JPH02281664A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、
−次元チャネル型の半導体装置に適用して好適なもので
ある。

〔発明の概要〕

本発明の半導体装置は、ソース及びドレイン間に非直線
的な細線から成るチャネル部が設けられている。これに
よって、フォノンの影響を抑えた高性能の一次元チャネ
ル型半導体装置を実現することができる。

本発明の半導体装置の製造方法は、ソース及びドレイン
間に非直線的な細線から成るチャネル部が設けられてい
る半導体装置の製造方法において、半導体基体をグレー
ティング状に加工する工程と、上記グレーティング状に
加工された半導体基体上に上記細線を形成する工程とを
具備する。これによって、フォノンの影響を抑えた高性
能の一次元チャネル型半導体装置を容易に製造すること
ができる。

〔従来の技術］ 超高速デバイスの開発は、歴史的にはシａントキーゲー
ト型電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）や接合ゲー
ト型ＦＥＴ　（ＪＦＥＴ）などのバルクの三次元電子走
行層デバイスから高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ
）などの二次元電子走行層デバイスを経て、未だ完成さ
れてはいないが一次元チャネルデバイスへと向かってい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の三次元電子走行層デバイスや二次元電子走行層デ
バイスはすでに実用化されているが、これらのデバイス
ではフォノン（ｐｈｏｎｏｎ）がデバイス動作に決定的
な影響を及ぼし、特性劣化を引き起こしている。一方、
−次元チャネルデバイスは、現状では電流−電圧（Ｉ−
Ｖ）特性の揺動などの観測が行われている段階で実用化
には程遠いと言える。また、この−次元チャネルデバイ
スでは、フォノンの影響により極低温でしか量子効果が
現れないことが将来的にこの一次元チャネルデバイスを
実用化する上で問題になると考えられる。

従って本発明の目的は、フォノンの影響を抑えた高性能
の一次元チャネル型半導体装置を実現することができる
半導体装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、フォノンの影響を抑えた高性能の
一次元チャネル型半導体装置を容易に製造することがで
きる半導体装置の製造方法を提供することにある。

上記目的及びその他の目的は以下の説明より明らかにな
るであろう。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、以下のように構
成されている。

請求項１０半導体装置は、ソース（Ｓ）及びドレイン（
Ｄ）間に非直線的な細線（３）から成るチャネル部が設
けられている。

請求項２の半導体装置は、請求項１の半導体装置におい
て、細線（３）にフォノンが閉じ込められる。

請求項３の半導体装置は、請求項１の半導体装置におい
て、ソース（Ｓ）及びドレイン（Ｄ）間に細線（３）が
複数本設けられ、これらの複数本の細線（３）のそれぞ
れを通る電子波の位相を制御することによりこれらの電
子波の干渉を起こさせるようにしている。

請求項４の半導体装置の製造方法は、ソース（Ｓ）及び
ドレイン（Ｄ）間に非直線的な細線（３ンから成るチャ
ネル部が設けられている半導体装置の製造方法において
、半導体基体（１，２）をグレーティング状に加工する
工程と、グレーティング状に加工された半導体基体（１
，２）上に細線（３）を形成する工程とを特徴する請求
項５の半導体装置の製造方法は、請求項４の半導体装置
の製造方法において、ストライブ状のマスクを光干渉法
により半導体基体（１，２）上に形成し、マスクを用い
て半導体基体（１，２）をエツチングすることにより半
導体基体（１，２）をグレーティング状に加工する。

請求項６の半導体装置の製造方法は、請求項４の半導体
装置の製造方法において、ガス状の原料を含む雰囲気中
で半導体基体（１，２）に荷電粒子ビーム（５）を選択
的に照射することにより原料から半導体基体（１，２）
上に生成される物質から成るレジストパターン（６）を
形成し、このレジストパターン（６）をマスクとして半
導体基体（１，２）をエツチングすることにより細線（
３）を形成するようにしている。

ここで、荷電粒子ビーム（５）としては、電子ビームの
ほかに陽電子ビーム、ミューオンビームなどを用いるこ
とができる。電子ビームを用いる場合には、干渉性の良
好な電子ビームを発生させることができる電界放射電子
銃（ｆｉｅｌｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎｇｕｎ　）を用いる
のが好ましい。

〔作用〕

請求項１．２の半導体装置によれば、細線（３）により
一次元チャネルが構成されるが、この細線（３）は非直
線的であることから、従来のようにチャネルを直線的に
構成した場合に比べてこの細線（３）内に発生するフォ
ノンの波長は制限される。この結果、その分だけこの細
線（３）を通るキャリア（電子または正孔）とフォノン
との相互作用が減少し、キャリアはフォノンによる散乱
を受けにくくなる。これによって、フォノンによる影響
を抑えた高性能の一次元チャネル型半導体装置を実現す
ることができる。

以上のことをより定量的に説明すると次のようになる。

今、例えばキャリアが電子である場合を考えると、−次
元的な細線（３）内では電子の縮退が起きて縮退電子ガ
スが形成されている。この縮退電子ガスにおける電子の
弾性散乱の平均間隔、すなわち電子の弾性散乱長し、は Ｌｌｌｘｖ、ｒ。

である、ここで、Ｖ、は電子の速度、τ０は緩和時間で
ある。半導体ではＶ、〜１０’ｃｍ／ｓ、τ。

〜１０−′４Ｓであるから、Ｌ、〜１Ｏ−７ｃ１１１〜
１０人となる。金属ではＶ、〜１０”ｃｍ／ｓ、τＥ〜
１Ｏ−ＩＳＳであるから、半導体と同様にり、〜１０−
’ｃｉ＋〜１０人である。すなわち、縮退電子ガス中で
の電子の運動方向は、１００Å以下の間隔で無秩序化す
ることがわかる。一方、フォノンは高い指向性を有する
ので、その伝達の方向は変化しにくいと言える。このこ
とから、上述のように細線（３）を非直線的な構造とす
ることにより、この細線（３）内のフォノンの伝達が起
きにくくなり、フォノンを構造的に閉じ込め、フォノン
による電子の散乱を抑えることができるのである。

以上の議論はキャリアがホールである場合についても同
様に適用することができる。

請求項３の半導体装置によれば、非直線的な複数本の細
線（３）により一次元の多重チャネルが形成される。そ
して、この多重チャネルを通る電子波の干渉を利用する
ことにより、フォノンによる影響を抑えた、より高温で
動作が可能な一次元チャネル型の量子干渉半導体装置を
実現することができる。

請求項４．５の半導体装置の製造方法によれば、グレー
ティング状に加工された半導体基体（１゜２）上にその
凸部を横切るようにして細線（３）を形成することによ
り、この細線（３）をこのグレーティング状の半導体基
体（１，２）の表面に沿って折れ曲がった構造とするこ
とができる。これによって、フォノンによる影響を抑え
た高性能の一次元チャネル型半導体装置を容易に製造す
ることができる。

請求項６の半導体装置の製造方法によれば、ガス状の原
料を含む雰囲気中で半導体基体（１，２）に荷電粒子ビ
ーム（２）を選択的に照射することにより、この半導体
基体（１，２）の表面に吸着している原料分子の分解に
よりこの半導体基体（１，２）上に物質が生成され、レ
ジストパターン（６）が形成される。この場合、荷電粒
子ビーム（５）のビーム径は数十人程度に細く絞ること
ができるから、この荷電粒子の散乱の影響を考えてもこ
のレジストパターン（６）は例えば数百人程度もしくは
それ以下の極微細幅とすることができる。また、この荷
電粒子ビーム（５）の照射パターンは自由に選ぶことが
できる。従って、半導体基体（１，２）上にこのレジス
トパターン（６）を容易に形成することができる。特に
、いわゆるアウト・オン・レンズ（ｏｕｔ　ｏｆ　１ｅ
ｎｓ）型の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（対物レンズの
下方に試料を配置するＳＥＭ）と同様な構成の電子ビー
ム照射装置を用いた場合には、その焦点深度が１〜１０
ｔＩｍ程度と大きいので、半導体基体（１，２）の表面
に振幅が１〜１０μｍ程度の凹凸が存在してもこの表面
に極微細幅で非直線的なレジストパターン（６）を容易
に形成することができる。そして、このレジストパター
ン（６）をマスクとして半導体基体（１，２）をエツチ
ングすることにより、細線（３）を容易に形成すること
ができる。

以上により、請求項６の半導体装置の製造方法によれば
、フォノンによる影響を抑えた高性能の一次元チャネル
型半導体装置を容易に製造することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。なお、実施例の全図において同一部分には同一の
符号を付け、その重複説明は適宜省略する。

実新ＬｆＬＬ 第１図は本発明の実施例Ｉを示す。この実施例■は本発
明を一次元チャネル型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
に適用した実施例である。

第１図に示すように、この実施例１による一次元チャネ
ル型ＦＥＴにおいては、例えば半絶縁性ヒ化カリウム（
ＧａＡｓ）基板１上にアンドープＧａＡｓ層２が形成さ
れている。このアンドープＧａＡｓ層２には、幅が例え
ば２００人程形成しくはそれ以下の極微細線３が形成さ
れている。この極微細線３がチャネル部を構成する。こ
の極微細線３の厚さ方向の途中には、デイラック（Ｄｉ
ｒａｃ）−デルタドープ層４が形成されている。ここで
、このデイラック−デルタドープ層４とは、一般に半導
体層の表面からある深さの所に二次元的な広がりを持っ
てドープされた単原子層の不純物ドープ層のことを言い
、その深さ方向の不純物ドーピングプロファイルが数学
的にデイラックのデルタ関数で表されるので、このよう
にデイラック−デルタドープ層４と呼ばれる。以下にお
いては、このデイラック−デルタドープ層４のことをδ
ドープ層４と呼ぶ、このδドープ層４の所には二次元電
子ガス（２ＤＥＧ）が形成されるが、この２ＤＥＣの濃
度は面濃度で１０′！／ｃｄ程度（体積濃度で１０１９
／Ｃ＋ａ程度）と極めて高くすることができる。そして
、この２ＤＥＧがチャネルとなるが、この２ＤＥＧから
成るチャネルの幅は極微細線３と同一幅、すなわち例え
ば２００人程形成あるから、この２ＤＥＧにより一次元
チャネルが構成される。

上記極微細ｌｌＡ３の両端には、それぞれソース電極Ｓ
及びドレイン電極りが形成されている。さらに、これら
のソース電極Ｓ及びドレイン電極りの間には、極微細線
３を覆うようにゲート電極Ｇが形成されている。符号Ｐ
はこのゲート電極Ｇのパッド電極を示す。

この実施例■においては、ソース電極Ｓ及びドレイン電
極りの間の極微細線３は、平面的に見た場合に例えば一
定の周期で左右に規則的に折れ曲がった構造となってい
る。この折れ曲がりの角度θは、例えば９０＠程度以上
とすることが好ましい、また、この折れ曲がった極微細
線３の各直線部分の区間長Ｉは、例えば１０００人程度
６しくはそれ以下に選ばれる。

次に、上述のように構成されたこの実施例Ｉによる一次
元チャネル型ＦＥＴの製造方法の一例について説明する
。

第２図に示すように、まず半絶縁性ＧａＡｓ基板１上に
例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法や有機金属化学
気相成長（ＭＯＣＶＤ’）法によりアンドープＧａＡｓ
層２をある厚さだけエピタキシャル成長させた後、この
アンドープＧａＡｓ層２上に例えばシリコン（Ｓｉ）の
ようなＧａＡｓに対するドナー不純物から成るδドープ
層４を例えばＭＢＥ法により全面に形成する。この後、
このσドープ層４上にある厚さのアンドープＧａＡｓを
成長させてアンドープＧａＡｓ層２を所定厚さとする。

次に、例えばＳＥＭと同様な構成を有する電子ビーム照
射装置の高真空（例えば、３　Ｘ　１０−’Ｔ。

ｒｒ程度）に排気された試料室内に、上述のようにして
アンドープＧａＡｓ層２及びδドープ層４が形成された
半絶縁性ＧａＡｓ基板１を配置する。次に、この試料室
内にガス状のレジスト原料（例えば、アルキルナフタレ
ン）を導入する。このレジスト原料ガスの圧力は、例え
ば１０−１〜１０−’Ｔｏｒｒの範囲内の値、典型的に
は例えば１０−’Ｔｏｒｒ程度とする。次に、試料室内
のレジスト原料ガスの圧力が所定値で安定したら例えば
電界放射電子銃により電子ビーム５を発生させ、この電
子ビーム５をアンドープＧａＡｓ層２上で第１図に示す
極微細線３の形状に対応したパターンで走査する。この
場合、この電子ビーム５のビーム径は例えば数十人程度
に細く絞っておく。

上述のレジスト原料ガス雰囲気中では、アンドープＧａ
Ａｓ層２の表面にはレジスト原料分子が吸着している。

この吸着しているレジスト原料分子に上述のように電子
ビーム５が照射されると、この電子ビーム５が照射され
た部分のレジスト原料分子は炭化水素化し、その結果、
非晶質炭化水素から成る物質がこの電子ビーム５の照射
パターンとほぼ同一形状でアンドープＧａＡｓ層２上に
生成される。これによって、この非晶質炭化水素から成
るレジストパターン６が形成される。なお、このように
して形成されたレジストは、Ｅ　Ｂ　Ｉ　Ｒ（Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｒｅ５ｉｓｔ）
と呼ばれる。この非晶質炭化水素から成るレジストパタ
ーン６は、優れたドライエツチング耐性を有することが
本発明者により確認されている。電子ビーム５による一
回の描画で形成されるレジストパターン６の厚さは通常
小さいので、−旦形成されたレジストパターン６上に吸
着するレジスト原料分子に電子ビーム５を照射しては炭
化水素化するという工程を必要に応じて繰り返し、レジ
ストパターン６の厚さを所定厚さとする。

次に、上述のようにして形成されたレジストパターン６
をマスクとしてアンドープＧａＡｓ層２を例えば反応性
イオンエツチング（ＲＩＥ）法により少なくともδドー
プ層４よりも深い所定深さまで異方性エツチングした後
、このレジストパターン６を除去する。これによって、
第１図に示すように、レジストパターン６とほぼ同一形
状を有し、幅が例えば２００人程形成極微細線３が形成
される。次に、例えば蒸着法により全面にオーミック金
属膜を形成し、このオーミック金属膜をエツチングによ
り所定形状にパターンニングして極微細線３の両端の近
傍の部分のみ残した後、熱処理を行うことによりこのオ
ーミック金属膜とアンドープＧａＡｓ層２とを合金化さ
せてソース電極Ｓ及びドレイン電極りを形成する。次に
、全面にゲート電極形成用のショットキー金属膜を形成
した後、このショットキー金属膜をエツチングにより所
定形状にパターンニングしてゲート電極Ｇ及びそのパッ
ド電極Ｐを形成する。これによって、目的とする一次元
チャネル型ＦＥＴが第１図に示すように完成される。

以上のように、この実施例■によれば、１０００人程度
０長さ毎に周期的に折れ曲がった極微細線３により一次
元チャネル部が形成されているので、この極微細線３の
内部に発生するフォノンの波長は１０００人程度０長限
され、従ってその分だけこの極微ｔｉｌｌｉｉＩＩＡ３
の内部でのフォノンと電子との相互作用は減少し、フォ
ノンによる電子の散乱は抑えられる。特に、電子の散乱
には長波長のフォノンが効くので、このようにフォノン
の波長が１０００人程度０長限されることにより、フォ
ノンによる電子の散乱は極めて少なくなる。これによっ
て、高速かつ低消費電力の高性能の一次元チャネル型Ｆ
ＥＴを実現することができる。また、このようにフォノ
ンの影響を抑えることができるので、この−次元チャネ
ル型ＦＥＴはより高温で動作が可能である。

１施尉工 第３図は本発明の実施例■を示す。この実施例■は、実
施例■と同様に本発明を一次元チャネル型ＦＥＴに適用
した実施例である。

第３図に示すように、この実施例■による一次元チャネ
ル型ＦＥＴにおいては、アンドープＧａＡｓ層２の表面
に三角形状の断面形状を有するストライプ状の凸部から
成るグレーティング７が形成されている。このグレーテ
ィング７の三角形状の断面形状を有する各凸部の辺の長
さは例えば１００Ｏ形成度であり、この凸部のピッチは
例えば２０００人程度形成る。そして、このグレーティ
ング７上にはその凸部を横切るようにして、−次元チャ
ネル部を構成する極微細線３が形成されている。

この結果、上述の実施例Ｉにおける極微細線３は半絶縁
性ＧａＡｓ基板１の表面に平行な面内で折れ曲がってい
るのに対して、この実施例■における極微細線３は半絶
縁性ＧａＡｓ基板１の表面に垂直な面内で折れ曲がった
構造となっている。この折れ曲がった極微細線３の各直
線部の区間長ｌや折れ曲がり角度θなどは実施例■と同
様とすることができる。

次に、上述のように構成されたこの実施例■による一次
元チャネル型ＦＥＴ０製造方法の一例について説明する
。

第４図に示すように、まず半絶縁性ＧａＡｓ基板１上に
ＭＢＥ法やＭＯＣＶＤ法によりアンドープＧａＡｓ層２
をエピタキシャル成長させた後、例えば次のような方法
でこのア・ンドープＧａＡｓ層２の表面にグレーティン
グ７を形成する。すなわち、まずアンドープＧａＡｓ層
２の上にフォトレジスト（図示せず）を塗布した後、こ
のフォトレジストをレーザービームを用いた光露光法で
あるホログラフィッ・り露光法により、形成すべきグレ
ーティング７と同一ヒツチでストライプ状に露光する。

この後、このフォトレジストを現像してストライプ状の
レジストパターンを形成する。そこで、次にこのレジス
トパターンをマスクとしてアンドープＧａＡｓ層２を例
えば異方性の強いエツチング液を用いてウェットエツチ
ングする。これによって、第４図に示すように、アンド
ープＧａＡｓ層２の表面にグレーティング７が形成され
る０次に、このグレーティング７上に例えばＭＢＥ法に
よりδビー１層４を形成した後、このδドープ層４上に
アンドープＧａＡｓを成長させてアンドープＧａＡｓ層
２を所定厚さとする。

次に、実施例Ｉと同様な方法でこのグレーティング７の
表面にＥＢＩＲから成る極微細幅のレジストパターン６
を形成する。この場合、このレジストパターン６は表面
の凹凸の振幅が大きいグレーティング７上に形成する必
要があるので、このレジストパターン６は、加速電圧に
もよるがその焦点深度が例えば１〜１０μｍ程度と光学
式の露光装置より約−桁大きいアウト・オン・レンズ型
ＳＥＭと同様な構成を有する電子ビーム照射装置を用い
て形成するのが好ましい、このような電子ビーム照射装
置を用いることによって、凹凸のあるグレーティング７
の表面にその凸部を横切るようにして極微細幅のレジス
トパターン６を容易に形成することができる。そこで、
次にこのレジストパターン６をマスクとしてアンドープ
ＧａＡｓ層２を例えばＲＩＥ法により所定深さだけ異方
性エツチングする。これによって、このグレーティング
７上に極微細線３が形成される。この後、実施例■と同
様にしてこの極微細線３の両端にそれぞれソース電極Ｓ
及びドレイン電極りを形成するとともに、これらのソー
ス電極Ｓ及びドレイン電極りの間にゲート電極Ｇを形成
する。これによって、目的とする一次元チャネル型ＦＥ
Ｔが第３図に示すように完成される。。

二の実施例■によれば、−次元チャネル部を構成する極
微細線３が実施例■と同様に１０００人程度０長さ毎に
折れ曲がった構造となっているので、実施例■と同様の
理由でこの極微細線３の内部でのフォノンによる電子の
散乱を効果的に抑えることができ、これによってフォノ
ンによる影響を抑えた高性能の一次元チャネル型ＦＥＴ
を実現することができる。

以上の実施例Ｉ、　　ＩＩは、本発明を一次元チャネル
型ＦＥＴに適用した実施例であるが、次に本発明をいわ
ゆるアハラノフ−ボーム（Ａｈａｒｏｎｏｖ−Ｂａｈ−
）効果を利用した量子干渉トランジ不夕（以下、ＡＢ効
果トランジスタと言う）に適用した実施例について説明
する。このＡＢ効果トランジスタは、多重チャネルを通
る電子波の干渉効果を利用してトランジスタ動作を行わ
せるものであり、量子干渉デバイスの一種である。

このＡＢ効果トランジスタに本発明を適用した実施例を
説明する前に、まず従来のＡＢ効果トランジスタについ
て説明する。

第９図及び第１０図は従来の面内型のＡＢ効果トランジ
スタの例を示す。第９図に示すＡＢ効果トランジスタに
おいては、例えばバルクドーピングまたは変調ドーピン
グ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　ｄｏｐｉｎｇ）された半導
体により多重チャネル１０１が形成されている。この多
重チャネル１０１は、ソース及びドレイン付近では一本
であるが、これらのソース及びドレイン間の途中では全
体としてリング状の形状を成す二本のチャネルに分かれ
ている。この場合、ソース側の一端（例えば、第９図中
左端）からこの多重チャネル１０１に入る電子波は上述
のリング状の部分で経路Ａを通る電子波と経路Ｂを通る
電子波とに分かれた後、ドレイン側で再び合流して一つ
の電子波になる。この合流の際に電子波同士の干渉が起
きる。そして、これらの多重チャネル１０１のリング状
部を貫くように磁場を印加し、この磁場によりこれらの
経路Ａ、Ｂを通る電子波の間の位相差を制御することに
よってトランジスタ動作を行わせる。一方、第１０図に
示すＡＢ効果トランジスタにおいては、ソース及びドレ
イン間の途中で多重チャネル１０１が全体として矩形を
成すこと及び経路Ａ、Ｂを通る電子波の間の位相差をこ
れらの多重チャネル１０１の外部に隣接して配置された
一対のゲート電極ＧＩＧｚ’間に印加する電圧により制
御する点が第９図に示すＡＢ効果トランジスタ′と異な
るが、動作原理は基本的には同一である。

次に、第１１図は従来の面垂直型あるいは縦型（深さ方
向型）のＡＢ効果トランジスタの例を示す（Ｔｅｃｈｎ
ｉｃａｌ　Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　ＩＥＤＭ　１９８６．
　ｐ、７６＋　１９８６）、第１１図に示すように、こ
のＡＢ効果トランジスタにおいては、変調ドーピングさ
れた半導体から成るダブル量子井戸により多重チャネル
１０１が形成されている。符号１０２は障壁層を示す。

多重チャネル１０１は、ソース及びドレイン間の途中で
この障壁層１０２の上下の二本のチャネルに分かれてい
る。この第１１図に示すＡＢ効果トランジスタも、第１
０図に示すＡＢ効果トランジスタと同様に、経路Ａを通
る電子波と経路Ｂを通る電子波との位相差を経路Ａの上
に形成されたゲート電極（図示せず）に印加するゲート
電圧により制御することによってトランジスタ動作を行
わせる。

以上の前提のもとに、本発明をＡＢ効果トランジスタに
適用した実施例について以下に説明する。

１隻ＩＬ 第５図は本発明の実施例■を示す、この実施例■は、本
発明を第９図に示すような構成のＡＢ効果トランジスタ
に通用した実施例である。

第５図に示すように、この実施例■によるＡＢ効果トラ
ンジスタにおいては、第９図に示すと同様な構成の面内
型のＡＢ効果トランジスタにおいて、例えば各直線部の
区間長が１ｏｏｏ人程度となるように周期的に折れ曲が
り、全体としてリング状の形状を有する極微細線３によ
り一次元の多重チャネルが形成されている。

この実施例■によるＡＢ効果トランジスタの製造方法は
、第５図に示す極微細線３とほぼ同一形状のＥＢＩＲか
ら成るレジストパターン（図示せず）をマスクとしてア
ンドープＧａＡｓ層２をエッチソゲすることにより極微
細線３を形成することを除いて、実施例Ｉの一次元チャ
ネル型ＦＥＴの製造方法と同様である。

この実施例■によれば、周期的に折れ曲がった極微細線
３により多重チャネルが形成されているので、実施例■
、■と同様に、この極微細線３の内部でのフォノンによ
る電子波の散乱を抑えることができ、従って高温でもフ
ォノンの影響を受けにくくなる。これによって、この極
微細線３から成る多重チャネルでの電子波の可干渉距離
は高温でも長く、従って可干渉性は高温まで保たれるの
で、より高温でこのＡＢ効果トランジスタを動作させる
ことができる。

皇旌五■ 第６図は本発明の実施例■を示す。この実施例■は、本
発明を第１Ｏ図に示すような構成のＡＢ効果トランジス
タに適用した実施例である。

第６図に示すように、この実施例■によるＡＢ効果トラ
ンジスタにおいては、第１０図に示すと同様な構成の面
内型のＡＢ効果トランジスタにおいて、例えば各直線部
の区間長が１０００人程度０なるように周期的に折れ曲
がり、全体として矩形を成す極微細線３により多重チャ
ネルが形成されている。この多重チャネルを形成する極
微細線３の外部には、これらの極微細線３に隣接して一
対のゲート電極Ｇ＋　、Ｇｔが形成されている。この場
合、これらのゲート電極Ｇ＋　、Ｇｚは、くし状の形状
を有する。これらのゲート電極ｃ、、ＧｔＯ間には電圧
が印加されるが、通常は、これらのゲート電極ＧＩ、Ｇ
ｔのうちの一方（例えば、ゲート電極ａｔ　）を接地電
位（−〇）とし、他方（例えば、ゲート電極Ｇｌ　）に
電位■を印加することが多い。

上述のように構成されたこの実施例■によるＡＢ効果ト
ランジスタの製造方法は実施例■と同様であるので、説
明を省略する。

以上のように、この実施例■によれば、多重チャネルを
構成する極微細線３が１０００人程度０な隔で周期的に
折れ曲がった構造となっているので、実施例■と同様に
、より高温で動作が可能な高性能のＡＢ効果トランジス
タを実現することができる。

ス星１ 第７図及び第８図は本発明の実施例Ｖを示す。

この実施例Ｖは、本発明を第１１図に示すような構成の
ＡＢ効果トランジスタに適用した実施例である。

第７図及び第８図に示すように、この実施例ＶによるＡ
Ｂ効果トランジスタにおいては、第１１図に示すと同様
な構成の縦型のＡＢ効果トランジスタにおいて、例えば
１０００人程度０な隔で折れ曲がった構造を有し、かつ
ソース電極Ｓ及びドレイン電極り間に接続された二本の
極微細線３により多重チャネルが形成されている。

この実施例■によるＡＢ効果トランジスタを製造するに
は、例えば半絶縁性ＧａＡｓ基板ｌ上にアンドープＧａ
Ａｓ層２をエピタキシャル成長させる途中で二層のδド
ープ層４を形成する。次に、実施例■と同様な方法でア
ンドープＧａＡｓ層２を基板表面と垂直な方向に異方性
エツチングして、このアンドープＧａＡｓ層２を極微細
幅にパターンニングする。

この後、ソース電極Ｓ及びドレイン電極り並びにゲート
電極Ｇを形成して、目的とするＡＢ効果トランジスタを
完成させる。

以上のように、この実施例■によれば、各直線部の区間
長が１０００人程度０なるように周期的に折れ曲がった
二本の極微細線３により多重チャネルが形成されている
ので、この多重チャネル内でのフォノンの影響を抑える
ことができる。これによって、より高温で動作が可能な
ＡＢ効果トランジスタを実現することができる。

以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本発
明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明
の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、上述の五つの実施例における極微細線３の折れ
曲がり回数は任意に選ぶことが可能であり、場合によっ
ては折れ曲がり回数を一回とすることも可能である。ま
た、極微細ｔｌ！３Ｉ３の各折れ曲がり部の間の部分は
必ずしも上述の五つの実施例のように直線状とする必要
はなく、任意の形状とすることが可能である。さらに、
上述の五つの実施例においては、δドープ層４の所に形
成される２ＤＥＧをチャネルとして用いているが、例え
ばｎ型へ１ＧａＡｓ　／　ＧａＡｓヘテロ界面のＧａＡ
ｓ側に形成される２ＤＥＣをチャネルとして用いること
も可能である。

また、上述の五つの実施例においては、半導体材料とし
てＧａＡｓを用いているが、ＧａＡｓ以外の各種の半導
体材料を用いることが可能であることは言うまでもない
。さらに、本発明は、−次元チャネル型ＦＥＴやＡＢ効
果トランジスタ以外の各種の半導体装置に適用すること
が可能である。また、上述の五つの実施例の半導体装置
は電子をキャリアとして用いたものであるが、正孔をキ
ャリアとして用いた半導体装置にも本発明を適用するこ
とが可能であることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明は、以上述べたように構成されているので、次の
ような効果がある。

請求項１．２の半導体装置によれば、フォノンによる影
響を抑えた高性能の一次元チャネル型半導体装置を実現
することができる。

請求項３の半導体装置によれば、より高温で動作が可能
な一次元チャネル型の量子干渉半導体装置を実現するこ
とができる。

請求項４．５の半導体装置の製造方法によれば、フォノ
ンによる影響を抑えた高性能の一次元チャネル型半導体
装置を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例■による一次元チャネル型ＦＥ
Ｔを示す斜視図、第２図は第１図に示す一次元チャネル
型ＦＥＴの製造方法を説明するための斜視図、第３図は
本発明の実施例■による一次元チャネル型ＦＥＴを示す
斜視図、第４図は第３図に示す一次元チャネル型ＦＥＴ
の製造方法を説明するための斜視図、第５図は本発明の
実施例■によるＡＢ効果トランジスタを示す平面図、第
６図は本発明の実施例■によるＡＢ効果トランジスタを
示す平面図、第７図は本発明の実施例ＶによるＡＢ効果
トランジスタを示す平面図、第８図は第１図の■−■線
に沿っての断面図、第９図及び第１０図はそれぞれ従来
のＡＢ効果トランジスタを示す平面図、第１１図は従来
のＡＢ効果トランジスタの他の例を示す断面図である。 図面における主要な符号の説明 １：半絶縁性ＧａＡｓ基板、　２：アンドープＧａＡｓ
層、　　３：極微細線、　　４：δドープ層、　　５：
電子ビーム、　６：レジストパターン、　７：グレーテ
ィング、　　Ｓ：ソース電極、　　Ｄニドレイン電極、
　Ｇ：ゲート電極。 代理人　　　弁理士　杉　浦　正　知 ７γレー負ツク′ 実絶命１■ 第３図 −ｆ元チダネ／ＬｉＦＥＴの璽造あ汰 第４図 実鐙修１■ 第５図 実施例■ 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ソース及びドレイン間に非直線的な細線から成るチ
   ャネル部が設けられていることを特徴とする半導体装置
   。 ２、上記細線にフォノンが閉じ込められることを特徴と
   する請求項１記載の半導体装置。 ３、上記ソース及び上記ドレイン間に上記細線が複数本
   設けられ、これらの複数本の細線のそれぞれを通る電子
   波の位相を制御することによりこれらの電子波の干渉を
   起こさせるようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   半導体装置。 ４、ソース及びドレイン間に非直線的な細線から成るチ
   ャネル部が設けられている半導体装置の製造方法におい
   て、 半導体基体をグレーティング状に加工する工程と、 上記グレーティング状に加工された半導体基体上に上記
   細線を形成する工程とを具備することを特徴とする半導
   体装置の製造方法。 ５、ストライプ状のマスクを光干渉法により上記半導体
   基体上に形成し、 上記マスクを用いて上記半導体基体をエッチングするこ
   とにより上記半導体基体をグレーティング状に加工する
   ことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法
   。 ６、ガス状の原料を含む雰囲気中で上記半導体基体に荷
   電粒子ビームを選択的に照射することにより上記原料か
   ら上記半導体基体上に生成される物質から成るレジスト
   パターンを形成し、このレジストパターンをマスクとし
   て上記半導体基体をエッチングすることにより上記細線
   を形成するようにしたことを特徴とする請求項４または
   ５記載の半導体装置の製造方法。