303514 Λ 6 η 6 經濟部屮央櫺準局β工消设合作社印製 五、發明説明（Ο 〔産業上之利用領域〕 本發明偽關於一種超導電晶體、諧振隧道效應電晶體 等高速元件與利用此高速元件之高速記億元件。 〔發明之概要〕 本發明像在高速元件，待別是超導電晶體，藉著在利 用半導體之通道部上下面設置利用超導體之源極部及吸 極部，在通道部側面透過絶緣膜形成閘電極加以構成， 使超導動作之控制性良好，使高速元件微細化、高集成 化可能者。 本發明傲在高速元件，待別是超導電晶體，藉箸在利 用半導體之柱狀通道部兩側有利用超導體之源棰部及吸 極部，在柱狀通道部上面透過絶緣膜形成閘電極加以構 成，使超導動作之控制性良好，使高速元件撤細化、高 集成化可能者。 本發明俗在高速記億元件，藉著由：在利用半導體之 柱狀通道部兩側有利用超導體之源極部及吸棰部，在柱 狀通道部上面透過絶緣膜形成閘電極的超導電晶體；及 ,在閘極部外侧透過介電薄膜配置超導體形成的電容所 構成；使低電力消耗、超高速動作與高集成化可能者。 本發明像在高速元件，特別是锴振隧道效應二極體， 藉著隔著構成量子井的領域，在兩脚構成電位障的厚度 設置電子波長程度以下的絶緣薄膜，在兩絶緣薄膜外側 分別設置端子部加以構成，使高速元件微細化、高集成 -3 - (請先閲-背而之注意事項#艰寫本頁) 本紙張尺度遑用中國Η家標毕(CNS)f 4規格(2丨0X297公龙) 五、發明説明（>) Α βη 6 經濟部中央標準局员工消奸合作社印製 電障薄閘可 的之間在緣 壓超(9自D)導電D)導 應位緣置且 體體定，絶 電出、來(9超，(9超 效電絶設， 導晶所⑷為 閘滲S)在、準丨 '準 道成兩上能 半電隔部(7)著⑵(9，s)過動S)在 隧構在域可 與導上極。 藉板部即(9通流(9⑻ 振側，領化 體超面吸成 傜基導。部⑻流部對 諧兩膜述成 導前表及構 ，矽超成導對電導子 是在薄上集 超先⑵⑶所 示向準形超子導超電 別，緣在高 用示板部⑹ 所⑷的所準電超準導 特域絶時、 使顯基極極 B 部成地的導諝之超 ，領的同化 行圖矽源電 及極形般⑷超所 B 的 件的下，細 進13晶的閘 A 吸所流部的ί 圖⑶ 。元井以部徹 在第單體成 圖及}電極⑶(4)14部 者速子度極件 直。在導形13⑶圖導吸部部第極 造高量程吸元 一發俗超⑸ 第部13超及極極在源 製在成長及速 ，開⑴用膜 如極第制⑶源吸。自 易僳構波部高 件、體利綠 ⑴源照控部自到態來 容明著子極使 纟元究晶成絶 體之參斷極來流狀 ， 可發隔電源，。術速研電形過 晶體ί 通源 ，D)通態 且本箸置置成者技高體導附透 電導⑻以之態(9接狀 ,，藉設設構造之超晶超黏面 導超對，八狀、為的 能外，度側以製前為電此，背 超從子度圖的S)成叉 可此體厚外加易先作導。卩板。此制電寛14叉(9體交 化晶的膜部容 t 超例隔基膜 控導D)第交部晶未 (請先閱請背而之注意事項孙碭寫本頁) 本紙張尺度逍用中國Η家標準(CNS)肀4規格（210x297公;«：) 303514 Λ 6η 6 五、發明説明（3 ) 經濟部屮央標準局cx工消仲合作社印製 其足來以原利穿提 間先及 出故以 體提 制 ， 立起度樣，子種 ⑷之⑶ _滲，難 導被 控 壊 傜化程同件電種 部圖部 B ⑷成身 半未 之 破。心細。OA前元的所 極13極Μ部構本 的乎 作 合態中微10先速長人 吸第源 W 極所件 應幾 動 結狀，件 ~和高波為 及但制 I 吸側元 效者 導 之路件元ί，為定件 ⑶。控 4 及一有 道列 超 對開元著度應作待元 部度術 ⑶向且 隧糸 種 子為體隨長效，某的 極長技，部方， 的矽 一 電成導，的道此有應 源小工t)極横良 上， 供 ，體半而度隧因具效 其撤加el源在不 論者 提 ⑽晶之然程的。僅道 ，的細el從僅作 子龌 係 分電術。長上來即隧 體下橄 Η 因叉動 量導 ， 部，技者波論起，振 晶以行 交部 之半 點 的動前上子子難應諧 1電yum現 f 造D)道 述物 之 叉流先作電量困效謂 題導2/U用 L 構(9通 上合 逑 交不據動成生得道所 課超0.,使離前及的 用化 上 未流依理變發變隧之 之謂為，距先S)動。利用 於 D)電，物度始作的障 決所需形的此(9流點，利 鑑 (9導面的厚開動上位 解在 L 情間在部流缺面為 有 及超方性障就件論電 欲，長的⑷，導電的方多 明 S), 一統位，元子重 明而道造部外超導化一 ， 發 (9果另傳電_的量雙。發然通構極此準超型另件。本 部結 於，下理用過案t 的前吸 〇的使小 元案 (請先Ml讀背而之注意事項再艰寫本頁) 本紙ft尺度逍用中a國家楳準(CNS)甲4規格(210x297公龙) 經濟部屮央櫺準局员工消作合作杜印製 Λ 6 Π 6 五、發明説明（4·) 性良好、適合徹細化、高集成化的高速元件，即超導電 晶體者。 此外，偽提供一種利用此超導電晶體的高速記億元件 者。 再者，傺提供一種亦可使用矽条列等，適合徹細化、 高集成化的諧振隧道效應型高速元件者。 〔解決課題之方法〕 關於本發明之高速元件，即超導電晶醱，如第1圖所 示，像在利用半導體之通道部（14)上下面有利用超導體 之源極部（15)及吸極部（13)，在通道部（14)侧面透過絶 綠膜（16)形成閘電極（17)、 （18)加以構成。 此外，關於本發明之高速元件，即超導電晶體，如第 4圖所示，傈在利用半導醱之柱狀通道部（25)兩侧有利 用超導體之源極部（26)及吸極部（27),在柱狀通道部 (25)上面透過絶緣膜（28)形成閘電極（29)加以構成。 此外，關於本發明之高速記億元件，卽動態随機存取 記億元件，如第7圖所示，僳由：在利用半導體之柱狀 通道部（25)兩側有利用超導體之源極部（26)及吸極部 (27),在柱狀通道部（25)上面透過绝纗膜（28)形成閘轚 極（29)的超導轚晶體（3D);及，在上述吸極部（27)透過 介電薄膜（38)配置超導體（37)形成的電容（39)所構成。 此外，開於本發明之高速元件，即諧振隧道效應二棰 體，如第9圖所示，像隔箸檐成*子并的領域（52),在 -6- 本紙張尺度遑用中a Β家搮準(CNS)甲4規怙(210X297公*) (請先閲請背而之注意事項再艰寫本頁) 裝· 線· A 6 Η 6 經濟部屮央標準局员工消作合作杜印3i 五、發明説明（Γ) 兩側構成電位障的厚度設 (53)及（54),在此兩絶緣 端子部（55)及（56)加以構 再者，關於本發明之高 體，如第12圖所示，係隔箸 側構成電位障的厚度設置 及（74),在此兩絶緣薄膜 (75)及吸極部（76)，同時 設置閘電極（7 8 )加以構成 〔作用〕 在第一發明，因在利用 相對向形成利用超導體的 來自源棰部（15)及吸極部 以互相相對的形式擴展， 閘電棰（17)、 （18)所通斷 極部（15)及吸極部（13)全 及吸極部（13)的準超導部 式擴展，故可有效進行超 吸極部（13)間的通道長L (14)膜厚所決定，故可容 置 膜設 薄別 綠分 絶側 的外 度4) 程(5 長及 波3) 子(5 電膜 置薄 晶兩 電在 應 ， 效2) 道(7 隧域 振領 諧的 即井 ，子 件量 元成 速榷
ί 部ί 膜極膜 薄源緣 緣置絶 絶設 的侧 度外 程4) 長(7 波及 子3) Be IpOT /V 域 領 在 過 透 上 -故 面 ， 下3) 上(1 4 部 (1極 部吸 道及 通5) 之(1 體部 導極 半源 <部 部道 導通 超為 準流 的電 3)導 U超 D)的 22面 /V 及Μ 源5) 的(1 體部 導極 半源 到自 接來 且用 而作 。效 制有 控幅 及 此 0 作 動 導 通 成 ο 構現 由實 僳易 (請先閲讀背而之注意事項再堝寫木頁) 裝. 訂' 線· 的 對 相部 相極 互源 以 形及
域 L 領長 齷道 導通 半的 的下 ，部以 外道UD 5 在第二發明，因在利用半導醱之柱狀通道部（25)兩侧 ，相對向形成利用超導龌的源極部（26)及吸極部（27), -7- 本紙张尺度边用中a B家標毕(CNS)T4規格(210父297公龙)
五、發明説明（ί») 經濟部屮央櫺準局员工消伢合作社印^ 故來自源極部（26)及吸極部（27)的準超導部（35S)及（35 D)以互相相對的形式擴展，超導電流為通道部（25)上面 的閘罨極（29)所通斷控制。而且，接到半導體的源極部 (2 6 )及吸極部（2 7 )全幅有效作用，來自源極部（2 6 )及吸 極部（27)的準超導部（35S)及（35D)以互相相對的形式擴 展，故可有效進行超導動作。此外，源極部（26)及吸極 部（27)間的通道長L傜由柱狀通道部（25)宽度所決定， 故可容易實現Q.2yum以下的通道長L 。 在第三發明，藉著在所諝柱狀通道型之超導1^晶® (30)的吸極部（27)外側携成電容（39)般地，透過介電薄 膜（38)配置超導體（37)加以構成，可獲得低電力消耗、 適合超高速動作與高集成化的1電晶體及1電容型動態 隨機存取記億元件。 在第四發明，藉箸在構成遣子井的領域（52)兩側，透 過電子波長程度厚度的絶緣膜（53)及（54)，形成端子 (55)及（56),諧振隧道霣流因兩端子（55)及（56)間的外 加電壓而流動，可進行二極體動作。而且，在此因作為 霣子波動作，故可高速動作。此外，在本携成以化合物 半導驩以外之例如矽糸列半導饑或金颶等亦可構成構成 量子井的領域（52)及端子（55)、 （56),而可謀求撖細化 、离集成化與製造容易。 在第五發明，藉著在構成量子并的領域（72)兩側，透 過電子波長程度厚度的绝纗膜（73)及（74),形成源極部 (請先閲讀背而之注意事項典碣寫木頁) 裝- 訂- 線' 本紙張尺度遑《中BS家樣準(CNS)甲4規格（210x297公址) 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 A6 B6 五、發明説明（7 ) (75)及吸極部（76),同時在領域（72)上面透過絶線膜 (77) 形成閘電極（78),量子井内之置子能级為閘電極 (78) 的外加電壓所控制，諧振隧道電流在源極部及吸極 部流動，可進行電晶體動作。而且，這種情形也作為電 子波動作，故可高速動作。此外，本構成也以化合物半 導體以外之例如矽糸列半導體或金颺等可携成量子井的 領域（72)、源極部（75)、吸極部（76)及閘電極Π8)等， 而可謀求撤細化、高集成化與製造容易。 [實施例〕 以下，將參照圖面説明本發明之實施例。 第1圖顯示關於本發明之超導電晶體一例。在本例， 俗利用半導體黏附於絶緣體（SOI, Semiconductor On Insulator)構造之持擞所構成的情形β 即，在利用二氣化矽等之絶緣體（12)上形成利用所定 寬度超導體的吸極部（13),在其上面形成構成通道部之 所需雜質濃度的第一導電形半導體薄膜，例如雜質濃度 10 19 cm- 3程度的P形單晶矽薄膜（14),在此矽薄膜 (14)上面，和吸極部（13)對向般地形成利用超導體的源 極部（15)。為通道部之矽薄膜（14)的横方向寬度比源極 部（15)及吸極部（13)的寬度大。並且，在為通道部之矽 薄膜（1 4 )的兩外側面，分別透過例如利用二氣化矽等的 絶緣膜（16)，形成構成閘電極一部分的低電阻矽薄膜， 即P形或η形，在本例僳P形的髙濃度雜質領域（17)及 -9- 本紙張尺庠谪用中罔罔京枰淋（「NS)田^枏的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .^· •線· A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明說明（8 ) (18)，在各高濃度雜質領域（17)、 （18)上形成構成閘電 極的鋁電極（19)、 （20)，構成超導電晶體（21)。成為通 道長L的矽薄膜（1 4 )膜厚可變成（K 1 # in以下。再者，利 用矽薄膜之高濃度雜質領域（1 7 )及（1 8 )外侧也可以利用 二氣化矽之絶緣體（21)所包圍般地構成。這種超導電晶 體（21)可利用例如阽合方式的SOI基板製造方法加以構 成。此製法例如第3圖所示。首先如第3圖A所示，在 一主面以選擇腐蝕等設置形成凸狀部（101)的第一導電 形（例如P形）單晶矽基板（102),氣化其表面形成二氣 化矽膜（16)(參照第3圖B)。接著，如第3圖C所示 ，僅選擇地腐蝕除去凸狀部（101)上的二氣化矽膜（16) 。接著，如第3圖D所示，在凸狀部（102)兩側分別透 過二氣化矽膜（16),形成利用構成閘電極一部分之多晶 矽的P形高濃度雜質領域（17)及（18),同時在凸狀部 (101)上形成利用超導體的吸極部（13)。接著，如第3 圖E所示，覆蓋凸狀部（101)般地全面黏附形成二氣化 矽等絶線膜（12)後，如第3圖F所示，平坦化處理，使 絶緣膜（12)表面平坦。接著，如第3圖G所示，在絶緣 膜（12)上阽合另外的矽基板（1〇3)。圖為貼合後，反轉 的狀態。接著，研削、研磨一方之矽基板（102),以便 成為閘電極的P形高濃度雜質領域（17)及（18)露出。由 此，凸狀部（101)成為通道長L的矽薄膜（14)β然後， 如第3圖I所示，在矽薄膜（14)上面形成利用超導體的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. .綠 木紙張尺绔冰闵由闲W佘抻汾（rw、口…Λ种、 S〇35i4 A6 B6 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（9 ) 源極部（15)，間時在P形高濃度雜質領域（17)及（18)上 面形成構成閛罨極的賠電極（19)及（2Q)，獲得第1圖所 示的目的超導電晶_ (21)。 在這種構成之超導電晶體（21)，藉著在利用p形砂薄 膜的通道部（14)上下面形成利用超導體的源極部（15)及 吸極部（13)，如第2圖所示，因超導鄰近效應，在其通 道部（14)中之上下側，來自源極部（15)及吸極部（13)的 超導電子對分別滲出，可形成以互相相對形式擴展的準 超導部（22S)及（22D)。此準超導部（22S)及（22D)為給予 配置於通道部（I4)兩侧之高濃度雜質領域（17)及（18)的 閘電壓所控制，通斷控制超導電流。因此，此電晶膜 (2 1 )因超導動作，故電力消耗非常小，且電阻幾乎為零， 而可超高速動作。而且，發揮SOI構造之持激，藉箸在 為通道部的矽薄膜U4)上下配置相對向的源棰部（15)及 吸極部（13),利用閘電壓，源極側及吸極側之_超導部 (22S)及（22D)會在接觸其矽薄膜（14)的源極部（15)&® 極部（13)全幅以相對的形式互相擴展.故在小面積可充 分取得兩準超導部（22S)及（22D)的重叠，可容易控制源 極部及吸極部間的超導霣流。此外，因利用301 ’ 故矽薄膜（14)之膜厚可變成0.1// a以下，可容易®現作 為超導«晶體所要求的0.2# B以下通道長L ^ »1 lit ~ $ ，在本例可使超導動作的控制性良好，謀求這種超 晶體的微細化、高集成化。 -1 1 - {請先閏讀背面之注意事項再琪寫本页) -¾. •打· •線. A6 B6 五、發明説明（丨c>) 第4圖為關於本發明之超導電晶體的其他實施例。在 本例，係在第一導電形之半導體基體，例如P形矽基體 (2 4 )的一主面上，形成由和此一體之〆形矽所構成的所 定寬度柱狀通道部（25)，在此柱狀通道部（25)兩側面黏 附形成利用超導體之源極部（2 6 )及吸極部（2 7 )，並在柱 狀通道部（25)上面透過二氣化矽等絶緣膜（.2 8)形成利用 鋁、半導體等之閘電極（29),以構成超導電晶體（30)。 通道部（25)像由適當雜質濃度（例如10 19 cm - 3程度） 之P形矽所構成，通道長L為0.2/um以下。 此超導晶體管之製法例如第6圖所示。首先，如第6 圖A所示，在P形單晶矽基板（24)之一主面形成10 13 cm_ 3程度的雜質擴散領域（24a),在其一主面透過二 氣化矽等絶緣膜（32)形成所組成圖案的多晶矽膜（33)。 接著將二氣化矽膜（34)藉由例如CVD (化學氣相成長） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •綠· 黏附形成於全面。接著，利用各向異性蝕刻（例如反應 性離子蝕刻等）全面蝕刻二氧化矽膜（34),如第6圖B 所示，在多晶矽膜（33)端面形成利用二氣化矽的側臂部 (34a)。此侧壁部（34a)之寬度d(=通道長L)形成為例 如〇.15；um程度。接著，如第6圖C所示，除去多晶矽 膜（33),並以側壁部（34a)為屏蔽，蝕刻除去矽基板（24) ，其後除去側壁部（34a),形成第6画D所示的寬度0.1 A m柱狀通道部（25)。 這之後，在柱狀通道部（25)兩侧面形成利用超導體的 -1 2 - 本紙張尺庳谪用中罔圃定埤準玥*川 A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ί / ) 源極部（2 6 )及吸極部（2 7 ),並形成覆蓋全體的二氣化矽 膜（28)，在柱狀通道部（25)上面形成閘電壓（23),以獲 得第6圖E所示的超導電晶體（30)。 在如此構成的超導電晶體（30),藉著在利用p形矽的 柱狀通道部（25)兩側形成利用相對向之超導體的源極部 (26)及吸極部（27),如第4圖所示，因超導鄰質效應， 在柱狀通道部（25)中之左右兩側，可形成以互相相對之 形式擴展的準超導部（35S)及（35D)。此準超導部（35S) 及（35D)為給予配置於柱狀通道部（25)上面之閘電壓（29) 的閘電壓所控制，通斷控制超導電流。如此一來，此電 晶體（30)因超導動作，故電力消耗非常低，且因電阻幾 乎為零，而可超高速動作。而且，在本構成，藉著在柱 狀通道部（25)兩側配置相對向的源極部（26)及吸極部 (2 7 )，利用閘電壓，源極側及OS極側之準超導部（3 5 S ) 及（35D)會在接觸其柱狀通道部（25)的源極部（26)及吸 極部（2 7 )全面積以相對的形式互相擴展，故在小面積可 充分取得兩準超導部（35S)及（35D)的重叠，可容易控制 源極部（26)及吸極部（27)間的超導電流。此外，因可將 柱狀通道部（25)寬度變成0.1# m程度，故可容易實現作 為超導電晶體所要求的〇.2Αΐη以下通道長L 。因而，本 例亦可謀求超導電晶體的徹細化、高集成化。 第7圖顯示利用關於本發明之超導元件的動態隨機存 取記憶元件簧施例。本例係利用上述第4圖之柱狀通道 -1 3 - {請先閑讀背面之注意事項再填寫本頁) k. •訂· •緣· 本紙張尺泞谪用中同罔突樟淮(TNW甲4钼妗门川乂997公饵、 A6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 五、發明説明（<> ) 構造的超導電晶體（3G)者。即，在本例，係在第一導電 形之半導體基體，例如P形砂基板（2 4 )的一主面上，設 置以由和此一體之P形矽所構成之通道長L為0 . 2 // m以 下的柱狀通道部（2 5 ),在此柱狀通道部（2 5 )兩Μ形成利 用超導體的源極部（26)及吸極部（27),在通道部（25)上 面透過絶緣膜（2 8 )形成利用鋁等的閜電極（2 9 )，以形成 超導電晶體（30)。並旦，在此超導電晶體（30)之吸極部 (2 7 )外側，透過二氣化矽等介電薄膜（3 8 )對向於吸極部 (27)般地形成利用超導體的電極（37),藉箸超導體的吸 極部（27)、介電薄膜（38)及利用超導饈的電極（37)，構 成電容（39)。雖然圖未示，但超導體電極（37)與基板 (24)之間可為絶綠膜等所電氣地絶緣分離。如此一來， 可構成所諝1晶體管及1電容型的超導動態隨機存取記 億元件（4G)。再者，通常的金屬配線使用於不需通電流 之處，即令電壓通斷之處（例如閘部）。第8圖為此動 態隨機存取記億元件（40)的等效電路圖。 依據此動態随機存取記憶元件（40),因由超導電晶體 (30)及有超導體電極（37)之電容（39)所構成，故電力消 耗非常低，且因電阻幾乎為零，而可超高速動作。此外 ,就構造而言，因係在覆蓋前述柱狀通道型超導電晶體 (30)之吸電極（27)的絶緣膜直接形成超導體電極（37)的 構造，故容易製造且適合徹細化、高集成化。第9圖顯示利用關於本發明之諧振隧道效應的二極體 -1 4 - ί請先閑讀背面之注意事項再填寫本頁) •笟. •打· -線· 本紙張尺度適用中國國家樘缑(TNS)甲4钼枚公样、 A6 B6 303514 五、發明説明（（） 實施例。 {請先聞讀背面之注意事項再蜞寫本頁) 在本例，俗在基板（51)上形成構成量子井的例如矽半 導體領域（5 2 ),隔著此領域（5 2 )在兩側形成構成雙重電 位障的绝緣薄膜，例如二氣化矽薄膜（5 3 )、（ 5 4 ),並在 此二氣化矽薄膜（5 3 )、 （ 5 4 )外側形成端子（5 5 )及（5 6 )。 構成量子并的矽半導體領域（52)係由有高雜質濃度的第 一導電形（Π +或P+)領域所構成，其寬度il形成為電 子之量子力學的波長程度，例如50 S程度。隔著此童子 井之二氣化矽薄膜（53)及（54)的膜厚Ti &T2為電子之 量子力學的波長程度，例如20 ί程度。端子（55)及（56) 可以高雜質濃度的例如η +或Ρ +矽領域形成。此外，基 板（51)可以例如矽基板構成，此時，基板（51)與構成量 子井的矽半導體領域（52)傺所一體構成。基板（51)與端 子（5^)、 （56)之間可為二氣化矽等絶線層（57)所電氣地 分離。 再者，構成量子井的領域（52)、端子（55)、 （56)除矽 条列半導醭之外，也可以金屬或其他半導體（包含化合 物半導體）構成。 •線· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在如此溝成之諧振隧道效應二極體（58),如以第10圖 之外加電壓狀態的能帶圖所示，端子（55)及（56)間為零 電壓，量子井（5 2 )内之量子能级（62 )比端子（5 5 )側之導 帶（61)高時（參照第10圖Α),或者外加電壓高（所謂 谷值電壓），端子（55)側之導帶（61)對應於量子井（52) -1 5- A6 B6 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 五、發明說明（ί + ) 内之量子能级（62)間之類時（參照第10圖C),不起諧 振隧道效應，電子不流動。端子（55)及（56)間外加適度 電壓（所謂諧振電壓），量子井（52)之量子能级（62)對 應於端子（5 5 )側之導帶（6 1 )時（參照第1 0圖B ),端子 (55)侧之電子因諧振隧道效應而穿過雙重電位障（63) (6 4 ),流到端子（5 6 )側。此時之電流一電壓持性如第1 1 圖所示。因而，依據上述之諧振隧道效應二極體（58}, 因利用稍微不同的兩閛電壓引起完全不同的應答，故可 精密地控制半導體元件的轉換。而且，因作為電子波動 作，故可逹成高速化。此外，能因應今後元件之微細化 ，是通往高集成者，同時是撤細元件，而使低電壓化、 低電力消耗化可能。此外，量子井可用矽条列半導體、 金颶或化合物半導體等，故為容易製造者。 第12圖顯示利用關於本發明之諧振隧道效果的電晶體 實施例。在本例，傺在基板（71)上形成構成量子井的例 如矽半導體領域（72)，隔著此領域（72)在兩侧形成構成 雙重電位障的絶緣膜，例如二氣化矽薄膜（73)(74),在 此二氣化矽薄膜（7 3 )、（ 7 4 )外側形成由例如高雜質濃度 之矽半導體（n +或P + )所構成的源極部（75)及吸極部 U6),同時在領域（72)上面透過二氣化矽等絶緣膜（77) ,形成由例如高雜濃度之矽半導體（n +或p+)所携成的 閘電極（78)。在此處，和上例同樣構成量子井的矽半導 體領域（72)亦由有高雜質濃度的第一導電形（n +或p + ) -16- (請先閱讀背面之注意事項再蜞寫本頁) •裝· •打· .綠. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規柊（210y9P7A赘) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A6 B6 五、發明説明（《y ) 領域所構成，其寬度立形成為電子之量子力學的波長程 度，例如50 I程度。此外，隔箸此矽半導體領域（72)之 二氣化矽薄膜（7 3 )及（7 4 )的膜厚T 1及T 2亦為電子之電 子力學的波長程度，例如20 S程度。 基板（71)可以例如矽基板構成，此時，基板（71)與構 成量子井的矽半導體領域（52)傜所一塍構成。基板（71) 與源極部（75)及吸極部（76)之間可為二氣化矽等絶緣膜 (79)所電氣地分離。再者，構成量子井的領域（72)、源 極部（7 5 )、吸極部（7 4 )、閘電極（7 8 )除矽糸列半導體之 外，也可以金臑或其他半導體（包含化合物半導體）構 成。 在如此構成之諧振隧道效應晶體管（80),量子井（72) 之量子能级為配置於量子井（72)上面之閛電極（78)的閘 電壓所控制，令電晶體動作。 因而，依據此電晶體（80),因利用稍撤不同的兩閘電 壓引起完全不同的應答，故可精密地控制半導體元件的 轉換，且因作為電子波動作，故可達成高速化》此外， 因係三端子元件，故有效且容易使用。並旦，能因應今 後元件之細微化，適合高集成化，同時是撤細元件，而 使低電壓化、低電力消耗化可能。此外，量子井可用矽 条列半導體、金颶或化合物半導體等，故為容易製造者 Ο 〔發明之效果〕 -1 7- 本紙張尺度谪用中國國家:標单（CNS)甲4钼枚公辂） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •装· •綠· A6 B6 五、發明説明（I b ) 依據利用本發明之超導體的高速元件，可超高速動作 ，同時在通道部的超導動作控制性良好，更可容易實現 0.2απι以下的通道長。因而，可提供適合撤細化、高集 成化的高速元件。 此外，依據本發明之高速記億元件，可極為降低電力 消耗，同時使非常的超高速動作可能。並且，製造容易 ，偽適合記憶元件之撤細化、高集成化者。 \/圖面之簡單說明 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再滇寫本頁) 第1圖為顯示關於本發明之_速元件例（超導電晶體 )的剖面圖，第2圖為供作其動作說明的剖面圖，第3 圖Α〜I為顯示其製法例的製造過程画，第4圖為顯示 關於本發明之高速元件其他例（超導電晶體）的剖面圖 ，第5圖為供作其動作説明的剖面画，第6圖A〜E為 顯示其製法例的製法例的製造過程圖，第7圖為顯示關 於本發明之高速記億元件（動態隨機存取記億元件）例 的剖面圖，第8圖為其等效電路圖，第9圖為顯示關於 本發明之高速元件其他例（諧振隧道效應二極體）的剖 面圖，第10圖A〜C為在供作其動作說明之外加電壓狀 態的能帶圖，第11圖為其電流一電壓特性圖，第12圖為 關於本發明之高速元件其他例（諧振隧道效應電晶體） 的剖面圖，第13圖為顯示先前之超導電晶體例的剖面圖 ，第14圖A及B為供作其動作說明的剖面圖。 (14)為通道部，（13)及（15)為利用超導體之漏極部及 -1 8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4铒秣（210y?97公绛） A6 B6 五、發明説明（》7 ) 源極部，（17)、 （18)、 （19)、 （20)為閘電極，（25)為柱 狀通道部，（26)及（27)為利用超導體之源極部及吸極部 ,(29)為閘電極，（37)為超導體電極，（52)、 （72)為構 成量子井的領域，（53)、 （54)、 （73)、 （74)為構成電位 障的絶緣薄膜，（55)、 （56)為端子，（75)為源極部， (7 6 )為吸極部，（7 8 )為閘電極。 (請先閑讀背面之注意事項再填寫本頁) •襄· -綵. 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規柊mn 柊〉