Brevet FR2696583A1 — publié le 19940408

La présente invention concerne un dispositif à semiconducteurs, et plus particulièrement un transistor à effet de champ (ou FET) que l'on peut faire fonctionner en dispositif de commutation extrêmement rapide, et également en transistor à bruit extrêmement faible La présente invention concerne également un procédé de fabri- cation d'un tel transistor. La figure 1 représente schématiquement un transistor à effet de champ à gaz d'électrons bidimen- sionnel classique Une couche de canal non dopée 2, par exemple en Ga As ou In Ga As, et une couche d'alimentation en électrons 3, dopée avec le type n, consistant par exemple en In Al As, Al Ga As ou Ga As, sont empilées sur un substrat semiconducteur 1 Une électrode de source 4, une électrode de drain 5 et une électrode de grille 6 sont disposées sur la couche d'alimentation en électrons 3. Comme il est bien connu, la couche d'alimenta- tion en électrons 3 est formée par un matériau ayant une affinité pour les électrons qui est plus faible que celle du matériau de la couche de canal 2 Par conséquent, dans ce transistor à effet de champ, des porteurs qui sont générés par des donneurs, avec lesquels la couche d'alimentation en électrons 3 est dopée, se déplacent vers la couche de canal non dopée 2, ce qui a pour effet de former dans la couche de canal 2 une couche 7 ( 2-DEG) de gaz d'électrons bidimensionnel qui, du point de vue de la mécanique quantique, a perdu son degré de liberté dans la direction Z Du fait que le gaz d'électrons bidimensionnel ( 2-DEG) se déplace dans la couche de canal 2 qui n'a pas été dopée avec une impureté, il ne se produit qu'une faible dispersion sous l'action des impuretés, et par conséquent la mobilité des électrons est élevée Ceci signifie que ce transistor à effet de champ peut fonc- tionner à une vitesse élevée. Bien que l'on puisse atténuer la diffusion dans la direction z lorsque le gaz d'électrons se déplace d'une région de source dans la couche de canal 2, au-dessous de l'électrode de source 4, vers une région de drain dans la couche de canal 2 au-dessous de l'électrode de drain 5, ce gaz est soumis à une diffusion dans la direction y, ou à une diffusion comprenant des composantes dans la direction y, comme l'indiquent des flèches en pointillés, dans le transistor à effet de champ classique qui est représenté sur la figure 1 Ceci impose une limitation à l'augmen- tation de la vitesse de fonctionnement et à l'atténuation du bruit. Comme décrit ci-dessus, le dispositif à semi- conducteurs classique qui est représenté sur la figure 1 présente un défaut qui est le suivant: du fait que le gaz d'électrons est soumis à une diffusion comprenant des composantes dans la direction y, on ne peut pas améliorer davantage le fonctionnement en ce qui concerne l'obtention d'une vitesse élevée et d'un faible bruit Un but de la présente invention est de procurer un dispositif à semi- conducteurs dans lequel non seulement le degré de liberté dans la direction z, mais également le degré de liberté dans la direction y, soient supprimés, pour transformer le gaz d'électrons en une couche de canal unidimensionnelle, de façon que le dispositif à semiconducteurs puisse fonctionner avec une vitesse plus élevée et avec un moindre bruit. Conformément à un premier aspect de la présente invention, un dispositif à semiconducteurs comprend une couche de canal et une couche d'alimentation en électrons qui sont empilées sur un substrat semiconducteur; une électrode de grille, une électrode de source et une élec- trode de drain; une région de source dans la couche de canal au-dessous de l'électrode de source, et une région de drain dans la couche de canal au-dessous de l'électrode de drain; et un ensemble d'ondulations parallèles se répétant avec un pas prédéterminé qui sont formées au moins dans la partie d'une surface de la couche d'alimen- tation en électrons qui se trouve immédiatement au-dessous de l'électrode de grille, ces ondulations s'étendant dans la même direction qu'un canal qui est formé entre les régions de source et de drain Une tension de polarisation qui est appliquée à l'électrode de grille disposée sur la surface ondulée de la couche d'alimentation en électrons donne une configuration unidimensionnelle au gaz d'élec- trons dans la couche de canal immédiatement au-dessous de l'électrode de grille. Selon un second aspect de la présente invention, un dispositif à semiconducteurs comprend une couche de canal et une couche d'alimentation en électrons qui sont empilées sur un substrat semiconducteur Des ondulations parallèles de la même hauteur, se répétant avec un pas prédéterminé, sont formées sur la totalité de la surface de la couche d'alimentation en électrons Chaque ondula- tion s'étend dans la même direction qu'un canal qui est formé entre une région de source et une région de drain qui se trouvent dans la couche de canal, au-dessous d'une électrode de source et d'une électrode de drain disposées sur la surface ondulée de la couche d'alimentation en électrons Les ondulations se répètent dans la direction perpendiculaire à la direction d'extension du canal Une électrode de grille est également disposée sur la surface ondulée de la couche d'alimentation en électrons Le gaz d'électrons à l'intérieur de la couche de canal est rendu unidimensionnel sur la totalité de la zone s'étendant entre les régions de source et de drain. Selon un troisième aspect de la présente inven- tion, des ondulations parallèles sont disposées avec un pas prédéterminé dans une surface d'une couche d'alimen- tation en électrons sur un substrat semiconducteur Les ondulations s'étendent dans la direction d'un canal qui est formé entre une région de source et une région de drain formées dans la couche de canal, au-dessous respec- tivement d'une électrode de source et d'une électrode de drain du dispositif, et la hauteur des ondulations dans la partie de la couche d'alimentation en électrons au-dessous d'une électrode de grille du dispositif, est différente de la hauteur dans la partie restante Le gaz d'électrons dans la partie d'une couche de canal qui s'étend entre la région de source et une partie de la couche de canal située sous une électrode de grille, et dans la partie de la couche de canal qui s'étend entre la partie située sous l'électrode de grille et la région de drain, est toujours unidimensionnel, tandis que le gaz d'électrons dans la partie de la couche de canal qui se trouve au-dessous de l'électrode de grille devient unidimensionnel sous l'effet d'une tension de polarisation qui est appliquée à l'élec- trode de grille. Selon un quatrième aspect de la présente inven- tion, un dispositif à semiconducteurs comprend une première série d'ondulations parallèles formées dans une région de surface d'une couche d'alimentation en électrons sur un substrat semiconducteur, immédiatement au-dessous d'une électrode de grille Les ondulations s'étendent dans la même direction qu'un canal qui est formé entre les régions de source et de drain dans la couche de canal, au- dessous respectivement des électrodes de source et de drain, et elles se répètent avec un pas prédéterminé dans la direction perpendiculaire à la direction du canal Le dispositif comprend en outre une seconde série d'ondula- tions parallèles qui sont formées dans la partie restante de la surface de la couche d'alimentation en électrons. Les ondulations de la seconde série s'étendent dans la direction du canal et elles se répètent avec un déphasage de 1800 par rapport aux ondulations de la première série. Un gaz d'électrons est toujours unidimensionnel à l'inté- rieur des parties de la couche de canal qui se trouvent entre la région de source et la partie de la couche de canal située au-dessous de l'électrode de grille, et entre la partie-de la couche de canal située au-dessous de l'électrode de grille et la région de drain Lorsque le gaz d'électrons dans la partie de couche de canal se trouvant immédiatement au-dessous de l'électrode de grille devient unidimensionnel sous l'effet d'une tension de polarisation qui est appliquée à l'électrode de grille, le chemin source-drain est non conducteur Le chemin source- drain n'est conducteur que lorsque le gaz d'électrons dans la partie de couche de canal située immédiatement au- dessous de l'électrode de grille devient bidimensionnel sous l'effet d'une tension de polarisation qui est appli- quée à l'électrode de grille. Selon un cinquième aspect de la présente inven- tion, un dispositif à semiconducteurs comprend une couche de canal et une couche d'alimentation en électrons empilées dans l'ordre indiqué sur un substrat semiconduc- teur, tandis qu'une électrode de grille d'une structure à pont d'air, ayant un certain nombre de jambes parallèles équidistantes, est disposée sur une surface plane de la couche d'alimentation en électrons, dans sa partie comprise entre les électrodes de source et de drain du dispositif Chacune des jambes d'électrode de grille s'étend dans la même direction qu'un canal qui doit être formé dans la partie de la couche de canal se trouvant entre les régions de source et de drain qui sont formées dans la couche de canal au-dessous des électrodes de source et de drain Sous l'effet d'une tension de polari- sation qui est appliquée à l'électrode de grille, un gaz d'électrons dans la partie de couche de canal se trouvant immédiatement au-dessous de l'électrode de grille devient unidimensionnel. En outre, conformément à un sixième aspect de la présente invention, un procédé de fabrication d'un dispo- sitif à semiconducteurs comprend une étape dans laquelle on fait croître par épitaxie une couche de canal ou une couche de canal et une partie d'une couche d'alimentation en électrons, sur un substrat semiconducteur, une étape dans laquelle on dispose sur les couches formées par croissance épitaxiale, un ensemble de revêtements diélec- triques parallèles et équidistants qui s'étendent dans la même direction qu'un canal à former dans la couche de canal, entre des régions de source et de drain qui doivent être formées dans la couche de canal au-dessous respecti- vement des électrodes de source et de drain qui seront mentionnées ultérieurement, une étape dans laquelle on fait croître par épitaxie une couche d'alimentation en électrons entre des revêtements adjacents parmi les revêtements diélectriques, et une étape dans laquelle on dispose sur la couche d'alimentation en électrons l'élec- trode de source, l'électrode de drain et une électrode de grille. Selon un septième aspect de l'invention, un procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteurs comprend une étape dans laquelle on dispose successivement une couche de canal et une couche non dopée sur un substrat semiconducteur, et une étape dans laquelle on implante, par implantation ionique ou implantation par faisceau d'ions, un donneur dans les couches formées par croissance épitaxiale, dans des régions qui sont mutuelle- ment espacées avec un pas prédéterminé et qui s'étendent dans la même direction qu'un canal devant être formé dans la couche de canal entre des régions de source et de drain dans la couche de canal du dispositif, pour former ainsi à l'intérieur des couches formées par croissance épitaxiale, des régions actives sous la forme de lignes fines qui sont nécessaires pour rendre unidimensionnel un gaz d'électrons à l'intérieur de la couche de canal. Selon un huitième aspect de la présente inven- tion, un procédé de fabrication d'un dispositif à semicon- ducteurs comprend une étape dans laquelle on dispose successivement une couche de canal et une couche d'alimen- tation en électrons, en un empilement sur un substrat semiconducteur, une étape dans laquelle on dispose une première couche de matière de réserve sur la couche d'alimentation en électrons, la première couche de matière de réserve contenant des ouvertures qui s'étendent dans la même direction qu'un canal à former dans la couche de canal, entre des régions de source et de drain, et qui sont mutuellement espacées d'une distance prédéterminée, une étape dans laquelle on dispose une seconde couche de matière de réserve sur la première couche de matière de réserve, avec les ouvertures précitées et leurs périphé- ries à nu à travers la seconde couche de matière de réserve, une étape dans laquelle on dépose un métal, en phase vapeur, à l'intérieur des ouvertures et des parties à nu de la première couche de matière de réserve, et une étape dans laquelle on décolle les couches de matière de réserve respectives pour laisser une électrode de grille à structure à pont d'air, ayant un certain nombre de jambes uniformément espacées disposées sur la couche d'alimenta- tion en électrons. Dans chacun des dispositifs à semiconducteurs conformes aux premier à cinquième aspects de l'invention, le gaz d'électrons dans la couche de canal est rendu unidimensionnel, de façon que le dispositif à semiconduc- teurs puisse fonctionner avec une vitesse beaucoup plus élevée et avec une réduction du bruit qui pourrait être occasionné par diffusion du gaz d'électrons Les sixième à huitième aspects de l'invention procurent un procédé simple pour fabriquer un dispositif à semiconducteurs dans lequel le gaz d'électrons dans la couche de canal est rendu unidimensionnel. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs La suite de la descrip- tion se réfère aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif à semiconducteurs classique dans lequel un gaz d'électrons dans une couche de canal est transformé en un gaz d'électrons bidimensionnel. La figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif à semiconducteurs conforme à un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 3 est une vue en perspective d'un dispositif à semiconducteurs conforme à un second mode de réalisation de l'invention. Les figures 4 (a) et 4 (b) montrent des coupes d'une électrode de grille d'un dispositif à semiconduc- teurs conforme à l'invention, que l'on utilise dans l'explication du fonctionnement des dispositifs à semi- conducteurs conformes aux premier et second modes de réalisation des figures 2 et 3, d'une première modifica- tion et d'une troisième modification du second mode de réalisation, et d'un troisième mode de réalisation qui est représenté sur la figure 6, dans lesquelles la figure 4 (a) illustre l'état du gaz d'électrons ( 2 DEG) lorsqu'une tension de polarisation de grille Vg est inférieure à une certaine valeur, et la figure 4 (b) illustre l'état du gaz d'électrons ( 1 DEG) lorsque la tension de polarisation de grille Vg est supérieure à une certaine valeur. La figure 5 montre une coupe d'une électrode de grille pour l'utilisation dans l'explication du fonction- nement d'une seconde modification du second mode de réali- sation de l'invention. La figure 6 est une vue en perspective d'un dispositif à semiconducteurs conforme au troisième mode de réalisation de l'invention. La figure 7 représente schématiquement un premier exemple d'une structure à lignes fines pour rendre un gaz d'électrons unidimensionnel dans un dispositif à semiconducteurs de l'invention. La figure 8 représente schématiquement un second exemple d'une structure à lignes fines pour rendre un gaz d'électrons unidimensionnel dans un dispositif à semicon- ducteurs de l'invention. La figure 9 représente schématiquement un troisième exemple d'une structure à lignes fines pour rendre un gaz d'électrons unidimensionnel dans un dispo- sitif à semiconducteurs de l'invention. Les figures 10 (a) et 10 (b) montrent des vues en perspective d'un dispositif à semiconducteurs qui sont utiles pour l'explication d'un procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteurs conforme au troisième mode de réalisation de l'invention, parmi lesquelles la figure 10 (a) montre le dispositif dans une phase à laquelle une matière de réserve a été déposée selon un motif prédéter- miné sur une couche d'alimentation en électrons, et la figure 10 (b) montre le dispositif dans une phase à laquelle un métal pour une électrode de grille a été déposé en phase vapeur sur la couche de matière de réserve. Les figures 1 l(a)-11 (c) illustrent un premier exemple d'un procédé de fabrication d'une structure à lignes fines pour rendre un gaz d'électrons unidimension- nel dans un dispositif à semiconducteurs de l'invention, et parmi elles la figure 11 (a) est une coupe du dispositif dans une phase dans laquelle une couche diélectrique est disposée sur une couche de canal, la figure 11 (b) est une coupe du dispositif à une phase dans laquelle une couche d'alimentation en électrons est disposée de façon à avoir une structure à lignes fines, du fait de la présence de la couche diélectrique, et la figure 11 (c) est une coupe du dispositif dans lequel une électrode de grille a été disposée sur la structure qui est représentée sur la figure 11 (b). Les figures 12 (a) et 12 (b) illustrent comment on forme une structure à lignes fines d'un dispositif à semiconducteurs de l'invention, pour rendre un gaz d'élec- trons unidimensionnel, et parmi elles la figure 12 (a) est une coupe du dispositif à une phase dans laquelle une couche active a été formée par implantation sélective d'un donneur dans une couche non dopée 73, et la figure 12 (b) est une coupe du dispositif à une phase dans laquelle une électrode de grille est formée. La figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif à semiconducteurs conforme à un premier mode de réalisation de l'invention Le dispositif comprend un substrat semiconducteur 11, par exemple en Ga As ou In P. Une couche de canal 12 non dopée, par exemple en Ga As ou In Ga As, et une couche d'alimentation en électrons 13 dopée avec le type n, en In Al As, Al Ga As, Ga As, sont disposées en un empilement, par exemple par croissance épitaxiale Une électrode de source 14 et une électrode de drain 15 sont disposées sur la couche d'alimentation en électrons 13. Conformément au premier mode de réalisation de l'inven- tion, des ondulations sont formées avec un pas prédéter- il miné dans la partie de la surface de la couche d'alimenta- tion en électrons 13 dans laquelle une électrode de grille 16 doit être disposée Chacune des ondulations s'étend dans la direction d'extension d'un canal qui doit être formé entre une source et un drain du dispositif L'élec- trode de grille 16 est disposée sur la partie de surface ondulée de la couche d'alimentation en électrons 13. La figure 3 montre un dispositif à semiconduc- teurs conforme à un second mode de réalisation de l'inven- tion De façon similaire au dispositif représenté sur la figure 2, une couche de canal non dopée 22, par exemple en Ga As ou In Ga As, et une couche d'alimentation en électrons 23 dopée avec le type n, consistant par exemple en In Al As, Al Ga As, Ga As ou un matériau analogue, sont disposées en un empilement, par exemple par épitaxie, sur un substrat semiconducteur 21 qui consiste par exemple en Ga As ou In P. Conformément à ce second mode de réalisation, la totalité de la surface de la couche d'alimentation en électrons 23 est ondulée avec un pas prédéterminé dans la direction perpendiculaire à la direction d'extension du canal Une électrode de source 24, une électrode de drain 25 et une électrode de grille 26 sont disposées sur la surface ondulée de la couche d'alimentation en électrons 13. Les figures 4 (a), 4 (b) et 5 montrent des coupes de l'électrode de grille des dispositifs respectifs des figures 2 et 2. Sur les figures 4 (a) et 4 (b), la référence 31 désigne un substrat semiconducteur, la référence 32 désigne une couche de canal non dopée, la référence 33 désigne une couche d'alimentation en électrons et la référence 36 désigne une électrode de grille Dans la structure des figures 4 (a) et 4 (b), la couche d'alimenta- tion en électrons 33 a une épaisseur suffisante pour que lorsqu'une tension de polarisation de grille V qui est appliquée à l'électrode de grille 36 est faible, le gaz d'électrons 37 dans la couche de canal 32 soit bidimen- sionnel, comme représenté sur la figure 4 (a) Ceci signifie que le gaz d'électrons peut se déplacer non seulement dans la direction x du canal, mais également dans la direction orthogonale au canal, c'est-à-dire dans la direction y Lorsque la tension de grille V est supé- rieure à une certaine valeur, la couche de canal 32 prend une structure à lignes fines comprenant un ensemble de parties de canal à lignes fines parallèles, ce qui fait que le gaz d'électrons au-dessous des parties déprimées de l'électrode de grille 36 est également confiné dans la direction y, ce qui rend le gaz d'électrons unidimension- nel, comme indiqué par la référence 38 sur la figure 4 (b). Le gaz d'électrons se présente ainsi sous la forme de lignes fines. La figure 5 montre un exemple dans lequel une couche d'alimentation en électrons au-dessous d'une élec- trode de grille est très mince ou absente Sur la figure , la référence 41 désigne un substrat semiconducteur, la référence 42 désigne une couche de canal non dopée et la référence 43 désigne une couche d'alimentation en élec- trons qui est divisée en lignes fines par les dépressions formées dans une électrode de grille 46 Avec cette struc- ture, un gaz d'électrons 47 dans la couche de canal 42 est toujours unidimensionnel. Dans le dispositif conforme au premier mode de réalisation qui est représenté sur la figure 2, la couche d'alimentation en électrons 13 audessous de l'électrode de grille 16 présente la structure qui est illustrée sur les figures 4 (a), 4 (b) Comme indiqué ci-dessus, lorsque la tension de polarisation de grille V 9 est inférieure à une certaine valeur, une configuration à deux degrés de liverté ( 2 DEG) est produite dans la couche de canal 12, comme représenté sur la figure 4 (a), mais lorsque la tension de grille V dépasse une certaine valeur, le gaz d'électrons est confiné non seulement dans la direction z mais également dans la direction y du canal, comme repré- senté sur la figure 4 (b), ce qui fait que le gaz d'élec- trons dans la couche de canal 12 prend la forme de lignes fines unidimensionnelles Le dispositif peut donc fonc- tionner à une vitesse plus élevée avec un bruit réduit. Lorsqu'on fait fonctionner le dispositif dans le mode 2 DEG, il équivaut à un transistor à effet de champ clas- sique et il peut acheminer un courant relativement élevé. Dans le dispositif conforme au second mode de réalisation qui est représenté sur la figure 3, des ondulations sont formées dans la totalité de la surface de la couche d'alimentation en électrons 23 sur le substrat semiconducteur On envisage trois modifications possibles en fonction des-épaisseurs des parties de la couche d'alimentation en électrons 23 qui se trouvent au-dessous de l'électrode de grille 26 et au-dessous des électrodes de source et de drain 24 et 26 Une première modification produit une structure comprenant des ondulations sur la totalité de la surface de la couche d'alimentation en électrons 23, comme celle qui est représentée sur les figures 4 (a), 4 (b) Dans cette modification, comme dans le second mode de réalisation, lorsque la tension de polari- sation V est inférieure à une certaine valeur, le gaz d'électrons dans la couche de canal 12 est un gaz bidimen- sionnel, comme représenté sur la figure 4 (a), mais lorsque la tension de polarisation V 9 est supérieure à une certaine valeur, les électrons sont également confinés dans la direction y, ce qui fait que le gaz d'électrons dans la couche de canal 12 devient unidimensionnel, permettant ainsi d'obtenir un fonctionnement à vitesse élevée et à faible bruit Dans cette modification, des ondulations ne sont pas formées sélectivement seulement sur la partie de la couche d'alimentation en électrons 23 sur laquelle l'électrode de grille 26 doit être disposée, mais des ondulations uniformes sont formées dans la totalité de la surface de la couche d'alimentation en électrons Le dispositif correspondant à cette première modification peut donc être fabriqué plus aisément que le transistor à effet de champ qui est représenté sur la figure 2. Une seconde modification du mode de réalisation représenté sur la figure 3 peut comprendre des ondulations de surface telles que celles qui sont représentées sur la figure 5, formées dans la totalité de la surface de la couche d'alimentation en électrons 43 Dans cette seconde modification, le gaz d'électrons devient unidimensionnel non seulement dans la partie de la couche de canal qui se trouve au-dessous de l'électrode de grille 26, mais égale- ment dans les parties de la couche de canal qui se trouvent entre une région de source dans la couche de canal 42, au-dessous de l'électrode de source 24, et la partie de la couche de canal 42 qui se trouve au- dessous de l'électrode de grille 26, et entre la partie de la couche de canal 42 au-dessous de l'électrode de grille 26 et une région de drain dans la couche de canal 42 au- dessous de l'électrode de drain 25 Le dispositif peut donc fonctionner à une vitesse plus élevée avec un bruit encore réduit davantage En outre, les résistances para- sites de source et de drain Rs et Rd sont réduites, ce qui contribue également à augmenter la vitesse de fonctionne- ment et à réduire le bruit. Une troisième modification du second mode de réalisation représenté sur la figure 3, comprend la forma- tion d'ondulations comme celles qui sont représentées sur les figures 4 (a), 4 (b), dans la partie de surface de la couche d'alimentation en électrons 23 o se trouve l'élec- trode de grille 26, et la formation d'ondulations comme celles qui sont représentées sur la figure 5 dans les parties de surface restantes de la couche d'alimentation en électrons 23 Dans cette troisième modification, comme dans le cas de la première modification, un gaz d'élec- trons dans la couche de canal peut être rendu unidimen- sionnel sous la dépendance de la valeur d'une tension de polarisation V qui est appliquée à l'électrode de grille 26 De plus, les parties se trouvant entre la région de source et la partie de la couche de canal située au- dessous de l'électrode de grille, et entre la partie de la couche de canal au-dessous de l'électrode de grille et la région de drain, sont structuralement unidimensionnelles, ce qui fait que les résistances parasites Rs et Rd sont faibles Ainsi, comme dans les exemples respectifs envisa- gés ci-dessus, le dispositif de ce mode de réalisation peut également fonctionner avec une vitesse élevée et un faible bruit. La figure 6 est une vue en perspective d'un dispositif à semiconducteurs conforme à un troisième mode de réalisation de la présente invention Conformément au troisième mode de réalisation, des ondulations ne sont pas formées dans la surface de la couche d'alimentation en électrons sur un substrat semiconducteur, mais une élec- trode de grille présente une structure à pont d'air qui comprend un certain nombre de jambes équidistantes en contact avec des parties de surface de la couche d'alimen- tation en électrons Chacune des jambes s'étend dans la direction du canal qui est formé dans la couche de canal. Le dispositif à semiconducteurs qui est représenté sur la figure 6 comprend un substrat semiconducteur 51, une couche de canal 52 et une couche d'alimentation en élec- trons 53 Une électrode de source 54, une électrode de drain 55 et une électrode de grille 56 sont disposées sur la surface de la couche d'alimentation en électrons 53. L'électrode de grille 56 se présente sous la forme d'un pont d'air, comme représenté sur la figure 6, et elle comprend un certain nombre de jambes parallèles et équidistantes 57 Une tension de grille V est appliquée à la couche d'alimentation en électrons 53 uniquement dans des parties de jambes 57 qui sont en contact direct avec la surface de la couche d'alimentation en électrons 53. Lorsque la tension de grille V est inférieure à une certaine valeur, un gaz d'électrons dans la couche de canal 52 est bidimensionnel, comme représenté sur la figure 4 (a), mais lorsque la tension de grille V est supérieure à une certaine valeur, le gaz d'électrons est confiné dans des parties de la couche de canal 52 entre des jambes 57 adjacentes de l'électrode de grille 56, ce qui fait que le gaz d'électrons devient unidimensionnel, comme représenté sur la figure 4 (b) Le fonctionnement et les effets du transistor à effet de champ qui est repré- senté sur la figure 6 sont pratiquement les mêmes que ceux du transistor à effet de champ de la figure 2. On peut décrire schématiquement de la manière suivante le fonctionnement des modes de réalisation respectifs, au moyen de vues en plan La figure 7 est destinée à l'explication du fonctionnement du dispositif qui est représenté sur la figure 2, du dispositif conforme à la première modification du dispositif représenté sur la figure 3, et du dispositif représenté sur la figure 6 Les électrodes de source, de drain et de grille sont respecti- vement désignées par les références 14, 15 et 16 Comme représenté sur la figure 7, dans ces dispositifs, le gaz d'électrons est rendu unidimensionnel sous l'électrode de grille. La figure 8 est destinée à l'explication du fonctionnement des dispositifs conformes aux seconde et troisième modifications du dispositif qui est représenté sur la figure 3 Dans ces dispositifs, le gaz d'électrons présent non seulement dans la couche de canal au-dessous de l'électrode de grille 26, mais également dans la totalité de la couche de canal entre l'électrode de source 24 et l'électrode de drain 25, est unidimensionnel. La figure 9 est utile à l'explication du fonc- tionnement du dispositif conforme aux seconde et troisième modifications du second mode de réalisation représenté sur la figure 3, dans lesquelles la période de la structure 1 DEG dans la partie de la couche de canal qui se trouve au-dessous de l'électrode de grille 26, est déphasée de 1800 par rapport à la période de la structure 1 DEG dans la partie restante Dans ces exemples, lorsqu'une tension de polarisation V de valeur plus élevée est appliquée à l'électrode de grille 26 pour rendre unidimensionnel le gaz d'électrons qui se trouve dans la partie de couche de canal au-dessous de l'électrode de grille 26, comme repré- senté, il ne circule pas de courant entre la région de source et la région de drain, et ce n'est que lorsqu'une tension de polarisation V de valeur faible est appliquée pour rendre bidimensionnel le gaz d'électrons dans la partie de couche de canal au-dessous de l'électrode de grille, qu'un courant circule entre la région de source et la région de drain, et par conséquent le dispositif peut remplir la fonction d'un élément de commutation rapide. Les figures 10 (a), 10 (b) montrent comment on peut fabriquer l'électrode de grille 56 du dispositif à semiconducteurs conforme au troisième mode de réalisation représenté sur la figure 6 Comme le montre la figure (a), une couche de canal 52 et une couche d'alimentation en électrons 53 sont formées successivement par croissance épitaxiale sur un substrat semiconducteur 51 On forme par une technique photolithographique une couche de matière de réserve inférieure 58 et une couche de matière de réserve supérieure 59 sur la partie de surface de la couche d'alimentation en électrons 53, entre une électrode de source 54 et une électrode de drain 55, dans le but de former une électrode de grille On peut former la couche de matière de réserve inférieure 58 par exposition par faisceau d'électrons d'une matière de réserve telle que la matière PMGI, tandis que l'on peut former la couche de matière de réserve supérieure 59 en exposant de façon optique une matière de réserve, par exemple du type Novolaque Selon une variante, les couches de matière de réserve inférieure et supérieure 58 et 59 peuvent être constituées par une matière de réserve pour exposition par faisceau d'électrons, telles que le poly(méthacrylate de méthyle) ou PMMA, ayant des sensibilités différentes pour les couches respectives Dans tous les cas, le motif de matière de réserve pour faisceau d'électrons pour la couche de matière de réserve inférieure 58 doit être défini de façon à former des dépressions 60 sous la forme de lignes fines, représentées sur la figure 10 (a) dans la couche 58 Les dépressions 60 sont destinées à la forma- tion des jambes 57 de l'électrode de grille 56 de la figure 6. Ensuite, comme représenté sur la figure 10 (b), on dépose en phase vapeur un métal 91 sur la couche de matière de réserve inférieure 58, entre des parties de couche de matière de réserve supérieure 59 En fait, le métal 91 est également déposé sur les parties de couche de matière de réserve supérieure 59, mais il n'est pas repré- senté, du fait que ceci n'entre pas dans le cadre de l'invention Les couches de matière de réserve 58 et 59 sont décollées après le dépôt en phase vapeur du métal 91, ce qui donne une électrode de grille 56 ayant la forme d'un pont d'air, avec des jambes 57 équidistantes, comme représenté sur la figure 6. Conformément au procédé qui est décrit, les dépressions 60 dans la couche de matière de réserve infé- rieure 58 sont formées par exposition par faisceau d'élec- trons, et on peut réaliser aisément les dépressions 60 sous la forme de lignes très fines en utilisant un fais- ceau d'électrons focalisé, ce qui donne des jambes d'électrodes de grille 57 très fines. Les figures 1 l(a)-11 (c) illustrent la manière de procéder pour former une structure à lignes fines dans la partie d'une couche de canal qui correspond à l'emplace- ment auquel se trouve une électrode de grille, ou dans la * totalité de la couche de canal, pour rendre unidimension- nel un gaz d'électrons qui se trouve dans cette partie ou dans la totalité de la couche de canal Comme représenté sur la figure 11 (a), après qu'une couche de canal 62 a été formée par croissance épitaxiale sur un substrat semicon- ducteur 61, des couches diélectriques 63 sont formées sélectivement sur la couche de canal 62, avec un pas choisi de façon à produire une structure à lignes fines dans la couche de canal 62 Ensuite, comme représenté sur la figure 11 (b), une couche d'alimentation en électrons 64 est formée sélectivement par croissance épitaxiale sur la couche de canal 62 e à des emplacements situés entre les couches diélectriques 63 Après ceci, une électrode de grille 65 est formée de la manière qui est représentée sur la figure 11 (c) Dans cette structure, la couche d'alimen- tation en électrons 64 est séparée en lignes fines par des couches diélectriques 63, et par conséquent le dispositif fonctionne d'une manière similaire à celle du dispositif de la figure 5, grâce à quoi le gaz d'électrons qui est fourni à la couche de canal 62 par la couche d'alimenta- tion en électrons 64 est unidimensionnel, comme l'indi- quent des lignes 66 sur la figure 1 (c) Dans cet exemple, la surface du dispositif n'est pas irrégulière, mais est plane, ce qui facilite la formation de diverses électro- des, comprenant l'électrode de grille 65. Selon une variante, à la suite de la croissance épitaxiale de la couche de canal 62 sur le substrat semi- conducteur 61, on peut faire croître par épitaxie une partie de la couche d'alimentation en électrons, puis former des couches diélectriques 63, et après ceci, on peut faire croître par épitaxie la partie restante de la couche d'alimentation en électrons, jusqu'à ce que l'on obtienne une surface plane Le dispositif fabriqué de cette manière fonctionne d'une manière similaire à celle du dispositif qui est représenté sur les figures 4 (a), 4 (b) Dans ce cas, du fait qu'une surface plane est formée, la formation ultérieure d'électrodes devient aisée. Les figures 12 (a), 12 (b) illustrent un autre procédé pour former une structure à lignes fines dans une couche de canal Comme le montre la figure 12 (a), on superpose sur un substrat semiconducteur 71 une couche de canal 72 et une couche non dopée 73 On injecte sélecti- vement un donneur, tel que Si, dans la couche non dopée 73, pour former des régions actives 74 qui sont nécessai- res pour produire une structure à lignes fines pour la couche de canal 72 Ensuite, on forme une électrode de grille 75, comme représenté sur la figure 12 (b) Dans cet exemple, les régions actives 74 remplissent la fonction d'une couche d'alimentation en électrons, et un gaz d'électrons est confiné à l'intérieur des parties de la couche de canal 72 qui se trouvent au-dessous des régions actives 74 ou de la couche d'alimentation en électrons On produit ainsi un gaz d'électrons unidimensionnel ( 1 DEG) 76 Dans ce procédé également, la surface de la couche d'alimentation en électrons est plane, ce qui facilite la formation d'électrodes sur cette surface. Comme décrit en détail ci-dessus, et conformé- ment à l'invention, un gaz d'électrons dans une couche de canal d'un dispositif à semiconducteurs est confiné non seulement dans la direction z, mais également dans la direction y, de façon à devenir unidimensionnel, grâce à quoi le gaz d'électrons ne peut pas être diffusé dans la direction y perpendiculaire à la direction x du canal Le dispositif à semiconducteurs peut donc fonctionner à une vitesse plus élevée et avec un bruit notablement réduit. Par conséquent, le dispositif de l'invention peut avanta- geusement être utilisé dans un circuit de traitement de signal, un élément de commutation, etc, qui doivent fonc- tionner avec une vitesse élevée et un faible bruit. Conformément à l'invention, comme représenté sur les figures 10 (a) à 12 (b), du fait qu'une couche de canal est formée par croissance épitaxiale sur une surface plane d'un substrat semiconducteur, on obtient de bonnes carac- téristiques cristallographiques, ce qui fait que la mobilité des électrons est avantageusement élevée En outre, conformément au procédé qui est représenté sur les figures 10 (a), 10 (b), un motif est défini au moyen d'un faisceau d'électrons dans la couche de matière de réserve inférieure 58, de façon à permettre de fabriquer aisément une structure d'électrode de grille qui est nécessaire pour rendre unidimensionnel un gaz d'électrons dans une couche de canal Conformément au procédé qui est repré- senté sur les figures 11 (a)-11 (c), un masque prévu pour l'utilisation dans le dépôt des couches diélectriques, les couches diélectriques, et une couche d'alimentation en électrons 64, sont tous formés respectivement sur des surfaces planes On peut donc préparer aisément de façon précise la couche d'alimentation en électrons 64 qui est nécessaire pour donner la forme de lignes fines à un gaz d'électrons En outre, conformément au procédé qui est représenté sur les figures 12 (a), 12 (b), la couche d'alimentation en électrons 74 ayant une structure à lignes fines peut être formée très aisément dans la couche non dopée 73, par focalisation d'un faisceau d'ions. 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. REVENDICATIONS 1 Dispositif à semiconducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat semiconducteur ( 11); une couche de canal ( 12) et une couche d'alimentation en élec- trons ( 13) empilées dans cet ordre sur le substrat semi- conducteur; des électrodes de source, de drain et de grille ( 14, 15, 16) disposées sur la couche d'alimentation en électrons; des régions de source et de drain formées dans la couche de canal ( 12), respectivement au-dessous des électrodes de source et de drain ( 14, 15); et des ondulations parallèles formées au moins dans la partie de surface de la couche d'alimentation en électrons ( 13), au- dessous de l'électrode de grille ( 16), chacune de ces ondulations s'étendant dans la direction d'extension d'un canal qui est formé dans la couche de canal entre les régions de source et de drain ( 14, 15), ces ondulations se répétant avec une période prédéterminée; grâce à quoi un gaz d'électrons dans la partie de couche de canal qui se trouve au-dessous de l'électrode de grille ( 16) est rendu unidimensionnel sous la dépendance d'une tension de polarisation qui est appliquée à l'électrode de grille ( 16). 2 Dispositif à semiconducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat semiconducteur ( 21); une couche de canal ( 22) et une couche d'alimentation en élec- trons ( 23) empilées dans cet ordre sur le substrat semi- conducteur ( 21); des électrodes de source, de drain et de grille ( 24, 25, 26) disposées sur la couche d'alimentation en électrons ( 23); des régions de source et de drain formées dans la couche de canal ( 22), respectivement au- dessous des électrodes de source et de drain ( 24, 25); et des ondulations parallèles avec une hauteur égale, formées dans la totalité de la surface de la couche d'alimentation en électrons ( 23), chacune de ces ondulations s'étendant dans la direction d'extension d'un canal qui est formé dans la couche de canal ( 22) entre les régions de source et de drain ces ondulations se répétant avec une période prédéterminée; grâce à quoi un gaz d'électrons dans la partie de couche de canal ( 22) entre les régions de source et de drain est rendu unidimensionnel. 3 Dispositif à semiconducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat semiconducteur ( 21); une couche de canal ( 22) et une couche d'alimentation en élec- trons ( 23) empilées dans cet ordre sur le substrat semi- conducteur ( 21); des électrodes de source, de drain et de grille ( 24, 25, 26) disposées sur la couche d'alimentation en électrons ( 23); des régions de source et de drain formées dans les régions de canal, respectivement au- dessous des électrodes de source et de drain ( 24, 25); et des ondulations parallèles formées dans la surface de la couche d'alimentation en électrons ( 23), chacune de ces ondulations s'étendant dans la direction d'extension d'un canal qui est formé dans la couche de canal entre les régions de source et de drain, ces ondulations se répétant avec une période prédéterminée, la hauteur des ondulations dans la partie de surface de la couche d'alimentation en électrons qui se trouve au-dessous de l'électrode de grille ( 26) étant différente de la hauteur dans les parties de surface restantes de la couche d'alimentation en électrons ( 23); grâce à quoi un gaz d'électrons dans la partie de couche de canal ( 22) entre la région de source et la partie qui se trouve au-dessous de l'électrode de grille ( 26), et un gaz d'électrons dans la couche de canal ( 22) entre la partie qui se trouve au-dessous de l'élec- trode de grille ( 26) et la région de drain ( 25), sont toujours unidimensionnels, et un gaz d'électrons dans la couche de canal ( 22) audessous de l'électrode de grille ( 26) est rendu unidimensionnel sous la dépendance d'une tension de polarisation qui est appliquée à l'électrode de grille. 4 Dispositif à semiconducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat semiconducteur ( 21); une couche de canal ( 22) et une couche d'alimentation en élec- trons ( 23) empilées dans cet ordre sur le substrat semi- conducteur ( 21); des électrodes de source, de drain et de grille ( 24, 25, 26) disposées sur la couche d'alimentation en électrons ( 23); des régions de source et de drain formées dans la couche de canal ( 22), respectivement au- dessous des électrodes de source et de drain ( 24, 25); une première série d'ondulations parallèles formées dans la partie de surface de la couche d'alimentation en électrons ( 23) au-dessous de l'électrode de grille ( 26), ces ondula- tions s'étendant dans la direction d'extension d'un canal qui est formé dans la couche de canal ( 22) entre les régions de source et de drain, et se répétant avec une période prédéterminée; et une seconde série d'ondulations parallèles formées dans la partie restante de la surface de la couche d'alimentation en électrons ( 23), cette seconde série d'ondulations se répétant avec la période prédéterminée et étant déphasée de 1800 par rapport à la première série d'ondulations; grâce à quoi un gaz d'électrons dans la couche de canal ( 22) entre la région de source et la partie qui se trouve au-dessous de l'électrode de grille ( 26), et entre la partie qui se trouve au-dessous de l'électrode de grille ( 26) et la région de drain ( 25) est toujours unidimensionnel, et un gaz d'électrons dans la couche de canal ( 22) au- dessous de l'électrode de grille ( 26) est rendu unidimensionnel sous la dépendance d'une tension de polarisation qui est appliquée à l'électrode de grille ( 26); dans lequel la partie de couche de canal entre les régions de source et de drain est non conductrice lorsque le gaz d'électrons dans la partie de couche de canal qui se trouve au- dessous de l'électrode de grille ( 26) est unidimensionnel, et elle est conductrice seulement lorsque le gaz d'électrons dans la partie de couche de canal qui se trouve au-dessous de l'électrode de grille ( 26) est rendu bidimensionnel sous la dépendance d'une tension de polarisation qui est appli- quée à l'électrode de grille ( 26). 5 Dispositif à semiconducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat semiconducteur ( 51); une couche de canal ( 52) et une couche d'alimentation en élec- trons ( 53) empilées dans cet ordre sur le substrat semi- conducteur ( 51);et des électrodes de source, de drain et de grille ( 54, 55, 56) disposées sur la couche d'alimen- tation en électrons ( 53); des régions de source et de drain étant formées dans la couche de canal ( 52), respec- tivement au-dessous des électrodes de source et de drain ( 25, 55); l'électrode de grille ( 56) ayant une structure à pont d'air qui comprend un certain nombre de jambes parallèles ( 57) venant en contact avec la surface de la couche d'alimentation en électrons ( 53), ces jambes ( 57) étant mutuellement espacées d'une distance prédéterminée et s'étendant dans la direction d'extension d'un canal qui est formé dans la couche de canal ( 52) entre les régions de source et de drain ( 54, 55); grâce à quoi un gaz d'électrons dans la partie de couche de canal qui se trouve au-dessous de l'électrode de grille ( 56) est rendu unidimensionnel sous la dépendance d'une tension de polarisation qui est appliquée à l'électrode de grille ( 56). 6 Procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: on fait croître par épitaxie une couche de canal ( 62) sur un substrat semiconducteur ( 61); on forme un ensemble de couches diélectriques ( 63) parallèles et équidistantes, s'étendant chacune dans la direction d'extension d'un canal qui doit être formé dans la couche de canal ( 62) entre des régions de source et de drain dans la couche de canal, au-dessous d'électrodes de source et de drain devant être formées au cours d'une étape suivante; on fait croître par épitaxie une couche d'alimentation en électrons ( 64) sur la couche de canal, à des emplacements situés entre des couches adjacentes parmi les couches diélectriques ( 63); et on forme l'électrode de source, l'électrode de drain et une électrode de grille ( 65) sur la couche d'alimentation en électrons ( 64). 7 Procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: on fait croître séquentiellement par épitaxie une couche de canal ( 62) et une partie d'une couche d'alimentation en électrons ( 64) dans cet ordre, sur un substrat semiconducteur ( 61); on forme un ensemble de couches diélectriques ( 63) parallèles et équidistantes, s'étendant chacune dans la direction d'extension d'un canal qui doit être formé dans la couche de canal ( 62), entre des régions de source et de drain dans la couche de canal, au-dessous d'électrodes de source et de drain qui seront formées au cours d'une étape ultérieure; on fait croître par épitaxie le reste de la couche d'alimentation en élec- trons ( 64) sur la partie formée précédemment, à des empla- cements situés entre des couches adjacentes parmi les couches diélectriques ( 63); et on forme l'électrode de source, l'électrode de drain et une électrode de grille ( 65) sur la couche d'alimentation en électrons ( 64), formée par croissance épitaxiale. 8 Procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: on fait croître séquentiellement par épitaxie une couche de canal ( 72) et une couche non dopée ( 73), dans cet ordre, sur un substrat semiconducteur ( 71); et on injecte un donneur dans des régions ( 74) parallèles et équidistantes de la couche non dopée ( 73 J, formée par croissance épitaxiale, en procédant par implantation ionique ou injection par faisceau d'ions, les régions précitées ( 74) s'étendant dans la direction d'extension d'un canal qui doit être formé dans la couche de canal ( 72) entre des régions de source et de drain, au-dessous d'électrodes de source et de drain, pour former ainsi des régions actives à lignes fines dans la couche de canal ( 72) formée par croissance épitaxiale, qui sont nécessai- res pour rendre unidimensionnel un gaz d'électrons dans la couche de canal ( 72). 9 Procédé de fabrication d'un dispositif à semiconducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: on superpose séquentiellement une couche de canal ( 52) et une couche d'alimentation en électrons ( 53), dans l'ordre indiqué, sur un substrat semiconducteur ( 51); on dépose une première couche de matière de réserve ( 58) dans laquelle sont-formées un ensemble d'ouvertures parallèles ( 60) séparées les unes des autres d'une distance prédéterminée, ces ouvertures ( 60) s'étendant dans la direction d'extension d'un canal qui doit être formé dans la couche de canal ( 52), entre des régions de source et de drain du dispositif; on forme une seconde couche de matière de réserve ( 59) sur la première couche de matière de réserve ( 58), en laissant à nu les ouvertures ( 60) dans la première couche de matière de réserve et des parties périphériques autour de ces ouvertures; on dépose un métal ( 91) en phase vapeur à l'intérieur des ouvertures ( 60) et sur les parties périphériques autour des ouvertures ( 60) de la première couche de matière de réserve ( 58); et on décolle les première et seconde couches de matière de réserve ( 58, 59), grâce à quoi on obtient une électrode de grille ( 56) ayant une structure à pont d'air, qui comprend un certain nombre de jambes parallèles ( 57) venant en contact avec la couche d'alimentation en électrons ( 53), ces jambes ( 57) étant mutuellement espacées de la distance prédéterminée dans la direction perpendiculaire à la direction d'exten- sion du canal.