JPS6024595B2 - Semiconductor devices and injection logic semiconductor integrated circuits - Google Patents

Semiconductor devices and injection logic semiconductor integrated circuits

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JPS6024595B2
JPS6024595B2 JP52017412A JP1741277A JPS6024595B2 JP S6024595 B2 JPS6024595 B2 JP S6024595B2 JP 52017412 A JP52017412 A JP 52017412A JP 1741277 A JP1741277 A JP 1741277A JP S6024595 B2 JPS6024595 B2 JP S6024595B2
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潤一 西澤
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、個別素子または集積回路の一部に組みこまれ
た電界効果トランジスタ(FET)、特に静電譲導トラ
ンジスタ(SIT)の構造に関し、改良された特性を有
する半導体装置及び半導体集積回路装置を提供するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the structure of field effect transistors (FETs), particularly static transfer transistors (SITs), which are incorporated into discrete devices or as part of integrated circuits, and which have improved properties. The present invention provides semiconductor devices and semiconductor integrated circuit devices.

第1図は、従釆のSITを駆動用トランジスタとして用
いた注入型論理集積回路(SITL)の−単位の断面図
であり、ラテラルpnpバイポーラ・トランジスタLと
倒立型nチャンネルSITT2から成る。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an injection logic integrated circuit (SITL) using a subordinate SIT as a driving transistor, and is composed of a lateral pnp bipolar transistor L and an inverted n-channel SITT2.

信号の入力端子4に正の信号が入ると、Pnpバイボー
ラ・トランジスタT,のエミツタ(インジェクタ)端子
に接続された電源からの電流は、ェミツタp+領域15
から正孔電流としてベースn領域13を通りコレクタで
ありSITのゲートであり入力端子4が接続されている
p十領域14に流れ込みSITT2のゲート電位を上昇
させると共に、SITのチャンネル領域13に正孔が流
れ込む。このため、SITのソース12とドレイン11
間を流れる電流が抵抗が減少するために急増して、SI
Tはオン状態となり、ドレィン電圧は減少する。しかし
ながら、再び入力端子4にオフ信号(ほぼ0〜0.3V
)を入れると、ゲート領域1 4の電位は下がり、抵抗
が増加して電流は減少しオフ状態となりドレィン電圧は
増加する。このように動作するSITLは、容量が小さ
くオン抵抗が小さく、かつオフ抵抗が大きいので、論理
動作に必要な消費電力が従来のバィポーラ・トランジス
タを用いた注入型論理集積回路(12L)よりも1/1
0以下であり、画期的な論理集積回路である。
When a positive signal enters the signal input terminal 4, the current from the power supply connected to the emitter (injector) terminal of the Pnp bipolar transistor T, flows through the emitter p+ region 15.
The hole current flows from the base n region 13 to the collector p region 14, which is the gate of the SIT and is connected to the input terminal 4, increasing the gate potential of the SITT 2, and at the same time, holes flow into the channel region 13 of the SIT. flows in. Therefore, the source 12 and drain 11 of SIT
The current flowing between SI increases rapidly due to the decrease in resistance, and SI
T is turned on and the drain voltage decreases. However, the OFF signal (approximately 0 to 0.3V) is applied to input terminal 4 again.
), the potential of the gate region 14 decreases, the resistance increases, the current decreases, the transistor becomes off, and the drain voltage increases. SITLs that operate in this manner have small capacitance, low on-resistance, and large off-resistance, so the power consumption required for logic operation is 12 L compared to conventional injection type logic integrated circuits (12L) using bipolar transistors. /1
0 or less, making it an epoch-making logic integrated circuit.

しかしながら、SITがオン状態からオフ状態に遷移す
る時、ゲートp+領域14から少ないながらn‐領域1
3に注入されていた正孔の蓄積効果により、必ずしも論
理速度は向上せず、せいぜい10〜5印sec程度であ
った。特にSITLの場合、n‐領域13に蓄積されて
いた過剰の正孔は、ゲートp十領域14に拡散により戻
るか、ドレィン及びソースn十領域11及び12へ拡散
して再結合して消滅するか、n+領域13中で再結合す
るかのいずれか、またはその平行過程によって消滅して
いるので、拡散速度が遅いことまた低不純物密度のため
n−領域の寿命が長いことが論理速度の向上を妨げてい
るのである。さらに、ドレィンn十領域11とゲートp
+領域14が直接pn接合を形成して、容量を必要以上
に大きくしていることも原因の一つである。この現象は
注入型SITL‘こ限らず、SITを用いた他の論理集
積回路、例えばTTL、ECL、またはメモリ等におい
ても、さらにアナログ集積回路、個別素子としても同様
な問題となっており、SITの良好な高周波特性、低消
費制御電力等の長所を生かしきれないでいる現状である
。これは、SITに限らず構造上、ほぼ同様な構成をも
つFETに関しても重要な問題である。本発明は、叙上
の従来のSITまたはFETの欠点を除去した新規なS
ITまたはFETの構造を提供するもので、改良された
高周波特性を有するSITもしくはFETを実現するも
のである。
However, when the SIT transitions from the on state to the off state, from the gate p+ region 14 to the n- region 1 to a small extent.
Due to the accumulation effect of the holes injected into the circuit 3, the logic speed did not necessarily improve, and was only about 10 to 5 marks sec at most. Particularly in the case of SITL, excess holes accumulated in the n-region 13 are either diffused back to the gate p-region 14 or diffused to the drain and source n-regions 11 and 12, recombined, and disappeared. The logic speed is improved because the diffusion rate is slow and the lifetime of the n- region is long due to the low impurity density. It is preventing this. Furthermore, the drain n region 11 and the gate p
One of the causes is that the + region 14 directly forms a pn junction, making the capacitance larger than necessary. This phenomenon is not limited to injection-type SITL's, but is a similar problem in other logic integrated circuits using SIT, such as TTL, ECL, or memory, as well as in analog integrated circuits and individual elements. At present, the advantages of good high-frequency characteristics and low control power consumption cannot be fully utilized. This is an important problem not only for SITs but also for FETs having almost the same structure. The present invention provides a novel SIT or FET that eliminates the disadvantages of the conventional SIT or FET described above.
The present invention provides an IT or FET structure to realize an SIT or FET with improved high frequency characteristics.

さらに、本発明によるSITまたはFETを一部に含む
論理集積回路においては、低消費電力の長所を保って、
かつ高速度論理を可能にするものである。本発明は、低
不純物密度チャンネル領域に注入された過剰少数キャリ
アの消滅過程を促進させる構造をSIT(またはFET
)に導入することを要点としている。以下本発明を図面
を参照して詳細に説明する。
Furthermore, in the logic integrated circuit partially including the SIT or FET according to the present invention, while maintaining the advantage of low power consumption,
It also enables high-speed logic. The present invention provides an SIT (or FET) structure that promotes the annihilation process of excess minority carriers injected into a low impurity density channel region.
). The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第2図aは、本発明によるSITまたはFETの一構造
例の断面図であり、一単位を示す。一つの主電極1と2
及びび領域11及び12の間に比較的低不純物密度半導
体領域(n領域)131,13,132がp+ゲート領
域14を貴通する形で存在する。
FIG. 2a is a cross-sectional view of one structural example of a SIT or FET according to the present invention, showing one unit. one main electrode 1 and 2
And between the regions 11 and 12, relatively low impurity density semiconductor regions (n regions) 131, 13, and 132 are present, passing through the p+ gate region 14.

通常のSITまたはFETにおいては、n領域13がほ
ぼ均一な形で、n十領域11及び12の間にはさまつて
いるが、本発明により挿入された比較的高抵抗層131
,132は次の様な作用をもつ。即ち、第2図bに電子
に対するポテンシャル分布を示したがゲートに電圧がか
かっていない状態においても、ゲートp+領域と高抵抗
層131,132との接合の拡散電位による電界で、高
抵抗層131,132内に蓄積されていた正孔をゲート
p+領域に引き戻す作用を有す。その際高抵抗層131
,132内の全領域、少なくとも主電極間電圧で電子が
大量に流れ、正孔が再結合やすし、チャンネル以外の全
領域に拡散電位による電界が生じる如く、高抵抗層13
1,132の厚さ及び不純物密度が選ばれる。勿論、チ
ャンネル部分にも、この電界が生じていることが、周波
数特性向上の上により望ましい。そのため、高抵抗層を
挿入する方法は、一通りではなく第2図aの如くゲート
p+領域14と隣接してもよく(高抵抗層131の例)
、n領域13を介していてもよい(高抵抗層132の例
)。要は、ゲートp+領域との接合の拡散電位によって
空乏層が主電極n十領域11,12まで丁度達するか、
充分達していることである。(第2図aにおいて、d,
,d2≦拡散電位による空乏層の厚さ)。それ故、n(
またはn−または真性便宜上n)領域131,13,1
32は、すべて均一な不純物密度を有していてもよく、
または階段状もしくはなだらかな不純物密度分布を有し
ていてもよい。特にn領域の不純物密度は所望の素子の
特性によってさまる。さらに、n領域131,13,1
32に寿命を短くする不純物AuCuFe等を添加する
ことも有効であるが、逆方向電流の増加等、悪影響もあ
るので、必ずしも好ましくない。本発明によるSITの
1実施例を述べれば、ゲートp+領域14を約15仏径
で間隔10ム、n‐領域13の不純物密度n=3×1び
3弧‐3で厚み約10ム、n‐領域131をn=8×1
び2地‐3で厚み約15山、n‐領域132も同じ不純
物密度で厚みを約7仏にした場合、n‐領域13,13
1,132をn=3×1び3仇‐3としたときより、ゲ
ート電圧を順方向にかけた場合のスイッチング速度は約
2倍向上した。同様に、不純物密度、寸法を選んでソー
ス負帰還抵抗岱と個有変換コンダクタンスGmの積を1
より大きくすれば、5極管型特性を有するスイッチング
時間の改善されたFEHを得ることができる。まだレイ
ン電極部をショットキー接合にすることもできる。第2
図aの構造は、次の如く実現できる。第3図を参照して
、まずn+Si基板11に所望の不純物密度、厚さを有
するn層131,13を連続ェピタキシヤル成長するa
。n成長層13の表面に酸化膜16を形成した後、フオ
トリソグラフイによって酸化膜を選択ェッチし、ゲート
領域となるべき領域14にP型不純物(例えばB)を選
択拡散するb。酸化膜16を除去し、再びn型ェピタキ
シャル成長層13′,132を形成するc。成長層13
′は、ゲートp十領域14からの不純物のオート・ドー
ピングを抑えるためにやや不純物が高く、また、ゲート
p+領域はオート・ドーピングと成長時の熱処理によっ
て成長層13′側にも拡がる。n十拡散またはn+ェピ
タキシャル成長によってn+領域12を得、Siの選択
エッチによって、ゲート領域14の一部を表面に露出し
、AIを蒸着して、各電極を形成するd。この場合、ド
レイン1、ソース2、ゲート4の正立型であるが、ドレ
インとソースを交換することもできるのは当然である。
以上、埋め込みゲートを有する例を述べたがゲート断面
の形状は円形だけでなく、他の形(例えば楕円形、矩形
)も可能で、平行シリンダー状、網目状その他の配例が
可能である。また、各領域の導電型を逆にして、Pチャ
ンネルも実現できる。第4図は、本発明の他の具体例で
あり、ゲートが表面に露出する構造(表面型及び切り込
み型)例の1単位断面を示した。
In a normal SIT or FET, the n region 13 is almost uniformly sandwiched between the n+ regions 11 and 12, but the relatively high resistance layer 131 inserted according to the present invention
, 132 have the following effects. That is, although the potential distribution for electrons is shown in FIG. 2b, even when no voltage is applied to the gate, the high resistance layer 131 is , 132 has the effect of drawing back the holes accumulated in the gate p+ region. At that time, the high resistance layer 131
, 132, at least at the voltage between the main electrodes, electrons flow in large quantities, holes are easily recombined, and an electric field due to the diffusion potential is generated in all regions other than the channel.
A thickness and impurity density of 1,132 is chosen. Of course, it is more desirable for this electric field to occur in the channel portion as well in order to improve the frequency characteristics. Therefore, the high resistance layer may be inserted adjacent to the gate p+ region 14 as shown in FIG. 2a (example of high resistance layer 131).
, and n-region 13 (example of high-resistance layer 132). The point is whether the depletion layer reaches exactly the main electrode n+ regions 11 and 12 due to the diffusion potential of the junction with the gate p+ region.
This has been fully achieved. (In Figure 2 a, d,
, d2≦depletion layer thickness due to diffusion potential). Therefore, n(
or n- or intrinsic convenience n) region 131, 13, 1
32 may all have uniform impurity density,
Alternatively, it may have a stepped or gentle impurity density distribution. In particular, the impurity density in the n region is determined depending on the desired characteristics of the device. Furthermore, n regions 131, 13, 1
Although it is effective to add impurities such as AuCuFe to 32 to shorten its life, this is not necessarily preferable since it also has adverse effects such as an increase in reverse current. To describe one embodiment of the SIT according to the present invention, the gate p+ region 14 has a diameter of about 15 mm and an interval of 10 µm, the impurity density of the n- region 13 has an impurity density of n = 3 × 1 and 3 arc-3, and a thickness of about 10 µm, n - area 131 n=8×1
If the thickness of N-regions 132 and 2-3 is approximately 15 cm, and the thickness of n-region 132 is approximately 7 cm with the same impurity density, then n-regions 13, 13
Compared to when 1,132 was set to n=3×1 and 3−3, the switching speed was improved by about twice when the gate voltage was applied in the forward direction. Similarly, by selecting the impurity density and dimensions, the product of the source negative feedback resistance tai and the individual conversion conductance Gm is 1
If it is made larger, an FEH with improved switching time having pentode characteristics can be obtained. It is also possible to form the rain electrode portion into a Schottky junction. Second
The structure in figure a can be realized as follows. Referring to FIG. 3, first, n-layers 131 and 13 having desired impurity density and thickness are epitaxially grown on an n+Si substrate 11.
. After forming an oxide film 16 on the surface of the n-type growth layer 13, the oxide film is selectively etched by photolithography, and a P-type impurity (for example, B) is selectively diffused into the region 14 that is to become a gate region b. The oxide film 16 is removed and the n-type epitaxial growth layers 13' and 132 are formed again.c. Growth layer 13
' has a slightly high impurity concentration to suppress auto-doping of impurities from the gate p+ region 14, and the gate p+ region also extends to the growth layer 13' side due to auto-doping and heat treatment during growth. An n+ region 12 is obtained by n+ diffusion or n+ epitaxial growth, a part of the gate region 14 is exposed to the surface by selective etching of Si, and AI is deposited to form each electrode.d. In this case, the drain 1, source 2, and gate 4 are of an erect type, but it goes without saying that the drain and source can be exchanged.
Although an example having a buried gate has been described above, the cross-sectional shape of the gate is not limited to a circular shape, but other shapes (for example, an elliptical shape, a rectangular shape) are also possible, and a parallel cylinder shape, a mesh shape, and other arrangements are also possible. Furthermore, a P channel can also be realized by reversing the conductivity type of each region. FIG. 4 is another specific example of the present invention, and shows a unit cross section of a structure (surface type and notch type) in which the gate is exposed on the surface.

aは、ソース電極2、n+領域12がFに形成された倒
立型に本発明を適用した例であり、p+領域14、ドレ
インn十領域1 1は、距離d,をおいて比較的低不純
物密度n(またはn‐)領域131の同一表面に蟹出し
、それぞれ電極4,1が設けられている。またゲートp
十領域14とソースn十領域12とは、高抵抗層132
を介して距離らをもって接している。距離d,及びもは
、ゲート接合の拡散電位による空乏層の厚み以下に抑え
られている。特にSITの場合不納物密度を領域131
より領域132側で低くとると、多数キャリアに対する
ポテンシャルバリアがソースn+領域12に近い側に形
成されるので、倒立型でも電圧増幅率を大きくでき、o
n抵抗を低くできる。勿論、この構造は、ソース電極を
1側にした正立型にも応用できる。この構造は、連続ェ
ピタキシャル成長、選択拡散やイオン注入等の技術によ
り容易に製造できる。bは、やはり表面型であり、ソー
ス電極2とゲート電極4が同一表面に設けられた正立型
SIT(またはFET)である。高抵抗領域131は主
にチャンネルとなる比較的低不純物密度領域132を取
り囲んで形成され、ゲートp十領域14はそれぞれソー
スn+領域12及びドレィンn+領域11と距離も,d
,をもって高抵抗領域131を介して対向している。d
,,もミ拡散電位による空乏層厚みを満たしている。こ
の構造は、拡散やイオン注入によりチャンネル部分を形
成することにより容易に実現できる。以上ゲート領域と
ソース及びドレィン領域の間の少なく英一方にn型また
は真性の高抵抗層を挿入する例を述べてきたが、p型の
高抵抗層であっても構わない。
A is an example in which the present invention is applied to an inverted type in which a source electrode 2 and an n+ region 12 are formed in F, and a p+ region 14 and a drain n+ region 11 are formed with relatively low impurity at a distance d. Electrodes 4 and 1 are provided on the same surface of the n (or n-) density region 131, respectively. Also gate p
The ten region 14 and the source n ten region 12 are the high resistance layer 132.
They are in contact with each other at a distance. The distance d and also the thickness of the depletion layer due to the diffusion potential of the gate junction are suppressed. Especially in the case of SIT, the density of undeliverables is set to 131.
If it is set lower on the region 132 side, a potential barrier against majority carriers is formed on the side closer to the source n+ region 12, so even in an inverted type, the voltage amplification factor can be increased, and o
n-resistance can be lowered. Of course, this structure can also be applied to an upright type in which the source electrode is on one side. This structure can be easily manufactured using techniques such as continuous epitaxial growth, selective diffusion, and ion implantation. b is also a surface type, and is an upright type SIT (or FET) in which the source electrode 2 and the gate electrode 4 are provided on the same surface. The high resistance region 131 is formed mainly surrounding a relatively low impurity density region 132 which becomes a channel, and the distance between the gate p+ region 14 and the source n+ region 12 and drain n+ region 11 is also d.
, are opposed to each other with the high resistance region 131 interposed therebetween. d
,, also satisfies the depletion layer thickness due to the diffusion potential. This structure can be easily realized by forming a channel portion by diffusion or ion implantation. An example has been described above in which an n-type or intrinsic high-resistance layer is inserted between the gate region and the source and drain regions, but a p-type high-resistance layer may also be used.

cはゲートp十領域14のまわりにp型高抵抗層141
・を挿入した例であり、ドレィンn十領域11との接合
により、空乏層は拡散電位により高抵抗層141側に拡
がって、ゲートp十領域14まで達している。ソースn
+領域12とゲートp+領域14は、n(n‐または真
性)領域13とp型高抵抗層141を介して対向してお
り、拡散電位によりn領域13とp型高抵抗層141の
両側に空乏層が形成されている例である。ソースn十領
域中の突起状領域121は、ゲート・ソース間の容量を
大きくせずに、多数キャリアの注入効率、大電圧増幅率
を得ることを可能にした例であり、拡散電位による電界
の小さな領域をなくして、本発明の主旨をより効果的に
したものである。p高抵抗層の形成は、ゲートp+領域
形成時に、拡散係数の大きな不純物と小さな不純物の同
時拡散、または同一不純物でも二重拡散、イオン注入等
によって実現できる。dは切り込み型構造に本発明を適
用した例であって、p型高抵抗層141をゲートp+領
域14とソ−スn+領域12及びドレィンn十領域11
の間の少なく共一部に挿入したものである。この例では
、ゲート電極4は、凹部側壁のp十領域14に接し凹部
底面とは絶縁物6で絶縁されているが、すでに提案され
ているすべての切り込み構造に本発明は適用できる。切
り込み構造の場合、突部上面の電極と、側面もしくは底
面の電極とは距離が比較的長くなるので、本発明はより
有効である。第5図に第4図dの構造例の製造過程を示
す。n+Si基板11にn(またはn‐または真性)ェ
ピタキシャル成長層13を設け、p型高抵抗層141を
選択拡散で形成し、さらに第2図nェピタキシャル成長
層13′で埋め込みp型高抵抗層141が所望の寸法に
なるまで熱処理する。その後n+領域12を選択拡散し
、同時に表面に厚い酸化膜161を形成する。a。酸化
膜161を選択ェッチしてし残った酸化膜161をマス
クにしてSiを方向性ェッチして、凹部を形成する。方
向性エッチは「プラズマエッチ〜 KOH等により行な
える。再び酸化し、方向性エッチによって凹部底面の酸
化膜を除き、底面にp十拡散する。b。再び方向性エッ
チにより凹部底面をさらに深く掘り、p十拡散層畳4を
貫通する。方向性蒸着、スパッタ等により凹部底面に絶
縁物6を堆積した後上面にn+領域包2のコンタクトホ
ールを開けて、再び方向性燕着によって各電極を形成す
る。以上、本発明による構造の数例を示したが、ゲート
・ソースまたはゲート・ドレイン間の少なく共一方に挿
入する高抵抗層は、チャンネルと同導電型、逆導電型ま
たは真性半導体層でよく、しかも不純物密度の差や分布
があってもかまわない。
c is a p-type high resistance layer 141 around the gate p-type region 14;
This is an example in which a depletion layer is inserted, and due to the junction with the drain n+ region 11, the depletion layer spreads toward the high resistance layer 141 side due to the diffusion potential and reaches the gate p+ region 14. source n
+ region 12 and gate p+ region 14 face n (n- or intrinsic) region 13 with p-type high resistance layer 141 interposed therebetween. This is an example in which a depletion layer is formed. The protruding region 121 in the source n region is an example of how it is possible to obtain majority carrier injection efficiency and a large voltage amplification factor without increasing the capacitance between the gate and the source, and it reduces the electric field caused by the diffusion potential. By eliminating the small area, the gist of the present invention is made more effective. Formation of the p high resistance layer can be achieved by simultaneous diffusion of impurities with large diffusion coefficients and impurities with small diffusion coefficients, double diffusion of the same impurity, ion implantation, etc. when forming the gate p+ region. d is an example in which the present invention is applied to a notched structure, in which a p-type high resistance layer 141 is formed by forming a gate p+ region 14, a source n+ region 12, and a drain n+ region 11.
It was inserted in the common part between the two. In this example, the gate electrode 4 is in contact with the p-region 14 on the side wall of the recess and is insulated from the bottom surface of the recess by the insulator 6, but the present invention can be applied to all the notch structures that have already been proposed. In the case of a notch structure, the distance between the electrode on the top surface of the protrusion and the electrode on the side surface or bottom surface is relatively long, so the present invention is more effective. FIG. 5 shows the manufacturing process of the structural example shown in FIG. 4d. An n (or n- or intrinsic) epitaxial growth layer 13 is provided on an n+Si substrate 11, a p-type high resistance layer 141 is formed by selective diffusion, and the p-type high resistance layer 141 is further buried with an n epitaxial growth layer 13' as shown in FIG. Heat treat until layer 141 has the desired dimensions. Thereafter, the n+ region 12 is selectively diffused, and at the same time a thick oxide film 161 is formed on the surface. a. The oxide film 161 is selectively etched, and Si is directionally etched using the remaining oxide film 161 as a mask to form a recess. Directional etching can be performed by plasma etching, KOH, etc. Oxidation is performed again, the oxide film on the bottom of the recess is removed by directional etching, and p is diffused into the bottom surface. b. The bottom of the recess is dug deeper by directional etching again. , penetrates the p diffusion layer 4. After depositing an insulator 6 on the bottom of the recess by directional vapor deposition, sputtering, etc., a contact hole for the n+ region envelope 2 is opened in the upper surface, and each electrode is formed by directional deposition again. Although several examples of structures according to the present invention have been shown above, the high-resistance layer inserted between the gate and the source or between the gate and the drain may be of the same conductivity type as the channel, the opposite conductivity type, or an intrinsic semiconductor layer. Furthermore, there may be a difference in impurity density or distribution.

さらに、挿入する高抵抗層の厚さは、各電極高不純物密
度領域間の低不純物密度領域のすべてでもまた一部でも
よく、拡散電位によって高不純物密度領域間がすべて空
乏層化されれば目的は達成され、以上具体例の種々の組
み合わせも可能である。また、高抵抗層に寿命を短くす
る不純物の添加も比較的有効である。以上、nチャンネ
ルの例を述べたが、pチャンネルも同様であり、ソース
電極とドレィン電極は交換可能であり、目的によって選
べる。さらに、ドレイン電極をショットキー接合をする
こともでき、論理回路において有効である。ゲート接合
はpn接合を例に説明したが、ショットキー接合でも同
様に適用できる。またSITとFETの両方に本発明は
適用できるが、本発明は少数キャリアの蓄積効果の減少
と共に、各電極容量を下げる効果もあるので、順方向ゲ
ート電圧領域及び逆方向ゲート電圧領域の両方において
高周波化が達成される。本発明、縦型構造のSITまた
はFETのみでなく藤型構造にも適用できるのは、本発
明の主旨からいつて当然である。
Furthermore, the thickness of the high resistance layer to be inserted may be all or part of the low impurity density region between the high impurity density regions of each electrode, and if the diffusion potential makes all the areas between the high impurity density regions a depletion layer, the desired thickness is achieved. is achieved, and various combinations of the above specific examples are also possible. It is also relatively effective to add impurities to the high resistance layer to shorten its lifetime. Although the n-channel example has been described above, the same applies to the p-channel, and the source electrode and drain electrode are interchangeable and can be selected depending on the purpose. Furthermore, the drain electrode can be formed into a Schottky junction, which is effective in logic circuits. Although the gate junction has been described using a pn junction as an example, a Schottky junction can be similarly applied. Furthermore, the present invention can be applied to both SIT and FET, but since the present invention has the effect of reducing the accumulation effect of minority carriers and lowering the capacitance of each electrode, both in the forward gate voltage region and the reverse gate voltage region. High frequency is achieved. It is natural from the gist of the present invention that the present invention can be applied not only to SITs or FETs having a vertical structure, but also to a rattan structure.

第6図は、横型構造の例であり、各電極(1:ドレィン
、2:ソース、4:ゲート)間の距離d,,らは拡散電
位による空乏層厚み以下になる如く、n領域131、ま
たは132の不純物密度が選ばれる。aは接合型、bは
ショットキー接合型を有する例であり、富4? 亘卑′
はチャンネル逆導電型領域である。高抵抗層官31また
は132の挿入方法はもこれに限られるものではなく「
前記の種々の具体例の変形が可能である。第7図〜本発
明を低ベース抵抗型構造のSIT‘こ応用した例である
FIG. 6 shows an example of a horizontal structure, in which the distance d between each electrode (1: drain, 2: source, 4: gate) is set so that the distance d,... is less than the depletion layer thickness due to the diffusion potential. or an impurity density of 132 is selected. In this example, a has a junction type, b has a Schottky junction type, and wealth 4? Wandering’
is the channel opposite conductivity type region. The method of inserting the high resistance layer 31 or 132 is not limited to this.
Variations of the various embodiments described above are possible. FIG. 7 is an example in which the present invention is applied to an SIT' having a low base resistance type structure.

aは、埋め込みゲート領域母4が同導電型の低不純物密
度薄層領域24で相互につながっているものであり「主
動作領域で、この薄層領域24はほとんど空乏層化して
トポテンシャルはゲート電圧により静電誘導効果で制御
されるものである。この薄層24(またはゲート領域1
4)を主電極1,2に隣接する高不純物密度領域11,
12の間の少なくとも一部に高抵抗層131、または1
32が挿入されている。d,りd2ミ拡散電位による空
乏層厚みの如く不純物密度t厚みが選ばれている。bは
表面型に応用した例であり、aとほぼ同様に考えること
ができる。この場合、挿入する高抵抗層141は〜ゲー
ト領域亀4と同導電型であり、同時にチャンネルを横切
っている。本発明の静電誘導トランジスタを用いた基本
論理構成例を第8図、第9図に示す。
In the diagram a, the buried gate region base 4 is interconnected with a low impurity density thin layer region 24 of the same conductivity type. This thin layer 24 (or gate region 1
4) as the high impurity density region 11 adjacent to the main electrodes 1 and 2;
A high resistance layer 131 or 1
32 has been inserted. The impurity density t thickness is selected like the depletion layer thickness due to the diffusion potential d and d2. b is an example applied to a surface type, and can be considered almost the same as a. In this case, the inserted high-resistance layer 141 has the same conductivity type as the gate region 4 and crosses the channel at the same time. Examples of basic logic configurations using the electrostatic induction transistor of the present invention are shown in FIGS. 8 and 9.

第8図は駆動用トランジスタに本発明の静電譲導トラン
ジスタを用いたSITLの一単位を3つ組み合せたNO
Rゲート、ORゲートである。第8図bは、第8図aに
おいて負荷用トランジスタがラテラルバィポーラトラン
ジスタであったものを、絶縁ゲート型静電議導トランジ
スタにした例である。T.,T2,Lが本発明の静電誘
導トランジスタである。第9図は、負荷及び負帰還用に
電界効果トランジスタQ.・・・・・・Q6を用いた本
発明の静電誘導トランジスタT.・・・・・・T,.に
よる3入力のNORゲート、ORゲートの例である。以
上の様に、本発明は、少数キャリアの蓄積効果を、各電
極間に高抵抗層を挿入し、しかも接合の拡散電位による
電界を高抵抗層及びチャンネル低不純物密度領域内に形
成することにより、極度に減少させるものであり、SI
TFETに適用して有効な‘まかりでなく、これらを含
む集積回路でさらに有効である。
Figure 8 shows an NO in which three units of SITL using the electrostatic transfer transistor of the present invention as the driving transistor are combined.
They are an R gate and an OR gate. FIG. 8b shows an example in which the load transistor in FIG. 8a is an insulated gate electrostatic conduction transistor instead of a lateral bipolar transistor. T. , T2, L are static induction transistors of the present invention. FIG. 9 shows a field effect transistor Q. . . . Static induction transistor T. of the present invention using Q6.・・・・・・T,. This is an example of a 3-input NOR gate and an OR gate. As described above, the present invention suppresses the minority carrier accumulation effect by inserting a high resistance layer between each electrode and forming an electric field due to the diffusion potential of the junction in the high resistance layer and the channel low impurity density region. , which greatly reduces the SI
The present invention is not only effective when applied to TFETs, but is even more effective when applied to integrated circuits containing these.

特に、也頂方向ゲート電圧領域を用いる論理集積回路、
例えばPL、ECL、NTL、TTL、FEL、その他
メモリ(RAM、ROM等も含む)に応用して、低消費
電力、高速動作が達成できるものである。さらに、他の
集積回路においても高周波動作、高耐圧化が促進され、
また、逆方向ゲート電圧領域においても本発明の効果は
大きい。半導体材料は、SiだけでなくGe、GaAs
等m一V化合物、その混晶等を使用できる。また、図面
には「1単位断面のみを示したが、使用目的に応じて、
1単位、数単位、マルチチャンネルと変形できることは
言うまでもない。
In particular, logic integrated circuits using a vertical gate voltage region,
For example, it can be applied to PL, ECL, NTL, TTL, FEL, and other memories (including RAM, ROM, etc.) to achieve low power consumption and high-speed operation. Furthermore, high frequency operation and high voltage resistance are being promoted in other integrated circuits.
Furthermore, the effects of the present invention are significant even in the reverse gate voltage region. Semiconductor materials include not only Si but also Ge and GaAs.
Equal m-V compounds, mixed crystals thereof, etc. can be used. In addition, the drawing states, ``Although only one unit cross section is shown, depending on the purpose of use,
Needless to say, it can be transformed into one unit, several units, and multi-channel.

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

第1図は従来のSITLの断面図、第2図a及びbは本
発明の1具体例、第3図a乃至dは第2図aの構造の製
造方法の1例を説明するための図、第4図a乃至dは本
発明の具体例、第5図a乃至cは第4図dの構造例の1
製造方法を説明するための図、第6図a及びbは本発明
の具体例、第7図a及びbは本発明の具体的構造例、第
8図a及びbは基本論理構成例、第9図は基本論理構成
例である。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図
FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional SITL, FIGS. 2 a and b are a specific example of the present invention, and FIGS. 3 a to d are diagrams for explaining an example of a method for manufacturing the structure of FIG. 2 a. , FIGS. 4 a to d are specific examples of the present invention, and FIGS. 5 a to c are one of the structural examples of FIG. 4 d.
Diagrams for explaining the manufacturing method, FIGS. 6 a and b are specific examples of the present invention, FIGS. 7 a and b are specific structural examples of the present invention, FIGS. 8 a and b are basic logical configuration examples, and FIGS. Figure 9 shows an example of the basic logical configuration. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ソース、ドレイン及びゲートを備え順方向ゲート電
圧領域を主動作領域とする電界効果トランジスタもしく
は静電誘導トランジスタにおいて、ソース領域及びドレ
イン領域の各々とゲート接合との間の少なく共一方に高
抵抗層を挿入し、該高抵抗層の厚みをゲート接合の拡散
電位による空乏層の厚み以下にして、少数キヤリアの蓄
積効果を前記拡散電位による電界で少なからしめたこと
を特徴とする半導体装置。 2 高抵抗層中の少なく共一部に、キヤリアの寿命を短
くする不純物を添加したことを特徴とする前記特許請求
の範囲第1項記載の半導体装置。 3 共通の半導体ウエハ内に、ドライバトランジスタと
該ドライバトランジスタの特定半導体領域内にキヤリア
を注入するインジエクタトランジスタとを一体に形成し
て成る注入論理型半導体集積回路において、上記ドライ
バトランジスタは順方向ゲート電圧領域を主動作領域と
する電界効果トランジスタもしくは静電誘導トランジス
タであり、上記ドライバトランジスタのソース領域及び
ドレイン領域の各々とゲート接合との間の少なく共一方
に高抵抗層を挿入し、該高抵抗層の厚みはゲート接合の
拡散電位による空乏層の厚み以下であり、上記特定半導
体領域は上記ドライバトランジスタのゲートであること
を特徴とする注入論理型半導体集積回路。 4 高抵抗層中の小なく共一部に、キヤリアの寿命を短
くする不純物を添加したことを特徴とする前記特許請求
の範囲第3項記載の注入論理型半導体集積回路。
[Claims] 1. In a field effect transistor or static induction transistor having a source, a drain, and a gate and having a forward gate voltage region as its main operating region, at least one region between each of the source region and the drain region and the gate junction. A high-resistance layer is inserted on both sides, and the thickness of the high-resistance layer is made equal to or less than the thickness of the depletion layer due to the diffusion potential of the gate junction, so that the accumulation effect of minority carriers is reduced by the electric field due to the diffusion potential. semiconductor devices. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity that shortens the carrier life is added to at least a common portion of the high-resistance layer. 3. In an injection logic semiconductor integrated circuit in which a driver transistor and an injector transistor for injecting carriers into a specific semiconductor region of the driver transistor are integrally formed in a common semiconductor wafer, the driver transistor has a forward gate. It is a field effect transistor or a static induction transistor whose main operating region is a voltage region, and a high resistance layer is inserted between each of the source region and drain region of the driver transistor and the gate junction at least on both sides. An injection logic type semiconductor integrated circuit characterized in that the thickness of the resistance layer is less than or equal to the thickness of a depletion layer due to a diffusion potential of a gate junction, and the specific semiconductor region is a gate of the driver transistor. 4. The injection logic type semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein an impurity that shortens the carrier life is added to at least a common portion of the high-resistance layer.
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