JPS62105478A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JPS62105478A
JPS62105478A JP60244091A JP24409185A JPS62105478A JP S62105478 A JPS62105478 A JP S62105478A JP 60244091 A JP60244091 A JP 60244091A JP 24409185 A JP24409185 A JP 24409185A JP S62105478 A JPS62105478 A JP S62105478A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
channel
potential barrier
electrons
holes
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
JP60244091A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0354870B2 (ja
Inventor
イシトヴアン・バールシヨニ
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.)
Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Research Development Corp of Japan
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 Research Development Corp of Japan filed Critical Research Development Corp of Japan
Priority to JP60244091A priority Critical patent/JPS62105478A/ja
Priority to DE8686308406T priority patent/DE3685944T2/de
Priority to EP86308406A priority patent/EP0225716B1/en
Publication of JPS62105478A publication Critical patent/JPS62105478A/ja
Priority to US07/298,841 priority patent/US4920400A/en
Publication of JPH0354870B2 publication Critical patent/JPH0354870B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/7722Field effect transistors using static field induced regions, e.g. SIT, PBT
    • 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
    • H01L27/08Devices 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 only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices 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 only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/098Devices 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 only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being PN junction gate field-effect transistors

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は新しい動作原理に基づく半導体装置に関するも
のである。
[先行技術の説明] 従来より半導体素子としでは、バイポーラトランジスタ
、電界効果トランジスタあるいはザイリスタなど各種の
ものが存在しているが、これらの素子の場合、単一また
は複数の電圧入力(Vl、V2゜・・・・・)あるいは
電流入力(IITT21・・・・・)に対して、1つの
伝達関数f(V I 、V 2 、・−−−)またはf
(I+。
I2.・・・・・)による出力が得られる一次元的構造
を持つものであった。また、静電誘導トランジスタの場
合は、電圧入力(V s * V 2)に対して電位障
壁1F(Vl、Vl)が形成され、これに応じて1つの
伝達関数f(ψ)により出力が得られるものであり、二
次元的な構造を持つものであった。
このように、従来の半導体装置は、1つの伝達関数を有
する一次元ないしは二次元的な構造をなすものに過ぎず
、集積密度を上げるにも構造上の限界があった。
[発明の目的コ 本発明は、従来の半導体装置における高集積化の限界を
破る全く新しい構造の半導体装置を提供することを目的
とする。
[発明の概要コ 本発明の半導体素子は、ある電圧入力(Vl、Vl。
V3)に対して、ある電位障壁?(Vt、Vl、V3)
が形成され、これに応じて2つのf(ψ)およびg(曹
)という伝達関数により決まる2つの異なる出力が得ら
れるもので、三次元的構造を持つものである。
ココテ、f(?)とg (M’ )とはある関係式f(
’J’)=h(g(ψ))で結ばれている。上記の3つ
の場合で、各々伝達関数は温度Tおよび不純物濃度や寸
法やバンドギャップなどの構造パラメータにて決められ
る。
[発明の実施例] 以下、本発明の実施例について説明するが、具体的構成
を説明する前に概念的説明を行なう。
第1図は1本発明による半導体装置の電極配列を示す概
念図で、半導体装置は殆んど真性に近い(πまたはV)
半導体にて形成される活性領域およびその外縁部に、そ
れぞれ対向して配置された2対のp型およびn型領域の
4つの電極から成る。Z方向には何ら変化がないので、
第1図にはZ方向に垂直な断面を示しである。
第2図は、第1図の坐り落体装置のA−A’(x軸)お
よびB−B’ (y軸)に沿った無バイアスの平衡状態
におけるエネルギーバンド図を示したもので、P、cは
伝導帯レベル、Ejは真性レベル−EFはフェルミレベ
ル、Evは価電子レベルである。また、第3図は第1図
の半導体装置にお(プる正孔および電子に対するポテン
シャル分布図を示したもので、VO,Vlはn型電極の
ポテンシャル、Vl、V3はp型電極のポテンシャルを
表わし、矢印はそれぞれ電子および正孔の流れの方向を
表わしている。電位障壁は、バルクの中心部に全電極の
ビルドイン電圧により静電的に誘起され、Xまたはy軸
方向で電子に対し、また、それと直交する軸方向で正孔
に対し電位の頂点として働く。
本発明による素子は基本的には三次元的動作を行なうも
のであり、半導体中の正孔および電子双方に対して単一
の電位障壁が働くという独特の性質を持つものである。
それに、一方のチャネルを徐々にピンチオフさせると、
もう一方のチャネルのパンチスルー電流が増加するとい
う相補的情報出力の特徴を持つ。
電位障壁により制御されるので、双方の出力電流は負の
温度係数を有し、各々の相補的チャネルにおいて、−次
元のSITと同様な各々対応する端子電圧に対して依存
性を持つものである。即ち、非飽和特性、高いトランス
コンダクタンスを有する。実際のデバイスでは直列抵抗
効果により、高電流領域で指数関数特性からのずれが生
じるであろう。このデバイスは接地J′ンよび逆バイア
ス状態の接合しか持たない。主たる電流はnチャネルで
正孔、nチャネルで電子である多数キャリアによるドリ
フト電流で、両チャネルが交差する共通の障壁部を通っ
て流れる。
第3図に示すように、直交する両チャネルを流れる電流
は、電位分布の鞍点付近の断面により決まる交点で殆ん
ど一本の線−1−に、各々両方向とも乗ってくる。この
点はデバイスパラメータやバイアス条件によって決まっ
てくる。結果的にこの点において、常に変化する正孔と
電子によるプラズマが存在する。この交差部1±極めて
小さいことから、本質的に高電界動作であり、キャリア
移動度が極めて高く(速度飽和および結晶温度による制
限がある)、従って、キャリアの再結合は殆んど起こら
ない。
第4図、第5図は第1図の半導体装置の動作説明図で、
第4図は一対の対向電極を接続した場合(V+=v3)
、第5図は2組の対向fli極のうちそれぞれ一方を接
地した場合(y o =v I=O)の動作説明図であ
る。
第4図に示すように同型の電極を接続した場合には、各
々pまたはnチャネルのSIT動作を行ない、但し単一
の出力のみ得られる。
一方、第5図に示すように、一方のpおよびn電極を接
地した場合、次に示す動作モードで記される形に簡単化
される。
In=f(り            ・・・・・・(
1)Ip=g(ψ)           ・・・・・
・(2)ψ=Φ(VP+Vn+T+構造パラメータ) 
・・・・・・(3)ここで、In : nチャネル出力 丁p:nチャネル出力 曹:電位障壁 Vp : p電位 VN:n電位 T:温度 この場合、両方向即ち正孔および電子電流に関しては、
SITの各々のチャネルの場合と同様に動作する。差異
としては、正孔および電子に対する電位障壁の頂点(共
に同一接点である)が第5図に示すのように、対電極の
対称軸」二にある必要はなく、バイアスなしの時の位置
に対して異った両端子バイアスにより両端に△だけ位置
を変える点である。
次に、本発明による半導体装置の具体的実施例について
述べる。
上記したように、本発明による半導体装置においては、
正孔および電子に対するドリフ1へ電界が電位障壁付近
で直交することが基本的に必要である。即ち、このこと
はn領域、I−? J:びn領域が互いに対向して配置
することを意味する。従って、本発明の実施に当っては
、少なくと1〕2つの直交する軸方向を有する三次元座
標系、即ち、円筒座標系および直交座標系を用いて実現
できる。
第6図は円筒座標系を用いて実現した例で円形およびリ
ング状の同心配列による[」のである。これに対して第
7図は直交座標系も・用いて実現したもので、直線に平
行したものである。また、第6図、第7図の(A)はプ
レナー構造の例である。この場合は、横力向ドリフI〜
電界を形成するためより深い接合が必要となる。第6図
、第7図の(B)は切込構造の例である。ここでは、両
方向と浅い接合でも動作可能である。第6図の場合、チ
ャネルがそれ自身で閉じているから特別に端部を作る必
要がないが、第7図の場合は、Z方向に素子を制限する
必要があるから、チャネルの端を切る必要がある。これ
は絶縁分離のみにて実現可能である。また、第6図は単
体デバイスへの応用が好ましく、第7図は集積化に適し
ている。
なお、上記実施例では、電極の対称的配列により、より
簡単に実現できるもので、図中の説明にもこの例を用い
たが、これは本発明に必ずしも必要な条件ではない。
次に、第7図(A)の構造を用いて5i(111)上に
縦方向nチャネル、横力向nチャネル構成で溝切絶縁分
離により、得られた結果を第8図に示す。素子領域はN
r+=5X10” am  ’のシ型エピタキシャル層
を用いた。ここで、第5図の動作モード即ちnおよびn
領域のうち各々1つを接地し、他を逆バイアスとする。
一8= 第8図において、X軸はn領域へのバイアス(Vp)、
Y1軸はnチャネルの電子電流(Tn)、Y2軸はnチ
ャネルの正孔電流(■ρ)でn領域へのバイアス(Vn
)をパラメータとしている。一方のチャネルの電流の増
加に伴ない、他方の電流の減少がみられるが、これは夫
々f(’P)、g(tl?)で表わされる伝達関数にて
記述されるものである。
[発明の効果コ 以上のように本発明によれば、小さい容量と高いトラン
スコンダクタンスにより1両方向とも極めて速い動作が
できる。また、二次元動作により、極めてコンパクトに
集積化できる。また、単一デバイス中に交互スイッチを
実現することができる。
(例えば、nチャネルがピンチオフでnチャネルが伝導
、または、nチャネルがピンチオフでnチャネルが伝導
)。また、相補スイッチを用いたデジタル論理回路の集
積化、また、−・方のキャリア型に対する伝達関数f、
他方のキャリア型に対する伝達関数gを関係づける情報
伝達関数f = h (g)を作り込み、アナログ情報
処理に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体装置の電極配列を示す概念図、
第2図は第1図のA−A’ およびB−8’ に沿った
平衡状態でのエネルギーバンド図、第3図は第1図の半
導体装置における正孔および電子に対するポテンシャル
分布図、第4図は第1図の半導体装置における一対の対
向電極を接続した場合の動作説明図、第5図は第1図の
半導体装置における2組の対向電極のうち夫々一方を接
地した場合の動作説明図、第6図は本発明の各実施例に
係る半導体装置の構造説明図で、同図(A)はプレーナ
構造の断面斜視図、同図(B)は切込構造の断面斜視図
、第7図は本発明の他の各実施例に係る半導体装置の構
造説明図で、同図(A)はプレーナ構造の断面斜視図、
同図(B)は切込構造の断面斜視図、第8図(A)。 (B)は第7図(A)の半導体装置の電流−電圧特性図
である。 第1図 V 第4図 ■1 第5図 第6図(A) 第6図CB) 第7図(A) 第7図CB)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力および構造で決まる単一の電位障壁により制
    御される2つの伝達関数を持つことを特徴とする半導体
    装置。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載において、正孔および
    電子に対する共通の電位障壁点で直交する相補的なチャ
    ネルと、これを流れる多数キャリアによる2つの独立し
    た電流出力を得る伝達関数を持つことを特徴とする半導
    体装置。
  3. (3)特許請求の範囲第1項または第2項記載において
    、伝達関数は素子構造により決まる特有の関数により、
    上記の2つの伝導関数が相関していることを特徴とする
    半導体装置。
  4. (4)特許請求の範囲第1項〜第3項記載において、チ
    ャネルを形成する真性(またはπ、U)半導体領域と、
    その外周に接する各々2個の対向する同程度の濃度を持
    つp型主電極およびn型主電極からなる半導体装置。
  5. (5)特許請求の範囲第1項〜第4項記載において、三
    次元デバイスとして動作することを特徴とする半導体装
    置。
  6. (6)特許請求の範囲第1項〜第4項記載において、正
    孔および電子に対するドリフト電界が電位障壁付近で直
    交することを特徴とする半導体装置。
JP60244091A 1985-11-01 1985-11-01 半導体装置 Granted JPS62105478A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60244091A JPS62105478A (ja) 1985-11-01 1985-11-01 半導体装置
DE8686308406T DE3685944T2 (de) 1985-11-01 1986-10-29 Nichtgesaettigte stromhalbleiteranordnung mit zwei strompfaden.
EP86308406A EP0225716B1 (en) 1985-11-01 1986-10-29 Non-saturated current semiconductor device having two current paths
US07/298,841 US4920400A (en) 1985-11-01 1989-01-18 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60244091A JPS62105478A (ja) 1985-11-01 1985-11-01 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62105478A true JPS62105478A (ja) 1987-05-15
JPH0354870B2 JPH0354870B2 (ja) 1991-08-21

Family

ID=17113607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60244091A Granted JPS62105478A (ja) 1985-11-01 1985-11-01 半導体装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4920400A (ja)
EP (1) EP0225716B1 (ja)
JP (1) JPS62105478A (ja)
DE (1) DE3685944T2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2752991B2 (ja) * 1988-07-14 1998-05-18 株式会社東芝 半導体装置
US5103415A (en) * 1989-01-13 1992-04-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Computer-simulation technique for numerical analysis of semiconductor devices
US6201267B1 (en) 1999-03-01 2001-03-13 Rensselaer Polytechnic Institute Compact low power complement FETs

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3840888A (en) * 1969-12-30 1974-10-08 Ibm Complementary mosfet device structure
JPS526076B1 (ja) * 1971-04-28 1977-02-18
DE2636873A1 (de) * 1976-08-17 1978-02-23 Siemens Ag Halbleiterbauelement mit zwei gekreuzten teildioden und mit transistorartigen eigenschaften
US4284997A (en) * 1977-07-07 1981-08-18 Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai Static induction transistor and its applied devices

Also Published As

Publication number Publication date
DE3685944D1 (de) 1992-08-13
EP0225716A2 (en) 1987-06-16
EP0225716A3 (en) 1987-10-28
EP0225716B1 (en) 1992-07-08
DE3685944T2 (de) 1993-03-04
US4920400A (en) 1990-04-24
JPH0354870B2 (ja) 1991-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hastings The an of analog layout
JPH0468774B2 (ja)
JPH02307274A (ja) 半導体装置
JPS62105478A (ja) 半導体装置
US4032961A (en) Gate modulated bipolar transistor
US4247788A (en) Charge transfer device with transistor input signal divider
JPH03142963A (ja) 半導体装置
Kano et al. A new Λ-type negative resistance device of integrated complementary FET structure
US6768183B2 (en) Semiconductor device having bipolar transistors
EP0131715B1 (en) Magnetically sensitive junction transistor
US9704985B2 (en) Semiconductor device including a channel region and method for manufacturing the semiconductor device
JPH0555493A (ja) 半導体集積回路装置
EP0063209A1 (en) Magnetically sensitive transistors utilizing Lorentz field potential modulation of carrier injection
JPH04320065A (ja) トランジスタ型磁気センサ
JPS6349392B2 (ja)
JP3196575B2 (ja) 複合半導体装置及びそれを使った電力変換装置
JPH02111036A (ja) 高移動度トランジスタ
JPS61168967A (ja) 半導体装置
JPS61152068A (ja) 半導体装置
Yang Current saturation mechanisms in junction field-effect transistors
JPS6019672B2 (ja) 半導体装置
JPS6245183A (ja) 電界効果トランジスタ
GB753015A (en) Improvements in or relating to transistor circuit arrangements
US20040094775A1 (en) Complementary couple-carry field transistor and the system formed on a substrate
JPS58147166A (ja) 半導体装置