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半導体素子構造の形成方法、及び半導体素子 新技術説明会 外国出願あり

国内特許コード P130008533
整理番号 P2009-208652
掲載日 2013年2月14日
出願番号 特願2011-530849
登録番号 特許第5700563号
出願日 平成22年9月8日(2010.9.8)
登録日 平成27年2月27日(2015.2.27)
国際出願番号 JP2010065397
国際公開番号 WO2011030782
国際出願日 平成22年9月8日(2010.9.8)
国際公開日 平成23年3月17日(2011.3.17)
優先権データ
  • 特願2009-208652 (2009.9.9) JP
発明者
  • 水野 智久
出願人
  • 学校法人神奈川大学
発明の名称 半導体素子構造の形成方法、及び半導体素子 新技術説明会 外国出願あり
発明の概要 本発明の課題は、半導体素子の性能を向上できる半導体素子構造の形成方法、及び性能の向上した半導体素子を提供することである。
本発明に係る半導体素子構造の形成方法は、被覆層30が一部に施された歪半導体層20を絶縁酸化膜40上に有する基板50の面上よりイオン注入を行い、被覆層30で遮蔽された歪半導体層21の歪状態を維持する一方、被覆層30で遮蔽されていない歪半導体層20の歪状態を緩和し緩和半導体層23,25へと変化させることで、歪状態を維持した歪半導体層21と、緩和半導体層23,25との間にヘテロ接合を形成するヘテロ接合形成工程を有する。
従来技術、競合技術の概要


MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)は、LSIの中で最も一般的に使用されている電界効果トランジスタの一種である。



図8は、従来のn型MOSFET900の概略構成図である。n型MOSFET900は、緩和SiGeで構成されるソース910及びドレイン930と、歪Siで構成されるチャネル920とを備え、SiGe層とSi層との間にヘテロ接合が形成されている(特許文献1参照)。また、チャネル920の上には、ゲート絶縁膜941を介してゲート電極943が設けられている。かかるn型MOSFETは、ゲート940のゲート電極943に所定電圧を印加すると、超高速で動作できることが期待されている。

産業上の利用分野


本発明は、半導体素子構造の形成方法、及び半導体素子に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
被覆層が一部に施された歪半導体層を絶縁酸化膜上に有する基板の面上よりイオン注入を行い、前記被覆層で遮蔽された歪半導体層の歪状態を維持する一方、前記被覆層で遮蔽されていない歪半導体層の歪状態を緩和し緩和半導体層へと変化させることで、前記歪状態を維持した前記歪半導体層と、前記緩和半導体層との間にヘテロ接合を形成するヘテロ接合形成工程を有する半導体素子構造の形成方法であって、
前記被覆層は、前記半導体の酸化物で構成される酸化膜と、前記酸化膜を被覆するゲート電極とを有し、
前記方法は、前記イオンの反跳エネルギ分布のピークが、前記歪半導体層と前記絶縁酸化膜との界面に理論的に位置するようにエネルギを調節する、半導体素子構造の形成方法

【請求項2】
前記被覆層は、前記歪半導体層より高い又は低い熱膨張率の素材からなる単層構造を備える請求項1記載の形成方法。

【請求項3】
前記イオン注入は、ドーパントを除く元素を主成分とする又はこの元素からなるイオンの注入である請求項1又は2記載の形成方法。

【請求項4】
前記イオン注入は、前記絶縁酸化膜及び前記歪半導体層を構成する元素を主成分とする又はこの元素からなるイオンの注入である請求項1からいずれか記載の形成方法。

【請求項5】
前記歪半導体層は、Si又はSiGeで構成される請求項1からいずれか記載の形成方法。

【請求項6】
前記歪半導体層は、引張り歪みSi、又は圧縮歪みSiGeで構成される請求項記載の形成方法。

【請求項7】
前記イオン注入は、O、Si及びGeからなる群より選ばれる1種以上の元素を主成分とする又はこの元素からなるイオンの注入である請求項又は記載の形成方法。

【請求項8】
前記イオン注入は、H、He、Li、Be及びCからなる群より選ばれる1種以上の元素を主成分とする又はこの元素からなるイオンの注入である請求項又は記載の形成方法。

【請求項9】
前記イオン注入の後に行うアニール工程を更に有する請求項1からいずれか記載の形成方法。

【請求項10】
前記イオン注入は、前記歪半導体層の表面に対して直交する方向から所定角度をなす方向で行う請求項1からいずれか記載の形成方法。

【請求項11】
前記所定角度に応じて、イオンを注入するエネルギを調節する工程を更に有する請求項10記載の形成方法。

【請求項12】
前記緩和半導体層、又は前記緩和半導体層及び前記歪半導体層に、不純物をドープすることで、ソース及びドレインを形成する工程を更に有する請求項1から11いずれか記載の形成方法。

【請求項13】
前記ヘテロ接合形成工程の後、へテロ接合が形成された前記歪半導体層及び前記緩和半導体層に対して、MOSFETの製造工程におけるソース拡散層及びドレイン拡散層に用いるイオンを注入する工程を有する請求項1から12いずれか記載の形成方法。

【請求項14】
半導体層と、この半導体層の所定箇所上に位置するゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜を被覆するゲート電極と、を備え、
前記半導体層は、前記所定箇所の一部又は全部を含み且つ前記ゲート絶縁層に被覆されていない箇所に所定距離だけ延在する歪み層と、前記歪み層を挟んで位置する緩和層と、を有する半導体素子であって、
前記歪み層と前記緩和層は、同じ半導体からなり、
前記歪み層と前記緩和層との間にヘテロ接合が形成されており、
前記半導体層の前記所定箇所の前記歪み層は、チャネルとして機能し、前記所定箇所から前記所定距離だけ延在する前記歪み層は、ドレインの一部として機能し、前記緩和層は、ソース及び前記一部以外のドレインとして機能しており
ソース側のヘテロ接合面とチャネルとの距離が、ドレイン側のヘテロ接合面とチャネルとの距離よりも短い、半導体素子。

【請求項15】
前記半導体層は、Si又はSiGeで構成される請求項14記載の半導体素子。

【請求項16】
前記半導体層は、引張り歪みSi、又は圧縮歪みSiGeで構成される請求項15記載の半導体素子。
産業区分
  • 半導体
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011530849thum.jpg
出願権利状態 登録
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