JPS5938747B2 - Semiconductor device and its usage - Google Patents

Semiconductor device and its usage

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JPS5938747B2
JPS5938747B2 JP12448577A JP12448577A JPS5938747B2 JP S5938747 B2 JPS5938747 B2 JP S5938747B2 JP 12448577 A JP12448577 A JP 12448577A JP 12448577 A JP12448577 A JP 12448577A JP S5938747 B2 JPS5938747 B2 JP S5938747B2
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gate
semiconductor
semiconductor device
region
drain
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英一 鈴木
豊 林
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高速にスイッチングを行なうこと及び発振
を高速で制御することを主たる目的とした半導体装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor device whose main purpose is to perform high-speed switching and control oscillation at high speed.

従来の電界効果型トランジスタ(以下FETとする)で
は、半導体上に設けられたゲートに印加される電圧によ
り誘起される表面電荷による電流(チャネル電流)を制
御するものであり、原理的にその電流特性は電圧の一価
関数であり履歴特性を持たない。
Conventional field-effect transistors (hereinafter referred to as FETs) control current (channel current) due to surface charges induced by voltage applied to a gate provided on a semiconductor, and in principle, the current The characteristic is a single value function of voltage and has no history characteristic.

即ち、電圧の印加状態が変化すれば電流はそれに伴なつ
て変化し履歴によるスイッチング効果はない。また、発
振特性も原理上得られない。一方縮退したPN接合にお
けるトンネル効果を応用したダイアトロン形負性抵抗を
持つトンネルダイオードは、トンネル効果を利用してい
るため高周波特性がよく注目されている。ところが素子
の再現性と他の集積回路との互換性に問題があり現在大
規模に使用されるには至つていない。本発明は、従来の
電界効果形FETとトンネルダイオードを有機的に結合
させて集積化を可能とし、従来になかつた高速スイツチ
ング作用、発振作用を持たせた半導体装置を提供するこ
とを目的とする。この目的を達成するために、この発明
によれば、少なくともソース、ドレイン及びゲートの3
つの領域を有する電界効果トランジスタにおいて、前記
ソース領域及びドレイン領域のいずれか一方、又は双方
に関して、縮退半導体Pn接合よりなるトンネル接合を
形成するようにする。
That is, if the voltage application state changes, the current changes accordingly, and there is no switching effect due to history. Furthermore, oscillation characteristics cannot be obtained in principle. On the other hand, a tunnel diode with a diatron negative resistance that utilizes the tunnel effect in a degenerate PN junction has attracted much attention for its high frequency characteristics because it utilizes the tunnel effect. However, there are problems with the reproducibility of the device and compatibility with other integrated circuits, so it is not currently being used on a large scale. An object of the present invention is to organically combine a conventional field-effect FET and a tunnel diode to enable integration, and to provide a semiconductor device that has unprecedented high-speed switching and oscillation functions. . To achieve this objective, the present invention provides at least three sources, a source, a drain, and a gate.
In a field effect transistor having two regions, a tunnel junction made of a degenerate semiconductor Pn junction is formed in one or both of the source region and the drain region.

ここで縮退半導体とは、不純物濃度が実効状態密度に近
づくか大きくなり、フエルミ単位がn形の場合伝導帯中
に、P形の場合は価電子帯中に位置している半導体をさ
し、n形、P形半導体とも縮退半導体で接合が形成され
ればトンネル接合を作ることができ、本発明のトンネル
接合は、これをさす。例えば、n形半導体に対して縮退
させるのに必要な不純物濃度は、Geに対して2×10
113Siに対しては6×101『3が目安となる。以
下、添付図面に従つてこの発明の実施例を説明する。
Here, a degenerate semiconductor refers to a semiconductor in which the impurity concentration approaches or increases the effective density of states, and the Fermi unit is located in the conduction band if it is n-type, or in the valence band if it is p-type, If a junction is formed with a degenerate semiconductor for both n-type and p-type semiconductors, a tunnel junction can be created, and the tunnel junction of the present invention refers to this. For example, the impurity concentration required to degenerate an n-type semiconductor is 2×10
For 113Si, 6×101'3 is the standard. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図はこの発明の第1の実施例を示すものであり、{
100}方位P型半導体を基板1とする電界効果型トラ
ンジスタを示している。
FIG. 1 shows a first embodiment of this invention, {
100} shows a field effect transistor whose substrate 1 is a P-type semiconductor.

この(100)面半導体基板1の上には後退したn+型
の半導体領域2及び領域3が設けられる。また、この預
域2,3の上には縮退したP+型の半導体領域4a,4
bを設け、この領域2,3と領域4との間にトンネル接
合8を形成している。このような半導体層にV字型の溝
を切り込み、取除いた半導体領域の表面に絶縁膜5を介
してゲート電極6(端子G)を設けている。領域2,3
への接触はn+型の拡散領域7をもつて行う。
On this (100) plane semiconductor substrate 1, recessed n+ type semiconductor regions 2 and 3 are provided. Moreover, above the deposit regions 2 and 3, degenerate P+ type semiconductor regions 4a and 4
b, and a tunnel junction 8 is formed between the regions 2, 3 and the region 4. A V-shaped groove is cut into such a semiconductor layer, and a gate electrode 6 (terminal G) is provided on the surface of the removed semiconductor region with an insulating film 5 interposed therebetween. Area 2, 3
Contact is made with an n+ type diffusion region 7.

領域2,3及び2つの領域4a,4bからは、図に示さ
れるように端子S,D,B,,B2が形式される。この
素子の動作は後述するようにBl,B2端子はバイアス
端子として使うが、一つの使い方はS,B2をソー人ド
レインとして使うことであり、他の一つの使い方はD,
Blをソース、ドレインとして使うことである。さらに
は、B2,Bl又はBl,B2をソース、ドレインとし
て使うことも可能である。なお、場合によつては、S,
Dの片方をソース、他方をドレインとして使用すれば通
常のMOSFETとして動作する。このような素子は、
従来のIC技術をもつて形成できる。
From the regions 2 and 3 and the two regions 4a and 4b, terminals S, D, B, .B2 are formed as shown in the figure. As described below, the operation of this element is to use the Bl and B2 terminals as bias terminals, but one way to use them is to use S and B2 as drains, and another way to use them is to use D and B2 as bias terminals.
The solution is to use Bl as the source and drain. Furthermore, it is also possible to use B2, Bl or Bl, B2 as the source and drain. In addition, in some cases, S,
If one side of D is used as a source and the other as a drain, it operates as a normal MOSFET. Such an element is
It can be formed using conventional IC technology.

すなわち、(100)面P形半導体基板1に、n+層2
,3及びP+層4をエピタキシヤル成長させたウエハを
、適当なエツチング液を用いた非等方性選択エツチング
により、P領域1内部までV字形にエツチングし、P形
半導体露出部をチヤネル形成部とする様に、絶縁膜5、
導電性ゲート6を付するようにする。この選択エツチン
グは、例えばSiの場合、ヒドラジン水溶液を用いて{
100}面に対するエツチング速度が{111}面に対
するエツチング速度より大幅に大きいため{100}面
のウエハを、マスクによりエツチングをほどこすと、{
111}面を側面とする字孔が得られるものである。
That is, an n+ layer 2 is formed on a (100) plane P-type semiconductor substrate 1.
. Insulating film 5,
A conductive gate 6 is attached. For example, in the case of Si, this selective etching is carried out using a hydrazine aqueous solution {
Since the etching rate for the {100} plane is much higher than the etching rate for the {111} plane, when a {100} plane wafer is etched using a mask,
111} side faces are obtained.

GaAs等の−V化合物半導体等も非等方性選択エツチ
ングを行なうことができる。このn+層2,3、P+4
a,4bのエピタキシヤル成長には、超高真空中での蒸
着法又は分子線エピタキシヤル法を用いても、P+−n
+接合面のだれのない急峻な接合を形成することが可能
である。
-V compound semiconductors such as GaAs can also be subjected to anisotropic selective etching. This n+ layer 2, 3, P+4
For the epitaxial growth of a and 4b, even if an evaporation method in an ultra-high vacuum or a molecular beam epitaxial method is used, P+-n
+ It is possible to form a steep joint with no sagging on the joint surface.

第1図の構造においては、第2,第3領域のコンタクト
はP+層を通したn+拡散7により得られる。
In the structure of FIG. 1, contacts in the second and third regions are obtained by n+ diffusion 7 through the P+ layer.

以上の実施例の動作を第2図を用いて説明する。The operation of the above embodiment will be explained using FIG. 2.

第2図aは、この発明に係る素子のスイツチング動作を
説明するためのものであり、N字形の実線はトンネル接
合8での電流電圧特性を示し、トンネル効果のためにダ
イナトロン型負性抵抗を提している。ここで、説明の便
宜上、領域1の表面に形成されるチヤネル抵抗をトンネ
ル接合8を有するトンネルダイオードの負荷と考える。
この場合、チヤネル部にかかる電圧VDと流れる電流1
0との関係は、低電圧領域では、0 ゛ L″ ゛
− − −と表わされ、ゲート
電圧。
FIG. 2a is for explaining the switching operation of the device according to the present invention, and the N-shaped solid line shows the current-voltage characteristics at the tunnel junction 8, and the dynatron-type negative resistance due to the tunnel effect is shown in FIG. is proposed. Here, for convenience of explanation, the channel resistance formed on the surface of the region 1 is considered to be the load of the tunnel diode having the tunnel junction 8.
In this case, the voltage VD applied to the channel section and the flowing current 1
The relationship with 0 is 0 ゛ L'' ゛ in the low voltage region.
− − − is the gate voltage.

の一価関数である。ここで、Zはチヤネル幅、Lはチヤ
ネル長、μnは電子の表面移動度、Clはゲート絶縁膜
容量、VTは閾値電圧である。簡単のためT:0Vとし
した場合、チヤネル抵抗RC−VTV/10はZ,nC
iVOとなり、ゲート電圧に逆比例する。
is a single-valued function of Here, Z is the channel width, L is the channel length, μn is the electron surface mobility, Cl is the gate insulating film capacitance, and VT is the threshold voltage. For simplicity, if T: 0V, the channel resistance RC-VTV/10 is Z, nC
iVO, which is inversely proportional to the gate voltage.

以下、第1図でS,Dをソース,ドレイン端子とし、B
2を電源(バイアス)端子として使用した場合を考える
Hereinafter, in Figure 1, S and D are source and drain terminals, and B
Consider the case where 2 is used as a power supply (bias) terminal.

今、第2図aの様に領域4bのバイアスをa点に固定し
た場合、負荷と考えたFETのチヤネル抵抗は、ゲート
6に印加する電圧により変化でき、チヤネルがオン状態
に近づけば、負荷直線は立ち、オフ状態に近づけば、負
荷直線はねることになる。
Now, when the bias of region 4b is fixed at point a as shown in Figure 2a, the channel resistance of the FET, which is considered as a load, can be changed by the voltage applied to the gate 6, and as the channel approaches the on state, the load The straight line will stand, and as it approaches the off state, the load straight line will bounce.

すなわち、ゲート電圧を適当に合わせて1の負荷曲線の
状態を実現することができる。この場合、B,c,dの
三点で交わるがb点は不安定点となり、C,dのいずれ
かの点が動作点となる。ここで、仮に、Cの状態とする
とき、2の負荷直線の状態になるチヤネル抵抗よりもさ
らにチヤネルが導電状態になる様にゲートバイアスが印
加されれば動作点はd付近に移動し、ゲートバイアスを
元の1の負荷曲線の状態に戻した場合にはd点が動作点
となり、cからdに動作点がスイツチされる。同様に、
dが動作点の場合、3の負荷曲線の状態になるチヤネル
抵抗よりさらにチヤネルが非導通状態になる様にゲート
に電圧が印加されれば、動作点はC付近に移動し、ゲー
トバイアスを元の1の負荷曲線になるようにした場合も
Cが動作点となり、dからcに動作点がスイツチされる
。実際の動作はパルスで行なえる。出力はドレイン端子
Dから抵抗を通して、C状態、d状態に対応する電圧、
E,fとして、取り出すことができる。この場合のスイ
ツチング動作はトンネル効果によるものであり、極めて
高速のスイツチングが可能となる。更に、第2図bの如
く、負荷直線で表わしたチヤネル抵抗が、4の状態であ
れば、トンネルダイオードの負性抵抗分の方が大きく、
発振が得られる。
That is, the state of the load curve 1 can be realized by appropriately adjusting the gate voltage. In this case, they intersect at three points B, c, and d, but point b becomes an unstable point, and either point C or d becomes an operating point. Here, when the state is set to C, if a gate bias is applied so that the channel becomes more conductive than the channel resistance which becomes the load linear state of 2, the operating point moves to around d, and the gate When the bias is returned to the original load curve state of 1, point d becomes the operating point, and the operating point is switched from c to d. Similarly,
If d is the operating point, if a voltage is applied to the gate so that the channel becomes non-conducting beyond the channel resistance that is in the load curve state of 3, the operating point will move to near C, and the gate bias will change to the original value. When the load curve is set to 1, C becomes the operating point, and the operating point is switched from d to c. Actual operation can be performed using pulses. The output is from the drain terminal D through the resistor, and the voltage corresponding to the C state and the d state,
It can be taken out as E, f. The switching operation in this case is based on the tunnel effect, and extremely high-speed switching is possible. Furthermore, as shown in Figure 2b, if the channel resistance expressed by the load line is 4, the negative resistance of the tunnel diode is larger,
Oscillation is obtained.

この状態で、5の負荷直線で表わされる様にチヤネル抵
抗が大きくなる様に非導通状態にされれば、動作点はg
からhに移動し、発振は停止される。即ち、ゲート電圧
により発振の開始及び停止を行なうことができる。第3
図は、この発明の第2の実施例である。
In this state, if the channel resistance is made non-conducting as shown by the load straight line 5, the operating point becomes g.
to h, and oscillation is stopped. That is, oscillation can be started and stopped by the gate voltage. Third
The figure shows a second embodiment of the invention.

これは、第1の実施例(第1図)において、P形半導体
基板の一部がFETのチヤネル形成部として用いられて
いるのに対して、{100}方位、n+基板9上に領域
10,11,12が順次P層、縮退n+層、縮退P+層
の半導体層構造を持ち、n+基板9まで達する非等方性
選択エツチングによつて形成されたV字孔を作り、その
時に得られるP層10の露出斜面が、絶縁膜5を介して
ゲート電極6を設けたFETのチヤネル形成部分となつ
ている構造である。縮退n+層、縮退P+層は、図示さ
れるように端子D及びB2が形成される。また、n+型
基板9は端子Sが形成される。すなわち、n+型基板9
はソースとして動作し、その上のP領域10の非等方性
選択エツチングで得られる斜面がFET構造のチヤネル
形成部となり、また領域11,12によつて縮退半導体
NP接合をなしトンネル接合8を形成する。この実施例
のn+型基板9、P領域10、縮退n+領域11と縮退
P+領域12をソース、チヤネル形成部、ドレインとし
て用いるFETの動作原理は、第1の実施例におけると
同様である。第3図においてはn+層11のオーミツク
接触を取るために、トンネル接合を作る一方の縮退半導
体層である最上層半導体層のP+層12の一部を選択エ
ツチングで取り除いた構造である。第4図は、この発明
の第3の実施例を示すものであり、第1の実施例と等価
の構造を平面的なゲート6を有する型で得ようとするも
のである。
This is because in the first embodiment (FIG. 1), a part of the P-type semiconductor substrate is used as a channel forming part of the FET, whereas a region 10 on the n+ substrate 9 in the {100} orientation is . In this structure, the exposed slope of the P layer 10 is a channel forming part of an FET in which a gate electrode 6 is provided with an insulating film 5 interposed therebetween. In the degenerate n+ layer and the degenerate P+ layer, terminals D and B2 are formed as shown. Furthermore, a terminal S is formed on the n+ type substrate 9. That is, the n+ type substrate 9
acts as a source, and the slope obtained by anisotropic selective etching of the P region 10 above it becomes the channel forming part of the FET structure, and the regions 11 and 12 form a degenerate semiconductor NP junction, forming a tunnel junction 8. Form. The operating principle of the FET using the n+ type substrate 9, the P region 10, the degenerate n+ region 11, and the degenerate P+ region 12 as a source, a channel forming portion, and a drain in this embodiment is the same as that in the first embodiment. In FIG. 3, a part of the P+ layer 12 of the uppermost semiconductor layer, which is one of the degenerate semiconductor layers forming the tunnel junction, is removed by selective etching in order to make ohmic contact with the N+ layer 11. FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention, which attempts to obtain a structure equivalent to that of the first embodiment using a type having a planar gate 6. In FIG.

すなわち、P型基板1の表面に適当な間隔をもつてn+
領域2、及びn+,P+領域3,4を設け、各々に端子
S,D,B2を形成し、この領域2,3を橋渡しするよ
うに絶縁膜5を介してゲート電極6を設けたものである
。しかも、縮退n+領域3表面に拡散によつて縮退P+
領域4を形成してトンネル接合を作つている。この拡散
はDSA(DiffuslOnSelfAllgnme
nt)技術により容易に形成できる。この場合、S,B
2をソース、バイアス端子として使えば、第2図の動作
と全く同じ動作をする。第5図は、この発明の第4の実
施例である。
That is, n +
A region 2, and n+ and P+ regions 3 and 4 are provided, terminals S, D, and B2 are formed in each, and a gate electrode 6 is provided via an insulating film 5 so as to bridge these regions 2 and 3. be. Moreover, the degenerate P+ is caused by diffusion on the surface of the degenerate n+ region 3.
A region 4 is formed to create a tunnel junction. This diffusion is done using DSA (DiffuslOnSelfAllgnme).
nt) can be easily formed using technology. In this case, S, B
If 2 is used as the source and bias terminal, the operation will be exactly the same as that shown in FIG. FIG. 5 shows a fourth embodiment of the invention.

同図において、導電性ゲー口3をIn2O3,snO2
、ポリシリコン等の半透明導電性物質で構成したもので
ある。この実施例によれば、チヤネル部分に光照射17
をすることにより光励起キヤリアを発生することができ
、チヤネル抵抗を減少させることができる。この場合、
B2端子およびG端子のバイアスを適当に設定して第2
図aの1の負荷直線の状態に設定して動作点をc点にも
つて来た場合に、光照射により、動作点をd点に移すこ
とが可能となり、スイツチングを行なうことができる。
また、B2端子およびG端子のバイアスを設定して第2
図bの5の負荷曲線の状態にしておくと、光照射により
発振させることができ、光入力により発振を制御するこ
とが可能となる。第6図は、この発明の第5の実施例を
示すものであり、第1図と同様の構造であるが、チヤネ
ル形成部上の絶縁膜15中又は絶縁膜14,15の界面
に電荷保持手段16を有し、電荷保持手段16中の電荷
の極性又は大小により不揮発性半導体メモリとして働く
様にしたものである。
In the same figure, the conductive gate 3 is In2O3, snO2
, made of a translucent conductive material such as polysilicon. According to this embodiment, the light irradiation 17 is applied to the channel portion.
By doing so, a photoexcited carrier can be generated and the channel resistance can be reduced. in this case,
Set the bias of B2 terminal and G terminal appropriately and
When the operating point is brought to point c by setting the load straight line state 1 in FIG. a, the operating point can be moved to point d by light irradiation, and switching can be performed.
Also, set the bias of the B2 terminal and the G terminal to
When the load curve 5 in FIG. b is maintained, oscillation can be caused by light irradiation, and oscillation can be controlled by light input. FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention, which has the same structure as FIG. It has a means 16 and is adapted to function as a non-volatile semiconductor memory depending on the polarity or magnitude of the charge in the charge holding means 16.

メモリ構造的には、チヤネル形成部上にSiO2等の絶
縁膜14を付し、その上にSi3N4,Al2O3等の
電荷保持手段であるトラツプを有する絶縁膜15の二重
構造とする。また、第1層絶縁膜14上に電荷保持手段
としてMO,W、多結晶Si等の導電性物質の粒を付し
、その上を第2絶縁膜15で覆つた構造すなわちフロー
テイングゲート構造等が考えられる。メモリへの書き込
み、消去は、ゲート電極に適当な正、負の電圧を印加す
ることにより基本的には行なうことができる。この場合
、ゲート6に正の大きな電圧を印加することによつて電
子を電荷保持手段16に注入、記憶させることができ、
逆にゲートに負の大きな電圧を印加するか、ゲートを0
Vにした状態で第2,第3の領域に大きな正の電圧を印
カロして第1の領域との接合でなだれを起こさせること
により、正孔を注入、記憶させることができる。第6図
の構造により、この発明の動作を記憶内容に従つて行な
うことができる。これまでの各実施例の説明で、チヤネ
ル形成部を含む半導体領域はP形半導体としたが、全て
の極性を逆にすれば、この領域はn形半導体でも同様の
説明が成り立つ。
The memory structure has a double structure in which an insulating film 14 made of SiO2 or the like is attached on the channel forming part, and an insulating film 15 having a trap such as Si3N4, Al2O3 or the like as a charge retaining means is formed thereon. Further, a structure in which grains of conductive material such as MO, W, polycrystalline Si, etc. are attached on the first layer insulating film 14 as a charge retention means and the second insulating film 15 is covered thereon, that is, a floating gate structure, etc. is possible. Writing and erasing into the memory can basically be performed by applying appropriate positive and negative voltages to the gate electrode. In this case, by applying a large positive voltage to the gate 6, electrons can be injected into the charge holding means 16 and stored.
Conversely, apply a large negative voltage to the gate or set the gate to 0.
Holes can be injected and stored by applying a large positive voltage to the second and third regions with the voltage set to V to cause an avalanche at the junction with the first region. The structure shown in FIG. 6 allows the operation of the present invention to be performed according to the stored contents. In the description of each embodiment so far, the semiconductor region including the channel forming portion is assumed to be a P-type semiconductor, but the same explanation holds true even if this region is an N-type semiconductor by reversing all polarities.

また、この発明を構成する半導体はSl,Ge等の元素
半導体でも、−V族等の化合物半導体でもよい。
Further, the semiconductor constituting the present invention may be an elemental semiconductor such as Sl or Ge, or a compound semiconductor such as a -V group semiconductor.

ゲート絶縁膜5はSiO2,Si3N4,Al2O3,
Ta2O5等の絶縁物であればよく、ゲートを形成する
物質としては導電性物質であればよく、1n203,s
n02、薄い多結晶Sl等の半透明導電性物質も使用で
きる。更に、第1図では、チヤネル形成領域上は絶縁ゲ
ート形となつているが、このチヤネル形成領域半導体表
面に直接導電性物質を付したシヨツトキーゲート形の構
造も前述の動作原理と同様の動作が可能である。この発
明は、以上のように、電界効果型トランジスタにトンネ
ル接合を形成することにより、高速スイツチング及び発
振の可能な半導体装置を提供することができる。このた
め、この発明に係る半導体装置によれば、第1にFET
とトンネルダイオードとの集積化が可能となつた。
The gate insulating film 5 is made of SiO2, Si3N4, Al2O3,
Any insulating material such as Ta2O5 may be used, and any conductive material may be used as the material forming the gate, such as 1n203,s
Translucent conductive materials such as n02, thin polycrystalline Sl, etc. can also be used. Furthermore, in FIG. 1, an insulated gate type structure is shown above the channel forming region, but a Schottky gate type structure in which a conductive material is directly attached to the semiconductor surface of this channel forming region also has the same operating principle as described above. Operation is possible. As described above, the present invention can provide a semiconductor device capable of high-speed switching and oscillation by forming a tunnel junction in a field effect transistor. Therefore, according to the semiconductor device according to the present invention, firstly, the FET
It has become possible to integrate a tunnel diode and a tunnel diode.

第2に、従来になかつた高速スイツチング作用、発振作
用を持つ半導体装置を得ることができることである。第
3の特徴は、従来のIC技術で製作が可能であり、超高
真空中での多層エピタキシヤル半導体基板を用いても構
成できることである。第4の特徴は、光によつても高速
スイツチング作用、発振作用を制御できることである。
第5の特徴は、従来の不揮発性半導体メモリを組み込む
ことが可能であることである。従つて、この発明の利点
を要約すれば、この発明の構造により従来の電界効果形
FETでは実現されていない方式の高速スイツチング作
用、発振特性制御を実現でき、しかも従来の1C技術の
範囲内で製作が可能であり、光によつてもこれらの動作
を制御が可能であり、半導体装置に多くの応用が考えら
れる大きな利点を有するものである。
Second, it is possible to obtain a semiconductor device having high-speed switching and oscillation functions that have not been seen before. The third feature is that it can be manufactured using conventional IC technology and can also be constructed using a multilayer epitaxial semiconductor substrate in an ultra-high vacuum. The fourth feature is that the high-speed switching action and oscillation action can also be controlled by light.
The fifth feature is that conventional non-volatile semiconductor memory can be incorporated. Therefore, to summarize the advantages of the present invention, the structure of the present invention can realize high-speed switching action and control of oscillation characteristics that have not been achieved with conventional field effect FETs, and moreover, can be achieved within the scope of conventional 1C technology. It is easy to manufacture, and its operations can be controlled using light, which has the great advantage of having many applications in semiconductor devices.

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

第1図はこの発明の第1の実施例を示す縦断面図、第2
図A,bはこの発明による半導体装置の動作原理を示す
説明図、第3図乃至第6図はこの発明の第2乃至第5の
実施例の説明図である。 1・・・・・・P形半導体基板部、2・・・・・・n形
縮退半導体領域、3・・・・・・n形縮退半導体領域、
4,4a,4b・・・・・・P形縮退半導体領域、5・
・・・・・絶縁膜、6・・・・・・導電性ゲート、7・
・・・・・n+拡散領域、8・・・・・・トンネル接合
、9・・・・・・n+半導体基板部、10・・・・・・
P形半導体領域、11・・・・・・n形縮退半導体部、
12・・・・・・P形縮退半導体部、13・・・・・・
半透明ゲート、14・・・・・・第1の絶縁膜、15・
・・・・・第2の絶縁膜、16・・・・・・電荷保持手
段、17・・・・・・入射光。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing the first embodiment of the present invention, and the second
FIGS. A and B are explanatory diagrams showing the operating principle of the semiconductor device according to the present invention, and FIGS. 3 to 6 are explanatory diagrams of second to fifth embodiments of the present invention. 1... P-type semiconductor substrate portion, 2... N-type degenerate semiconductor region, 3... N-type degenerate semiconductor region,
4, 4a, 4b...P-type degenerate semiconductor region, 5.
...Insulating film, 6... Conductive gate, 7.
...n+ diffusion region, 8...tunnel junction, 9...n+ semiconductor substrate part, 10...
P-type semiconductor region, 11...n-type degenerate semiconductor region,
12...P-type degenerate semiconductor section, 13...
Semi-transparent gate, 14...first insulating film, 15.
. . . second insulating film, 16 . . . charge retention means, 17 . . . incident light.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少なくともソース、ドレイン及びゲートの3つの領
域を有する電界効果型トランジスタにおいて、前記ソー
ス領域とドレイン領域のいずれか一方に関して、縮退半
導体Pn接合で形成されたトンネル接合を有することを
特徴とする半導体装置。 2 少なくともソース、ドレイン及びゲートの3つの領
域を有する電界効果型トランジスタにおいて、前記ソー
ス領域とドレイン領域の双方に関して、縮退半導体Pn
接合で形成されたトンネル接合を有することを特徴とす
る半導体装置。 3 特許請求の範囲1記載の半導体装置において、ゲー
ト絶縁膜中に電荷保持手段を有し、不揮発性メモリとし
て働くようにした事を特徴とする半導体装置。 4 特許請求の範囲2記載の半導体装置において、ゲー
ト絶縁膜中に電荷保持手段を有し、不揮発性メモリとし
て働くようにした事を特徴とする半導体装置。 5 少なくともソース、ドレイン及びゲートの3つの領
域を有する電界効果型トランジスタにおいて、前記ソー
ス領域とドレイン領域のいずれか一方に関して、縮退半
導体Pn接合で形成されたトンネル接合を有することを
特徴とする半導体装置において、前記トンネル接合に所
定のバイアスを印加し、ゲートバイアス印加または光照
射することによつて、スイッチングまたは発振を行わせ
るようにして成る半導体装置の使用方法。 6 少なくともソース、ドレイン及びゲートの3つの預
域を有する電界効果型トランジスタにおいて、前記ソー
ス領域とドレイン領域の双方に関して縮退半導体Pn接
合で形成されたトンネル接合を有することを特徴とする
半導体装置において、前記トンネル接合に所定のバイア
スを印加し、ゲートバイアス印加または光照射すること
によつて、スイッチングまたは発振を行わせるようにし
て成る半導体装置の使用方法。
[Scope of Claims] 1. A field effect transistor having at least three regions, a source, a drain, and a gate, including a tunnel junction formed of a degenerate semiconductor Pn junction for either the source region or the drain region. A semiconductor device characterized by: 2. In a field effect transistor having at least three regions: a source, a drain, and a gate, a degenerate semiconductor Pn is used for both the source region and the drain region.
A semiconductor device characterized by having a tunnel junction formed by a junction. 3. A semiconductor device according to claim 1, characterized in that the gate insulating film has charge retention means and functions as a nonvolatile memory. 4. A semiconductor device according to claim 2, characterized in that the gate insulating film has a charge retention means and functions as a non-volatile memory. 5. A field-effect transistor having at least three regions: a source, a drain, and a gate, a semiconductor device comprising a tunnel junction formed of a degenerate semiconductor Pn junction for either the source region or the drain region. A method of using a semiconductor device, wherein switching or oscillation is performed by applying a predetermined bias to the tunnel junction and applying gate bias or irradiating light. 6. In a field effect transistor having at least three deposit regions, a source, a drain, and a gate, a semiconductor device characterized in that it has a tunnel junction formed of a degenerate semiconductor Pn junction for both the source region and the drain region, A method of using a semiconductor device, comprising applying a predetermined bias to the tunnel junction and applying gate bias or irradiating light to cause switching or oscillation.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62190442U (en) * 1986-05-27 1987-12-03
JPS6353232U (en) * 1986-09-24 1988-04-09
JPS63109734U (en) * 1987-01-12 1988-07-14
JPH0297330A (en) * 1988-10-03 1990-04-09 Takakita Co Ltd Packaged material discharging device in roller baler
JPH0475729B2 (en) * 1988-10-03 1992-12-01 Takakita Agricult Implement
JPH0530609Y2 (en) * 1987-03-13 1993-08-05
KR20230133631A (en) * 2022-03-11 2023-09-19 한국생산기술연구원 Dissimilar material bonding device and dissimilar material bonding method

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58106870A (en) * 1981-12-18 1983-06-25 Nissan Motor Co Ltd Power metal oxide semiconductor field-effect transistor
JP5244464B2 (en) * 2008-05-30 2013-07-24 株式会社日立製作所 Semiconductor device and manufacturing method thereof, and integrated semiconductor device and nonvolatile semiconductor memory device using the semiconductor device
JP5457974B2 (en) * 2010-08-03 2014-04-02 株式会社日立製作所 Semiconductor device, manufacturing method thereof, and nonvolatile semiconductor memory device
JP5745650B2 (en) * 2011-12-15 2015-07-08 株式会社日立製作所 Semiconductor device and power conversion device
JP2017162920A (en) * 2016-03-08 2017-09-14 東芝メモリ株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62190442U (en) * 1986-05-27 1987-12-03
JPS6353232U (en) * 1986-09-24 1988-04-09
JPS63109734U (en) * 1987-01-12 1988-07-14
JPH0530609Y2 (en) * 1987-03-13 1993-08-05
JPH0297330A (en) * 1988-10-03 1990-04-09 Takakita Co Ltd Packaged material discharging device in roller baler
JPH0475729B2 (en) * 1988-10-03 1992-12-01 Takakita Agricult Implement
KR20230133631A (en) * 2022-03-11 2023-09-19 한국생산기술연구원 Dissimilar material bonding device and dissimilar material bonding method

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