JPH03209774A - 半導体素子 - 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】 本発明は、半導体基板と、不純物の導入された不純物導
入半導体領域とを有し、その不純物導入半導体領域から
半導体基板側にまたはその逆に少数キャリアを注入させ
ることによって、半導体基板側から不純物導入半導体領
域側にまたはその逆に多数キャリアを流すことによって
、または不純物導入半導体領域側から上記半導体基板側
に拡がる空乏層を伸ばしまたはこれから縮めることによ
って所期の機能がｎられる半導体素子、半導体基板とシ
ョットキ電極とを有し、ショットキ電極から半導体基板
側にまたはその逆に多数キャリアをＲ−ｊことによって
、またはショットキ電極側から半導体基板側に拡がる空
乏層を伸ばしまたはこれから縮めることによって所期の
機能が得られる半導体素子に関する。

従来、半導体基板と、不純物導入子導体領域とを有し、
不純物導入半導体領域側から半導体基板側にまたはその
逆に少数キｔ＃リアが注入されることによって、所期の
機能が得られる半導体素子においては、第１図に示すよ
うに、Ｐ（またはＮ）型の半導体基板１内に、Ｎ乃至Ｎ
＋　（またはＰ乃至Ｐ”　）型の不純物導入半導体領域
４域２が、Ｎ（またはＰ）型の不純物導入によって形成
され、その不純物導入半導体領域２上に電極３がオーミ
ックに付されている構成を有するのを普通としている。

第１図に示す、このような構成を有する半導体素子は、
半導体基板１をコレクタ電極緘、不純物導入半導体領域
２をベース領域、電極３をベース電極としているバイポ
ーラトランジスタ、または半導体基板１をベース領域、
不純物導入領域２をエミッタ領域、電極３をエミッタ電
極としているバイポーラトランジスタにみられる。

ところで、このような半導体素子の場合、不純物導入半
導体領域２が、半導体基板１内への不純物導入によって
形成されているので、そのように不純物を導入する必要
があり、そしてそれが容易であるとは言えないとともに
、不純物導入半導体領域２が、半導体基板１内に拡がっ
て形成されるため、半導体素子を高密度に集積化して形
成するのが困難である、という欠点を有する。

また、従来、半導体基板と、不純物導入￥導体領域とを
有し、半導体基板側から不純物導入半導体領域側にまた
はその逆に多数キャリアを流すことによって、所期の特
性が得られる半導体素子においては、第２図に示すよう
に、Ｐ（またはＮ）型の半導体基板１１内に、Ｐ◆（ま
たはＮ”）型の不純物導入半導体領域１２が、Ｐ（また
はＮ）型の不純物の導入によって形成され、ぞの不純物
導入半導体領域１２に電極１３がオーミックに付されて
いる構成を有するのを普通としている。

第２図に示す、このような構成を有する半導体素子は、
半導体基板１１をコレクタ領域、不純物導入半導体領域
１２をコレクタ電極用領域、電極１３をコレクタ電極と
しているバイポーラトランジスタ、または、半導体基板
１１をベース領域、不純物導入半導体領域１２をベース
電極用領域、電極１３をベース電極としているバイポー
ラトランジスタ、もしくは、半導体基板１１をエミッタ
領域、不純物導入領域１２をエミッタ電極用領域、電極
１３をベース電極としているバイポーラトランジスタに
みられる。

このような半導体素子の場合も、第１図に示す半導体素
子の場合と同様に、不純物導入半導体領域１２が、半導
体基板１１内への不純物導入によって形成されているの
で、第１図の半導体素子の場合と同様の欠点を何する。

さらに、従来、半導体基板と、不純物導入半導体領域と
を有し、不純物導入半導体領域側から半導体基板側に拡
がる空乏層を伸ばし、またはこれから縮めることによっ
て、所期の機能が得られる！Ｉ！導体素子においては、
第３図に示すように、Ｐ（またはＮ）型の半導体基板２
１内に、Ｎ乃至Ｎ”　　（またはＰ７’７￥Ｐ”　）型
の不純物導入￥導体領域２２が、Ｎ（またはＰ）型の不
純物の導入によって形成され、その不純物η人半導体領
域２２に電極２３がオーミックに付されている構成を有
するのを普通としている。

第３図に示す、このような構成を有する半導体素子は、
半導体基板２１をチｉｐンネル領域、不純物導入半導体
領域２２をゲート、電極２３をゲート電極とし、半導体
基板２１及び不純物導入半導体領域２２間のＰＮ乃至Ｐ
Ｎ”　　（またはＮＰ乃至ＮＰ”）接合２４から、空乏
層２５を半導体基板２１内に伸ばしまたはこれから縮め
ることができる、接合形電界効果トランジスタにみられ
る。

このような半導体素子の場合も、第１図及び第２図で上
述した半導体素子の場合と同様に、不純物導入半導体領
域２２が、半導体基板２１内への不純物導入によって形
成されているので、第１図及び第２図の場合と同様の欠
点を有する。

よって本発明は、上述した欠点のない、新規な半導体素
子を提案せんとするもので、以下述べるところから、明
らかとなるであろう１本発明による半導体素子は、これ
を、半導体基板と、不純物尋人半導体領域とを有し、不
純物導入半導体領域側から半導体基板側にまたはその逆
に少数キレリアが注入されることによって、所望の機能
が得られる半導体素子に適用した場合、第４図に示すよ
うに、Ｐ（またはＮ）望の半導体基板４１の主面４２上
に、Ｎ乃至Ｎ＋　（またはＰ乃至Ｐ＋）型の多枯品乃至
非晶質半導体層でなる不純物導入半導体領域４３が形成
され、イの不純物導入半導体領域４３上に電極４４がオ
ーミックに付されている構成を有し、半導体基板４１内
に不純物導入半導体領域が形成されていない。

このような構成を有する本発明による半導体素子は、不
純物尋人半導体領域４３側から半導体基板４１側に、ま
たはその逆に少数キ１？リアを注入さＵることができる
ことが明らかであるので、第１図で上述した従来の半導
体素子と同様の機能を得ることができる。

しかしながら、第４図に示す本発明による半導体素子に
よれば、不純物導入半導体領域側から半導体ｕ板側に、
またはその逆に少数キャリアが注入されるＩｌＮ能が、
半導体基板側に不純物導入半導体領域を不純物の導入に
よって形成することなしに得られるので、第１図で上述
した従来の半導体素子の欠点を有しない。

また、第４図に示す本発明による半導体素子の場合、そ
の不純物導入半導体領域４３を電子１１度が５　Ｘ　１
０’　ａｔｏｍ／ｃｍ″以上ｒｍ６非晶質シリコン層と
すれば、その不純物導入半導体領域４３が、それを単結
晶シリコン層とする場合に比し高い（０，１５０Ｖ程度
）エネルＹバンドギャップ（１，２５ｅＶ程度）を有す
るので、不純物尋人４′導体領域４３側から、半導体基
板４１側にまたはその逆に注入される少数キャリアの注
入効率を、不純物導入半導体領域４３を単結晶シリコン
と覆る場合に比し向上させることができる。

また、本発明による半導体素子は、これを、半導体基板
と、不純物導入半導体領域とを有し、半導体基板側から
不純物導入半導体ｆ！４域側にまたはその逆に多数＝Ｉ
：　ｔｙクリア流すことによって、所期の機能が得られ
る半導体素子に適用した場合、第５図に示すように、不
純物導入半導体領域が、Ｐ（またはＮ）型の半導体基板
５１の土面５２上に形成された、多数キャリアの流通に
妨害にならない障壁高さを有するショットキ電極５３に
代えられている構成を有し、半導体基板５１内に不純物
導入半導体領域がＸ純物の導入によって形成されていな
い。

この場合、ショットキ電極５３は半金属的非晶質半導体
でなり、半導体基板５１がシリコンでムり且つＰ型であ
る場合、バンドギャップを有しない半金属的な非晶質シ
リコンでなるものとし得る。

なお、このようなバンドギャップを有しない半金属的な
非晶質シリコンでなるショットキ電極５３は、シラン（
Ｓｉ　Ｈ４）ガスと、ジボラン（８２Ｈｌ　）ガスと、
ゲルマン（ＧｅＨ４）ガスとを、原料ガスとして、半導
体基板５１を配している反応炉内に、キャリアとしての
ヘリウムに乗せて流し、そして反応炉内を約５００℃の
温度に加熱して、原料ガスを熱分解させるようにしたＣ
ＶＤ法を含む工程をとることによって、形成することが
できる。ただし、この場合、シランガスと、ジボランガ
スとの流量化を５Ｘ１０″を以上にする。

なお、このような方法によって、バンドギャップを有し
ない半金属的な非晶質シリコンでなるショットキ電極５
３を形成する場合、そのシ４ツトキ電極５３を、シラン
ガスと、ジポランガスと、ゲルマンガスとの間の流ａ比
を調整することによって、第６図に示すように、所望の
Ｒ１高さ（φ　（ｅＶ））をイｉするものとして形成す
ることができる。

第５図に示すような構成を右する本発明による半導体素
子は、半導体基板５１側から、ショットキ電ＮＡ３３側
に、またはその逆に多数キルリアを流すことができるこ
とは明らかである。

そして、この場合、半導体基板５１内に不純物の導入に
よって形成された不純物導入半導体領域を右していない
ので、第２図で上述した従来の半導体素子と同様の欠点
を右しない。

さらに、本発明による半導体素子は、これを、半導体基
板と、不純物導入半導体領域とを有し、半導体基板側か
ら不純物導入半導体領域側に、またはその逆に多数キャ
リアを流すことによって、所期の機能が嵜られる半導体
素子に適用した場合、第７図に示すように、Ｐ〈または
Ｎ）型の半導体基板６１の主面６２上に、Ｐ”　　（ま
たはＮ”）型の多結晶乃至非晶質半導体層でなる不純物
導入半導体領域６３が形成され、その不純物導入半導体
領域６３上に、電極６４がオーミックに付されている構
成を有し、半導体基板６１内に不純物導入半導体領域が
形成されていない。

このような構成を有する本発明による半導体素子は、第
２図で上述した従来の半導体素子と同様の機関を得るこ
とができる。

しかしながら、このような機能が、半導体基板内に不純
物導入半導体領域を不純物の導入によって形成すること
なしに待られるので、第２図で上述した従来の半導体素
子の欠点を有しない。

また、本発明による半導体素子は、これを、不純物導入
半導体領域側から￥導体基板側に拡がる空乏層を伸ばし
、またはこれから縮めることによって、所期の機能が得
られるず導体素子に適用する場合、第８図に示すように
、不純物導入半導体領域が、Ｐ（またはＮ）型の半導体
基板７１の１面７２上に形成されている、ショット４電
極７３に代えられている構成を有し、半導体基板７１内
に不純物導入半導体領域が形成されていない。

この場合、シ」ットキ電極７３としては、金属でなるも
のとし得る外、ＳｎＯ＋　とＩｎＯ＋とを主体としたネ
リガラスでなるもの、非晶質ｓ＋−［３合金でなるもの
、非晶質ｓ＋　−［３−Ｇｅ合金でなるものなどとし得
る。

このような構成を右する本発明による崖導体素了は、シ
ョットキ電極７３と半導体基板７１との間のシコットキ
接合７４から、半導体基板７１１１に空乏ＪＩ７５を伸
ばし、またこれから縮めることができることは明らかで
ある。

そして、この場合、半導体基板７１内に不純物導入半導
体領域を形成していないので、第３図で上述した欠点を
有しない。

次に、本発明による半導体素子の適用された、バイポー
ラトランジスタ機能が得られる半導体素子を述べよう。

第９図は、本発明による半導体素子の適用された、バイ
ポーラトランジスタ機能が得られる半導体素子の一例を
示し、次に述べる構成を有する。

すなわち、例えばＮ型の半導体基板８１の主面８２上に
、Ｎ＋型の多結晶乃至非晶質半導体でなる不純物導入半
導体領域８３がアイランド状に形成されている。

一方、多結晶乃至非晶質半導体層８１上に、金属電極８
４がオーミックに付されている。

また、半導体基板１の主面８１上に、多結晶乃至非晶質
半導体領域８３を取囲むように、ショットキ電極８５が
、半導体基板１との間にシコットキ接合８７を形成する
ように付されている。

以上が、本発明による半導体素子の適用された、バイポ
ーラトランジスタ機能が得られる半導体素子の一例構成
である。

このような構成によれば、半導体基板８１及びショット
キ電極８５間にバイアス電Ｐを印加ざ、ぜでいない状態
で、ショットキ接合８７から半導体基板８１内に多結晶
乃至非晶質半導体図８４下の領域まで空乏［１８６が拡
がっている構成とすることができる。

そして、このように構成すれば、半導体基板８１内に拡
がっている空乏層８６の多結晶乃至Ａ品質半導体！Ｐ３
８３下の領域が、等価的に、Ｐ型？１テη体領域として
作用する。

このため、半導体基板８１をコレクタ領域、シＥビア　
ｔ−４電極８５をベース電極、多結晶乃至非晶質半導体
層８３をエミッタＩＩＩＪｌｔとしたバイポーラＩ・ラ
ンジスタとしてｔＩＡ能する。

次に本発明による半導体素子を、接合形電界効果トラン
ジスタと等価な機能が得られる半導体素子に適用した場
合の一例を述べよう。

第１０図は、本発明による半導体素子の適用された、接
合形電界効果トランジスタと等価なＦＲ能が得られる半
導体素子の一例を示し、次に述べる構成を有する。

第１０図において、第９図との対応部分には同一符号を
付し、訂ｍ説明を省略する。

第１０図に示す本発明による半導体素子の適用された、
接合形電界効果トランジスタと等価なＩｌ能が得られる
半導体素子は、見掛上、第９図に示すと同様の構成を有
するが、空乏層８６が多結晶乃至非晶質半導体層８３下
の領域の全域に亘って拡がっていない構成を有する。

以上が、本発明による半導体素子の適用された、接合形
電界効果トランジスタと等価な機ｌが得られる半導体素
子の構成である。

このような構成を右する半導体素子によれば、半導体基
板８１をドレイン領域、シ〕ットキを極８５をゲート電
極、多結晶乃至非晶質半導体層８３をソース領域とした
接合形電界効果トランジスタと等価な機能が得られる。

なお、上述においては、本発明による半導体素子の具体
例として２つの例を述べたに沼より、例えば半導体基板
として、第１１図に示すように、多結晶乃至非晶質１半
導体（例えばシリコン）でなる基板９１内に、その酸化
膜でなる絶縁層９２を介して多結晶乃至非晶質１導体Ａ
ｔ１ａ９３を形成し、その多結晶乃至非晶質半導体領域
９３を上述した半導体基板として、上述した機能が１ｑ
られる半導体素子を構成することもでき、その他、本発
明の精神を脱することなしに、種々の変型、変更をなし
得るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、従来の半導体素子の要部を示ず路線
的断面図である。 第４図は、本発明による半導体素子の一例の要部を示す
路線的断面図である。 第５図は、本発明による半導体素子の他の例の要部を示
す路線的断面図である。 第６図は、第５図に示１本発明による半導体素子のシコ
ットキ電極の説明に供する図である。 第７図及び第８図は、てれでれ本発明による半導体素子
のさらに他の例の要部を示す路線的な断面図である。 第９図及び第１０図は、それぞれ本発明による半導体素
子の具体例を示す路線的な断面図である。 第１１図は、本発明による半導体素子に使用し得る半導
体基板を示１′路線的な断面図である。 ４１．５１．６１．７１・・・半導体基板４３．６３・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・不純物導入
半導体領域

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板と、不純物の導入された不純物導入半導
   体領域とを有し、上記不純物導入半導体領域から上記半
   導体基板側にまたはその逆に少数キャリアを注入させる
   ことによって、上記半導体基板側から上記不純物導入半
   導体領域側によたはその逆に多数キャリアを流すことに
   よって、または上記不純物導入半導体領域側から上記半
   導体基板側に拡がる空乏層を伸ばしまたはこれから縮め
   ることによつて所期の機能が得られる半導体素子におい
   て、上記不純物導入半導体領域が、上記半導体 基板上に形成され、上記半導体基板内に形成されていな
   いことを特徴とする半導体素子。 ２、半導体基板と、不純物の導入された不純物導入半導
   体領域とを有し、上記半導体基板側から上記不純物導入
   半導体領域側にまたはその逆に多数キャリアを流すこと
   によって、または上記不純物導入半導体領域側から上記
   半導体基板側に拡がる空乏層を伸ばしまたはこれから縮
   めることによつて所期の機能が得られる半導体素子にお
   いて、 上記不純物導入半導体領域が、ショットキ 電極に代えられ、上記半導体基板から上記ショットキ電
   極側にまたはその逆に多数キャリアを流すことによって
   、または上記ショットキ電極側から上記半導体基板側に
   拡がる空乏層を伸ばしまたはこれから縮めることによっ
   て所期の機能が得られることを特徴とする半導体素子。