Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory, 1-280 Higashi-Koigakubo, Kokubunji City

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、狭禁制帯半導体層およびこれを挾んで第1゜第2の
2つの広禁制帯半導体層が設けられ、該第1および第2
の広禁制帯半導体層は互いに同じ導電型であり且それら
の不純物濃度は狭禁制帯半導体層との2つの界面には狭
禁制帯半導体層にキャリアを閉じ込めるに会費な大きさ
の伝導帯段差又は価電子帯段差を有し、前記第1の広禁
制帯半導体層に接して第1の広禁制帯半導体層と、狭禁
制帯半導体層との界面のキャリアに接続された第1およ
び第2の電極が形成され、前記第2の広禁制帯半導体層
は前記第1および第2の電極には接続されず且第2の広
禁制帯半導体層には該第2の広禁制帯半導体層と前記狭
禁制帯半導体層との界面のキャリアを制御する′に極を
有することを特徴とする半導体記憶素子。 2、特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶素子におい
て、前記狭禁制帯半導体層と前記第1および第2の広禁
制帯半導体層の界面にドーグされていない薄い広禁制帯
層會有して成ることを特徴とする。 3、特許請求の範囲第2項記載の半導体記憶素子におい
て、前記ドープされていない薄い広禁制帯層は20人〜
60Aの厚さなることを特徴とする。 4、特許請求の範囲第1項、又は第2項記載の半導体記
憶素子において、前記狭禁制帯半導体層はドーグされて
いないことを特徴とする。
[Claims] 1. A narrow bandgap semiconductor layer and two wide bandgap semiconductor layers, a first and a second, are provided sandwiching the narrow bandgap semiconductor layer, and the first and second wide bandgap semiconductor layers are provided.
The wide forbidden band semiconductor layers are of the same conductivity type, and their impurity concentrations are large enough to confine carriers in the narrow band semiconductor layer at the two interfaces with the narrow band semiconductor layer. First and second semiconductor layers having a valence band step and connected to carriers at the interface between the first wide forbidden semiconductor layer and the narrow forbidden semiconductor layer in contact with the first wide forbidden semiconductor layer. an electrode is formed, the second wide bandgap semiconductor layer is not connected to the first and second electrodes, and the second wide bandgap semiconductor layer is connected to the second wide bandgap semiconductor layer and the second wide bandgap semiconductor layer. 1. A semiconductor memory element having a pole for controlling carriers at an interface with a narrow bandgap semiconductor layer. 2. The semiconductor memory element according to claim 1, wherein a thin, undoped wide band gap layer is present at the interface between the narrow band gap semiconductor layer and the first and second wide band gap semiconductor layers. It is characterized by consisting of: 3. In the semiconductor memory device according to claim 2, the undoped thin wide forbidden band layer has a thickness of 20 to 30%.
It is characterized by a thickness of 60A. 4. The semiconductor memory element according to claim 1 or 2, characterized in that the narrow bandgap semiconductor layer is not doped.
JP56138568A 1981-09-04 1981-09-04 Semiconductor memory cell Granted JPS5840855A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56138568A JPS5840855A (en) 1981-09-04 1981-09-04 Semiconductor memory cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56138568A JPS5840855A (en) 1981-09-04 1981-09-04 Semiconductor memory cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5840855A true JPS5840855A (en) 1983-03-09
JPH032350B2 JPH032350B2 (en) 1991-01-14

Family

ID=15225173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56138568A Granted JPS5840855A (en) 1981-09-04 1981-09-04 Semiconductor memory cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5840855A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60235476A (en) * 1984-05-09 1985-11-22 Nec Corp Semiconductor device
US4558337A (en) * 1984-05-30 1985-12-10 Texas Instruments Inc. Multiple high electron mobility transistor structures without inverted heterojunctions
JPS61102767A (en) * 1984-10-26 1986-05-21 Agency Of Ind Science & Technol Semiconductor memory device
JPS61131565A (en) * 1984-11-30 1986-06-19 Fujitsu Ltd Field effect type semiconductor device
JPH04206839A (en) * 1990-11-30 1992-07-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and its manufacture
JP2010512012A (en) * 2006-12-08 2010-04-15 テヒーニィシエ ウニヴァジテート ベルリン Memory cell and data recording method
JP2011519483A (en) * 2008-04-30 2011-07-07 インダストリー−ユニバーシティー コオペレーション ファウンデーション ハンヤン ユニバーシティー Capacitorless memory device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60235476A (en) * 1984-05-09 1985-11-22 Nec Corp Semiconductor device
US4558337A (en) * 1984-05-30 1985-12-10 Texas Instruments Inc. Multiple high electron mobility transistor structures without inverted heterojunctions
JPS61102767A (en) * 1984-10-26 1986-05-21 Agency Of Ind Science & Technol Semiconductor memory device
JPH0578945B2 (en) * 1984-10-26 1993-10-29 Kogyo Gijutsuin
JPS61131565A (en) * 1984-11-30 1986-06-19 Fujitsu Ltd Field effect type semiconductor device
JPH04206839A (en) * 1990-11-30 1992-07-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor device and its manufacture
JP2010512012A (en) * 2006-12-08 2010-04-15 テヒーニィシエ ウニヴァジテート ベルリン Memory cell and data recording method
JP2011519483A (en) * 2008-04-30 2011-07-07 インダストリー−ユニバーシティー コオペレーション ファウンデーション ハンヤン ユニバーシティー Capacitorless memory device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH032350B2 (en) 1991-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5001536A (en) Semiconductor device
US4617724A (en) Process for fabricating heterojunction bipolar transistor with low base resistance
JP3527503B2 (en) Semiconductor device
JP2500063B2 (en) Field effect transistor
JPS58127383A (en) Hetero junction transistor semiconductor device
US4673959A (en) Heterojunction FET with doubly-doped channel
JPH024140B2 (en)
Mensz et al. Real‐space transfer in three‐terminal InGaAs/InAlAs/InGaAs heterostructure devices
JPS5840855A (en) Semiconductor memory cell
JP2689057B2 (en) Static induction semiconductor device
WO2002080284A1 (en) Negative-resistance field-effect device
EP0130774B1 (en) Process for fabricating bipolar transistor
JPS61248561A (en) Semiconductor structural body
JP3258835B2 (en) Field effect type semiconductor device
JPS61147577A (en) Complementary semiconductor device
JPH06188271A (en) Field effect transistor
JP2004119820A (en) Field effect transistor and its manufacturing method
Kim et al. A GaAs floated electron channel field effect transistor (FECFET) fabricated by selective metal organic chemical vapor deposition
JPH0230182B2 (en) HANDOTAISOCHI
JP2611474B2 (en) Method for manufacturing compound semiconductor device
JP2651143B2 (en) Superconducting transistor
JPH02285682A (en) Semiconductor hetero junction and semiconductor device using it
JPH0770706B2 (en) High-speed semiconductor device
CN113555443A (en) Gallium oxide MOSFET of PIN Schottky diode and preparation method
JP2513118B2 (en) Tunnel transistor and manufacturing method thereof