FR2681475A1 - Dispositif a semiconducteurs comportant plusieurs electrodes de grille et procede de fabrication. - Google Patents
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Abstract
Un dispositif à semiconducteurs comprend un substrat dans lequel est produit un gaz d'électrons bidimensionnel (8), des électrodes de source et de drain sur le substrat, et une électrode de grille comprenant un ensemble d'électrodes de grille inférieures (1) et une électrode de grille supérieure (2). Lorsqu'une tension de polarisation est appliquée à l'électrode de grille, une couche de désertion dans le substrat s'étend au-dessous des électrodes de grille inférieures (1), et le gaz d'électrons bidimensionnel (8) est concentré au-dessous des régions dans lesquelles les électrodes de grille inférieures sont absentes, provoquant ainsi la formation d'un gaz d'électrons quasi-unidimensionnel. On obtient ainsi un dispositif utilisant à titre de canal le gaz d'électrons quasi-unidimensionnel, dans lequel la capacité parasite n'augmente pas.
Description
DISPOSITIF A SEMICONDUCTEURS COMPORTANT
PLUSIEURS ELECTRODDDES DE GRILLE ET
PROCEDE DE FABRICATION
La présente invention concerne un dispositif à semiconducteurs utilisant une conduction quasi-unidimen-
sionnelle des électrons, ainsi qu'un procédé de fabrica-
tion d'un tel dispositif à semiconducteurs.
Il a été proposé divers dispositifs à semicon-
ducteurs rapides qui utilisent un gaz d'électrons bidimen-
sionnel ou un gaz de trous positifs bidimensionnel, qui est produit dans une hétéro-interface, à titre de couche
de canal A une température basse, la mobilité des élec-
trons dans le gaz d'électrons bidimensionnel est beaucoup
plus élevée que dans un gaz d'électrons tridimensionnel.
Lorsqu'un tel gaz d'électrons bidimensionnel est confiné
dans l'espace pour diminuer le degré de liberté du mouve-
ment des électrons, on obtient un gaz d'électrons quasi-
unidimensionnel, et on a développé des dispositifs à
semiconducteurs utilisant le gaz d'électrons quasi-unidi-
mensionnel à titre de couche de canal Dans le gaz d'élec-
trons quasi-unidimensionnel, des électrons se déplacent dans une direction, et les facteurs de diffusion des électrons (en particulier en ce qui concerne la diffusion
par phonons) diminuent en comparaison avec le gaz d'élec-
trons bidimensionnel, ce qui fait que la mobilité augmente encore davantage, conduisant ainsi à un dispositif à
semiconducteurs qui fonctionne à une vitesse plus élevée.
La figure 5 est une vue en perspective montrant
une coupe d'un transistor rapide de l'art antérieur utili-
sant le gaz d'électrons quasi-unidimensionnel Sur la
figure 5, une couche d'Al Ga As intrinsèque (que l'on appel-
le ci-après une couche de type i) 22, mesurant approxima- tivement 100 nm d'épaisseur, une couche de Ga As de type i 23, mesurant approximativement 10 nm d'épaisseur, et une couche d'Al Ga As de type N 24, mesurant approximativement nm d'épaisseur, et ayant une concentration en impuretés
18 -3
de 1,5 x 10 cm, sont successivement disposées sur un substrat en Ga As semi-isolant 21 Des électrodes de source et de drain 25, consistant par exemple en Au Ge/Ni/Au, sont disposées l'une à côté de l'autre, avec un intervalle déterminé entre elles, sur la couche d'Al Ga As de type n 24 Des couches d'alliage 29 au-dessous des électrodes de source et de drain 25 s'étendent jusqu'au substrat 21, et les électrodes de source et de drain 25 forment des contacts ohmiques avec les couches de semiconducteurs 22 à 24 Une pellicule d'isolation inter-couche 26, consistant par exemple en oxynitrure de silicium (Si ON), est disposée sur la couche d'Al Ga As de type N 24 aux endroits auxquels
les électrodes de source et de drain ne sont pas formées.
Une ouverture 27 pénètre dans une partie de la couche
isolante 26 entre les électrodes de source et de drain 25.
Une électrode de grille 28, en aluminium ou un matériau semblable, est connectée au substrat 21 et aux couches de
semiconducteurs 22 à 24 qui sont mises à nu dans l'ouver-
ture 27.
La couche d'Al Ga As de type i 22, la couche de Ga As de type i 23 et la couche d'Al Ga As de type N 24, qui sont mises à nu dans l'ouverture 27, c'est-à-dire qui sont connectées à l'électrode de grille 28, sont séparées en un ensemble de bandes s'étendant parallèlement les unes aux autres dans une direction reliant les électrodes de source
et de drain 25.
Les figures 6 (a) et 6 (b) sont des coupes selon une ligne VI-VI de la figure 5 Dans ces figures, des références numériques identiques à celles de la figure 5 désignent des éléments identiques ou correspondants La couche d'Al Ga As de type i, la couche de Ga As de type i et la couche d'Al Ga As de type N sont séparées par des sillons 30, ce qui donne un ensemble de bandes fines 40 comprenant chacune une couche d'Al Ga As de type i 42, une couche de Ga As de type i 43 et une couche d'Al Ga As de type N 44 Un intervalle p entre les bandes 40 adjacentes mesure environ 200 nm L'électrode de grille 28 remplit les sillons 30 et vient en contact avec les surfaces
latérales de chaque bande 40.
On va maintenant décrire le fonctionnement.
Lorsque aucune tension de polarisation n'est appliquée à l'électrode de grille 28, des électrons sont transférés à partir de la couche d'Al Ga As de type N 44 et ils sont emmagasinés dans la couche de Ga As de type i 43, ce qui produit un gaz d'électrons bidimensionnel 45, comme représenté sur la figure 6 (a) Lorsqu'une tension de polarisation négative est appliquée à l'électrode de grille 28, une couche de désertion dans la couche de Ga As de type i 43 s'étend, et le gaz d'électrons bidimensionnel est concentré au centre de la couche de Ga As de type i 43,
comme représenté sur la figure 6 (b) Ainsi, le gaz d'élec-
trons bidimensionnel perd le degré de liberté dans une direction perpendiculaire à l'axe de la bande, ce qui donne un gaz d'électrons quasi-unidimensionnel 50 Dans cet état, un courant qui circule entre les électrodes de source et de drain est acheminé par le gaz d'électrons unidimensionnel La concentration du gaz d'électrons quasi- unidimensionnel 50 est commandée par la tension de polarisation qui est appliquée à l'électrode de grille 28, de façon à commander le courant qui circule entre les électrodes de source et de drain (IDS) Du fait que le gaz d'électrons quasi-unidimensionnel remplit la fonction d'un porteur de courant, la mobilité des électrons dans le gaz d'électrons quasi-unidimensionnel est plus élevée que dans le gaz d'électrons bidimensionnel, grâce à quoi on obtient un transistor à effet de champ rapide à cause de la trans- conductance (gm) élevée De plus, le gaz d'électrons quasi-unidimensionnel présente des facteurs de diffusion d'électrons qui sont inférieurs à ceux du gaz d'électrons bidimensionnel, ce qui conduit à un transistor à effet de
champ à faible bruit.
Dans le transistor rapide de l'art antérieur qui présente la structure décrite ci-dessus, du fait que
l'électrode de grille 28 vient en contact avec les surfa-
ces latérales des bandes 40, la capacité de grille augmen-
te, ce qui dégrade la propriété de rapidité du dispositif.
De plus, l'électrode de grille 28 doit être formée le long des bandes 40 ayant chacune une hauteur d'environ 200 nm, mais il est difficile de définir un motif fin sur une surface aussi inégale Il est donc difficile de former une
électrode de grille fine.
Un but de la présente invention est de procurer un dispositif à semiconducteurs qui comporte une électrode de grille fine, qui réduit la capacité parasite et qui
utilise à titre de canal un gaz d'électrons quasi-unidi-
mensionnel.
Un autre but de la présente invention est de procurer un procédé pour fabriquer un tel dispositif à semiconducteurs.
Selon un premier aspect de la présente inven-
tion, un dispositif à semiconducteurs comprend un substrat dans lequel est formé un gaz d'électrons bidimensionnel, des électrodes de source et de drain disposées l'une à côté de l'autre sur le substrat, et une électrode de grille, comprenant un ensemble d'électrodes de grille inférieures et une électrode de grille supérieure Les électrodes de grille inférieures sont disposées à des intervalles déterminés dans une direction perpendiculaire à une direction reliant les électrodes de source et de drain, et elles ne sont connectées au substrat qu'au niveau de leurs surfaces inférieures L'électrode de grille supérieure est disposée sur les électrodes de grille inférieures et elle connecte électriquement les
électrodes de grille inférieures les unes aux autres.
Lorsqu'une tension de polarisation est appliquée à l'élec-
trode de grille, une couche de désertion dans le substrat s'étend audessous des électrodes de grille inférieures,
et le gaz d'électrons bidimensionnel est concentré au-
dessous des régions dans lesquelles les électrodes de grille inférieures sont absentes, ce qui crée un gaz d'électrons quasi-unidimensionnel On obtient donc un dispositif à semiconducteurs utilisant à titre de canal le gaz d'électrons quasi-unidimensionnel, dans lequel la
capacité parasite n'augmente pas.
Selon un second aspect de la présente invention,
dans un procédé de fabrication d'un dispositif à semicon-
ducteurs, on forme des électrodes de source et de drain disposées l'une à côté de l'autre avec un intervalle déterminé, sur un substrat dans lequel est formé un gaz d'électrons bidimensionnel, on applique une première matière de réserve sur la totalité de la surface de la tranche et on applique une seconde matière de réserve sur la première matière de réserve, on forme une première ouverture ayant la forme d'une bande à travers la seconde matière de réserve, entre les électrodes de source et de drain, et on forme un ensemble de secondes ouvertures dans la première matière de réserve qui est mise à nu dans la première ouverture La première ouverture a une largeur
déterminée et elle s'étend dans une direction perpendicu-
laire à une direction reliant les électrodes de source et de drain, et les secondes ouvertures sont plus étroites que la première ouverture et elles disposées avec des intervalles déterminés dans une direction longitudinale de la première ouverture Ensuite, on dépose un métal de grille sur la totalité de la surface de la tranche et on enlève des parties inutiles de ce métal, ainsi que les première et seconde matières de réserve, par une opération de décollement, ce qui donne une électrode de grille On obtient ainsi un dispositif à semiconducteurs utilisant à titre de canal un gaz d'électrons quasi-unidimensionnel très efficace, dans lequel la capacité parasite n'augmente
pas En outre, on peut former aisément une grille fine.
D'autres caractéristiques et avantages de l'in-
vention ressortiront mieux de la description détaillée qui
suit d'un mode de réalisation, donné à titre non limita-
tif La suite de la description se réfère aux dessins
annexés dans lesquels: Les figures 1 (a) et 1 (b) sont des schémas montrant un dispositif à semiconducteurs conforme à un
mode de réalisation de la présente invention, dans les-
quels la figure 1 (a) est une vue en plan et la figure 1 (b) est une coupe selon une ligne A-A' de la figure 1 (a); Les figures 2 (a)-2 (c) sont des coupes destinées
à l'explication du fonctionnement du dispositif à semi-
conducteurs qui est représenté sur les figures 1 (a) et 1 (b);
Les figures 3 (a)-3 (g) sont des coupes qui illus-
trent un procédé de fabrication du dispositif à semicon-
ducteurs qui est représenté sur les figures 1 (a) et 1 (b); La figure 4 est une vue en plan d'une tranche après une opération de définition d'un motif dans une matière de réserve, dans le procédé de fabrication du dispositif à semiconducteurs qui est représenté sur les figures 3 (a)- 3 (g);
La figure 5 est une représentation en perspec-
tive, avec une partie en coupe, montrant un dispositif à semiconducteurs de l'art antérieur qui utilise à titre de canal un gaz d'électrons quasiunidimensionnel; et Les figures 6 (a) et 6 (b) sont des coupes selon une ligne VI-VI de la figure 5 qui sont destinées à l'explication du fonctionnement du dispositif à semicon-
ducteurs de la figure 5.
Les figures 1 (a) et 1 (b) sont des schémas mon-
trant un dispositif à semiconducteurs conforme à un mode de réalisation de la présente invention, dans lesquels la figure 1 (a) est une vue en plan et la figure 1 (b) est une coupe selon une ligne A-A' de la figure 1 (a) Dans les figures, une couche de Ga As de type i, 10, d'une épaisseur
de 1 micron, est disposée sur un substrat en Ga As semi-
isolant 11 Une couche d'In y Ga Y As de type i, 9, d'une épaisseur de 200 nm, est disposée sur la couche de Ga As de type i, 10 Une couche d'A 10,25 Ga 0,75 As de type N 7 ayant une épaisseur de 200 nm, et une concentration en -8 3 impuretés de 2 x 101 cm,est disposée sur la couche d'In 15 Ga 85 As de type i, 9 Une couche de Ga As de type n+ 6, ayant une épaisseur de 40 nm et une concentration en impuretés de 2 x 1018 cm 3 est disposée sur la couche d'Al 25 Ga 75 As de type N, 7 Des électrodes de source et de drain 3 et 4, consistant par exemple en un alliage à base de Au Ge, sont disposées l'une à côté de l'autre sur
la couche de Ga As de type N 6, avec un intervalle déter-
miné Des cavités 19 sont formées dans la couche de Ga As de type N 6 avec des intervalles déterminés, dans une direction perpendiculaire à une direction reliant les électrodes de source et de drain Les électrodes de grille inférieures 1 consistant en un alliage à base de Au ou Ai, sont disposées sur les surfaces inférieures des cavités 19 Une électrode de grille supérieure 2, constituée par le même métal que les électrodes de grille inférieures 1, est disposée sur les électrodes de grille inférieures 1, et elle connecte électriquement les électrodes de grille inférieures 1 les unes aux autres La largeur de chaque électrode de grille inférieure 1, c'est-à-dire la longueur de la grille de ce dispositif, est de 0,2 micron ou moins, et l'intervalle entre des électrodes de grille inférieures 1 adjacentes est inférieur à 0,5 micron La largeur de l'électrode de grille supérieure est égale à
1 micron.
Une couche de désertion 12 s'étend dans les parties de mésa de la couche de Ga As de type N 6 et dans les couches de semiconducteurs se trouvant au-dessous des électrodes de grille inférieures 1 Des électrons sont transférés à partir de la couche d'Al 25 Ga O 75 As de type n 7 et sont emmagasinés dans la couche d'In Ga As
0,15 0,85
de type i, 9, au voisinage d'une frontière entre les
couches 7 et 9, ce qui produit un gaz d'électrons bidi-
mensionnel 8.
Les figures 2 (a) 2 (c) sont des représentations
agrandies de la région de canal du dispositif à semicon-
ducteurs qui est représenté sur la figure 1 (b) Dans ces figures, des références numériques identiques à celles de la figure 1 (b) désignent les éléments identiques ou
correspondants La référence 13 désigne un gaz quasi-
unidimensionnel. On va maintenant décrire le fonctionnement Dans ce mode de réalisation, du fait que la profondeur de
chaque cavité 19 n'est que de 30 nm, la couche de déser-
tion 12 s'étend de manière plate lorsque aucune tension de
polarisation n'est appliquée à l'électrode de grille.
Comme le montre la figure 2 (a), lorsque la polarisation de grille est faible, la concentration d'électrons dans le gaz d'électrons bidimensionnel 8 est commandée par la couche de désertion 12 qui change avec la polarisation de grille, pour commander ainsi la valeur du
courant entre les électrodes de source et de drain (IDS).
Ce principe de fonctionnement est le même que celui d'un
transistor à mobilité élevée des électrons (ou HEMT).
Lorsque la polarisation de grille est augmentée, la couche de désertion 12 au-dessous des électrodes de grille inférieures 1 s'étend comme le montre la figure 2 (b), et le gaz d'électrons bidimensionnel 8 se concentre au-dessous des régions dans lesquelles les électrodes de grille inférieures 1 sont absentes Si l'intervalle entre les électrodes de grille inférieures 1 adjacentes est suffisamment réduit, le gaz d'électrons bidimensionnel 8 devient un gaz d'électrons quasi- unidimensionnel 13 Dans
cet état, les facteurs de diffusion des électrons dimi-
nuent et la mobilité augmente, ce qui fait que la trans-
conductance (m>) augmente au voisinage d'un point de pincement Ainsi, on obtient des propriétés de rapidité et de faible bruit du transistor à effet de champ dans la
région dans laquelle le courant IDS est faible.
Lorsque la polarisation de grille est encore augmentée davantage, la couche de désertion 12 s'étend sur les couches de semiconducteurs 6, 7 et 9, comme représenté sur la figure 2 (c), et le gaz d'électrons bidimensionnel 8
et le gaz d'électrons quasi-unidimensionnel 13 disparais-
sent, ce qui donne ce que l'on appelle une condition de pincement ou de blocage Dans cet état, aucun courant ne
circule entre les électrodes de source et de drain.
Dans ce mode de réalisation, du fait que seules les surfaces arrière des électrodes de grille inférieures 1 viennent en contact avec la couche de semiconducteur, la propriété de rapidité du dispositif n'est pas dégradée par l'augmentation de la capacité de grille, ce qui conduit à
un transistor rapide très efficace.
De plus, du fait que la largeur de l'électrode de connexion supérieure 2 est plus grande que la largeur de l'électrode inférieure 1, c'est-à-dire qu'on adopte ce que l'on appelle une grille en forme de T, la résistance
de grille est réduite.
De plus, l'état qui est représenté sur la figure 2 (a) se change en l'état représenté sur la figure 2 (b) sous la commande de la polarisation de grille, grâce à
quoi les électrons bidimensionnels se changent en élec-
trons quasi-unidimensionnels, et la mobilité des électrons
est modulée, ce qui entraîne un changement de la transcon-
ductance (g), c'est-à-dire que l'on obtient ce que l'on
appelle un transistor à modulation de la mobilité.
Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, lorsque aucune polarisation n'est appliquée à l'électrode de grille, la profondeur de la couche de désertion 12 est inférieure à la profondeur du gaz bidimensionnel La couche de désertion 12 atteint une profondeur d'autant plus grande que la couche de Ga As de type N, 6, est mince, ou que la cavité 19 est profonde Par conséquent, en sélectionnant de façon appropriée l'épaisseur de la couche de Ga As de type N, 6, et la profondeur de la cavité 9, on peut faire varier de nombreuses manières les
caractéristiques du dispositif.
Bien que dans le mode de réalisation décrit ci-
dessus, on augmente la profondeur de la couche de déser-
tion 12 en appliquant une tension de polarisation à l'électrode de grille, il est possible de l'augmenter en
augmentant la profondeur de chaque cavité 19 ou l'épais-
seur de la couche de Ga As de type N, 6 Dans ce cas
également, le gaz d'électrons bidimensionnel 8 est concen-
tré comme le montre la figure 2 (b) et le gaz d'électrons quasiunidimensionnel 13 qui est ainsi produit remplit la fonction d'un porteur Par exemple, dans la structure de la figure 1 (b), lorsque l'épaisseur de la couche de Ga As de type N, 6, est de 100 nm, et la profondeur de la cavité 19 est augmentée jusqu'à environ 100 nm, on obtient un dispositif à semiconducteurs rapide et à faible bruit
utilisant uniquement le gaz d'électrons quasi-unidimen-
sionnel à titre de porteur, et procurant une transcon-
il ductance élevée Dans cette structure, si l'on applique une polarisation positive à l'électrode de grille, la couche de désertion est réduite, et le gaz d'électrons
bidimensionnel est également utilisé à titre de porteur.
Dans la structure de la figure 1 (b), lorsque l'épaisseur de la couche de Ga As de type N, 6, est de nm et la profondeur de la cavité 19 est supérieure à nm, par exemple environ 50 nm, la couche de désertion
s'étend plus profondément et ni le gaz d'électrons bidi-
mensionnel, ni le gaz d'électrons quasi-unidimensionnel n'est présent, comme représenté sur la figure 2 (c), dans un état dans lequel aucune polarisation n'est appliquée à la grille Dans ce dispositif, une polarisation positive
est appliquée à la grille pour réduire la couche de déser-
tion, ce qui permet de commander les concentrations du gaz
d'électrons unidimensionnel et du gaz d'électrons bidi-
mensionnel. Les figures 3 (a) 3 (g) illustrent un procédé pour fabriquer le dispositif à semiconducteurs du mode de
réalisation de la présente invention.
Initialement, comme le montre la figure 3 (a), on
fait croître successivement sur le substrat en Ga As semi-
isolant Il une couche de Ga As de type i, 10, une couche d'Iny Ga Y As de type i, 9, une couche d'Alx Gaî x As de type
N, 7, et une couche de Ga As de type N 6 Il est préfé-
rable de faire croître ces couches par épitaxie par jets moléculaires (ou MBE), ou par dépôt chimique en phase vapeur aux organométalliques (MOCVD) Ensuite, on implante des ions H dans les couches de semiconducteurs pour former des régions isolantes 5 On peut utiliser des ions B ou des ions O à la place des ions H Ensuite, comme représenté sur la figure 3 (b), on forme des électrodes de source et de drain 3 et 4, consistant en un alliage à base d'Au Ge, ou un matériau similaire, sur la couche de Ga As de type N, 6, par un
procédé de dépôt et de décollement.
Ensuite, on dépose successivement sur la tranche une matière de réserve pour faisceau d'électrons 14 et une matière de réserve pour photorépétiteur 15 En utilisant un photorépétiteur, c'est-à-dire un appareil de tirage par projection du type à réduction, on forme une ouverture 17 à travers la matière de réserve 15, comme représenté sur
la figure 3 (c) Ensuite, en utilisant un appareil d'expo-
sition par faisceau d'électrons, on forme un ensemble d'ouvertures 16 à travers la matière de réserve 14, comme le montrent la figure 3 (d) et la figure 4 La longueur de grille du dispositif à semiconducteurs est déterminée par la largeur de l'ouverture 16 La figure 4 est une vue en
plan montrant la matière de réserve pour faisceau d'élec-
trons 14 et la matière de réserve pour photorépétiteur 15 après la formation de l'ouverture 16 Sur la figure 4, la largeur W 1 de l'ouverture 17 est de 1 micron et la largeur w 2 de chaque ouverture 16 est de 0,2 micron ou moins Du fait que le faisceau de l'appareil d'exposition par faisceau d'électrons peut être rétréci jusqu'à environ 0,06 micron, on peut aisément donner à la largeur W 2 une valeur de 0,2 micron ou moins De plus, l'espace d entre
les ouvertures 16 adjacentes est inférieur à 0,5 micron.
La dimension d'un plot se trouvant à l'extrémité de l'électrode de grille que l'on voit sur la figure 1 (a) est
d'environ 3 pm x 3 Fum.
Ensuite, comme le montre la figure 3 (e), on forme une cavité 19 par une opération de gravure utilisant
à titre de masque les matières de réserve 14 et 15 Ensui-
te, comme le montre la figure 3 (f) on dépose un métal à
base d'or ou d'aluminium, 18, sur la totalité de la sur-
face de la tranche.
Enfin, on enlève par décollement le métal de grille 18 se trouvant sur la matière de réserve 15, ce qui donne une électrode de grille en forme de T comprenant une électrode de grille inférieure 1 et une électrode de
grille supérieure 2, comme le montre la figure 3 (g).
Dans le procédé de fabrication conforme à la présente invention, on dépose deux couches de matière de réserve sur le substrat entre les électrodes de source et de drain Ensuite, on forme dans la matière de réserve supérieure une première ouverture en forme de bande, et on forme un ensemble de secondes ouvertures dans la matière
de réserve inférieure Les secondes ouvertures sont dispo-
sées dans la direction longitudinale de la première ouver-
ture avec des intervalles déterminés Ensuite, on dépose un métal de grille sur la totalité de la surface de la tranche, et on enlève par décollement les parties inutiles de ce métal On fabrique ainsi aisément un dispositif à
semiconducteurs utilisant à titre de canal un gaz d'élec-
trons quasi-unidimensionnel très efficace, dans lequel la capacité parasite n'augmente pas De plus, du fait que les première et seconde matières de réserve sont gravées sur
le substrat plan, on obtient aisément une grille fine.
Dans le procédé de fabrication qui est illustré sur les figures 3 (a) 3 (g), la cavité 19 traverse la couche de Ga As de type N, 6, et elle atteint la couche d'Al X Gaî x As de type N, 7 Cependant, si on raccourcit la durée de gravure, le fond de la cavité 19 reste dans la couche de Ga As de type N, 6, comme représenté sur les
figures 1 et 2.
Dans le procédé de fabrication qui est illustré ci-dessus, on forme un motif dans la matière de réserve supérieure par l'exposition au moyen du photorépétiteur, et on forme un motif dans la matière de réserve inférieure par l'exposition par faisceau d'électrons, mais on peut définir ds motifs dans ces deux matières de réserve par l'exposition par faisceau d'électrons De plus, les sortes de matières de réserve, l'intensité de l'exposition, etc, doivent être choisies de façon appropriée, de manière que
la matière de réserve inférieure ne puisse pas être expo-
sée lorsque la matière de réserve supérieure est exposée.
Comme il ressort de façon évidente de la
description précédente, et conformément à la présente
invention, un dispositif à semiconducteurs comprend une électrode de grille comportant un ensemble d'électrodes de grille inférieures et une électrode de grille supérieure, sur un substrat, entre des électrodes de source et de drain Les électrodes de grille inférieures sont disposées
avec des intervalles déterminés dans une direction perpen-
diculaire à une direction reliant les électrodes de source
et de drain, et elles sont connectées au substrat seule-
ment au niveau de leurs surfaces de fond L'électrode de grille supérieure est disposée sur les électrodes de grille inférieures et elle connecte électriquement les
électrodes de grille inférieures les unes aux autres.
Lorsqu'une tension de polarisation est appliquée à l'élec-
trode de grille, une couche de désertion dans le substrat s'étend audessous des électrodes de grille inférieures,
et le gaz d'électrons bidimensionnel se concentre au-
dessous de régions dans lesquelles les électrodes de grille inférieures sont absentes, ce qui crée un gaz d'électrons quasi-unidimensionnel On obtient donc un dispositif à semiconducteurs utilisant à titre de canal le gaz d'électrons quasi-unidimensionnel, dans lequel la
capacité parasite n'augmente pas.
Dans un procédé de fabrication du dispositif à semiconducteurs, on dépose deux couches de matière de réserve sur le substrat, entre les électrodes de source et
de drain, on forme à travers la matière de réserve supé-
rieure une première ouverture en forme de bande, et on forme un ensemble de secondes ouvertures à travers la matière de réserve inférieure qui est mise à nu dans la première ouverture La première ouverture a une largeur
déterminée et elle s'étend dans une direction perpendi-
culaire à une direction reliant les électrodes de source et de drain, et les secondes ouvertures sont plus étroites que la première ouverture et elles sont disposées avec des intervalles déterminés dans une direction longitudinale de la première ouverture Ensuite, on dépose un métal de grille sur la totalité de la surface de la tranche, et on enlève par décollement des parties inutiles de ce métal, ainsi que les première et seconde matières de réserve, ce qui forme une électrode de grille On réalise donc un dispositif à semiconducteurs utilisant à titre de canal ungaz d'électrons quasi-unidimensionnel très efficace, dans lequel la capacité parasite n'augmente pas De plus, du fait que la gravure de la matière de réserve est accomplie
sur le substrat plan, on forme aisément une grille fine.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrits
et représentés, sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (8)
1 Dispositif à semiconducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat ( 6, 7, 9, 10, 11) dans lequel est produit un gaz d'électrons bidimensionnel ( 8); des électrodes de source ( 3) et de drain ( 4) disposées l'une à côté de l'autre sur le substrat ( 6, 7, 9, 10, 11);
et une électrode de grille comprenant un ensemble d'élec-
trodes de grille inférieures ( 1), qui sont disposées avec
des intervalles déterminés dans une direction perpendi-
culaire à une direction reliant les électrodes de source ( 3) et de drain ( 4), et qui ne sont connectées au substrat
( 6, 7, 9, 10, 11) qu'au niveau de leurs surfaces inférieu-
res, et une électrode de grille supérieure ( 2) qui est disposée sur les électrodes de grille inférieures ( 1), et
qui connecte électriquement les électrodes de grille infé-
rieures ( 1) les unes aux autres.
2 Dispositif à semiconducteurs selon la reven-
dication 1, caractérisé en ce que la largeur de l'électro-
de de grille supérieure ( 2) est plus grande que la largeur
de chaque électrode de grille inférieure ( 1).
3 Dispositif à semiconducteurs selon la reven-
dication 1, caractérisé en ce que les électrodes de grille
inférieures ( 1) sont disposées sur des surfaces inférieu-
res de cavités ( 19) qui sont formées dans le substrat.
4 Dispositif à semiconducteurs selon la reven-
dication 3, caractérisé en ce que la profondeur de chaque
cavité ( 19) n'atteint pas le gaz d'électrons bidimension-
nel ( 8).
Dispositif à semiconducteurs selon la reven- dication 1, caractérisé en ce qu'une couche de désertion ( 12) qui est formée dans le substrat ( 6, 7, 9, 10, 11) n'atteint pas le gaz d'électrons bidimensionnel ( 8), dans un état dans lequel aucune polarisation n'est appliquée à
l'électrode de grille ( 1, 2).
6 Dispositif à semiconducteurs selon la reven-
dication 1, caractérisé en ce qu'une couche de désertion ( 12) qui est formée dans le substrat ( 6, 7, 9, 10, 11) s'étend partiellement jusqu' à une profondeur supérieure à la profondeur du gaz d'électrons bidimensionnel ( 8), dans un état dans lequel aucune polarisation n'est appliquée à
l'électrode de grille ( 1, 2).
7 Dispositif à semiconducteurs selon la reven-
dication 1, caractérisé en ce qu'une couche de désertion ( 12) qui est formée dans le substrat ( 6, 7, 9, 10, 11) s'étend entièrement jusqu'à une profondeur supérieure à la profondeur du gaz d'électrons bidimensionnel ( 8), dans un état dans lequel aucune polarisation n'est appliquée à
l'électrode de grille ( 1, 2).
8 Dispositif à semiconducteurs selon la reven-
dication 1, caractérisé en ce que le substrat dans lequel est formé le gaz d'électrons bidimensionnel ( 8) comprend une couche de Ga As intrinsèque ( 10), une couche d'In Ga As intrinsèque ( 9), une couche d'Al Ga As de type N ( 7), et une
couche de Ga As de type N ( 6) qui sont disposées successi-
vement sur un substrat en Ga As semi-isolant ( 11).
9 Procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: on forme des électrodes de source ( 3) et de drain ( 4) l'une à côté de l'autre, avec un intervalle déterminé, sur un substrat ( 6, 7, 9, 10, 11) dans lequel un gaz d'électrons bidimensionnel ( 8) est formé; on applique une première matière de réserve ( 14) sur la totalité de la surface de la tranche, et une seconde matière de réserve ( 15) sur la première matière de réserve ( 14); on forme une première ouverture en forme de bande ( 17) à travers la seconde matière de réserve ( 15), entre les électrodes de source ( 3) et de drain ( 4), cette ouverture ayant une largeur déterminée et s'étendant dans une direction qui est perpendiculaire à une direction reliant les électrodes de source ( 3) et de drain ( 4); on forme un ensemble de secondes ouvertures ( 16) dans la première matière de réserve ( 14) qui est mise à nu dans la
première ouverture ( 17), ces ouvertures étant plus étroi-
tes que la première ouverture ( 17) et étant disposées avec des intervalles déterminés dans une direction longitudi- nale de la première ouverture ( 17); et on dépose un métal de grille ( 18) sur la totalité de la surface de la tranche et on enlève des parties inutiles du métal de grille ( 18), ainsi que les première ( 14) et seconde ( 15) matières de réserve, par décollement, pour former une électrode de
grille ( 1, 2).
Procédé selon la revendication 9, caracté-
risé en ce qu'on forme dans le substrat ( 6, 7, 9, 10, 11), entre les électrodes de source ( 3) et de drain ( 4), un
ensemble de cavités ( 19) n'atteignant pas le gaz d'élec-
trons bidimensionnel ( 8), en utilisant à titre de masque les première ( 14) et seconde ( 15) matières de réserve,
après la formation de la seconde ouverture ( 16).
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