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ゲルマニウム層上に窒化酸化アルミニウム膜を備える半導体構造およびその製造方法

国内特許コード P150012091
掲載日 2015年6月22日
出願番号 特願2013-543456
登録番号 特許第5499225号
出願日 平成25年3月11日(2013.3.11)
登録日 平成26年3月14日(2014.3.14)
国際出願番号 JP2013056678
国際出願日 平成25年3月11日(2013.3.11)
優先権データ
  • 特願2012-185276 (2012.8.24) JP
発明者
  • 鳥海 明
  • 田畑 俊行
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 ゲルマニウム層上に窒化酸化アルミニウム膜を備える半導体構造およびその製造方法
発明の概要 ゲルマニウム層30と、前記ゲルマニウム層上に形成された窒化酸化アルミニウム膜32と、を具備し、前記窒化酸化アルミニウム膜のEOTが2nm以下であり、前記窒化酸化アルミニウム膜上に金属膜としてAuを形成した際の前記金属膜の前記ゲルマニウム層に対する電圧を反転領域側に0.5V印加したときの前記ゲルマニウム層と前記金属膜との周波数が1MHzにおける容量値をCit、蓄積領域における前記ゲルマニウム層と前記金属膜との容量値をCaccとしたとき、Cit/Caccは0.4以下である半導体構造。
従来技術、競合技術の概要



ゲルマニウム(Ge)は、シリコン(Si)に比べ優れた電子物性を有する半導体である。しかしながら、酸化ゲルマニウム(例えばGeO)が不安定であるため、例えばMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を形成する半導体材料としてほとんど用いられていない。





例えば、非特許文献1および2においては、ゲート絶縁膜の一部として窒化アルミニウム(例えばAlN)膜を用いることが記載されている。窒化アルミニウム膜は酸化シリコン(SiO)膜に比べ誘電率が高く、EOT(等価酸化膜厚:Equivalent Oxide Thickness)を薄くできる。ゲート長の微細化が進むと、EOTを薄くすることが重要である。

産業上の利用分野



本発明は、半導体構造およびその製造方法に関し、ゲルマニウム層上に窒化酸化アルミニウム膜を備える半導体構造およびその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ゲルマニウム層と、
前記ゲルマニウム層上に形成された窒化酸化アルミニウム膜と、
を具備し、
前記窒化酸化アルミニウム膜のEOTが2nm以下であり、
前記ゲルマニウム層と前記窒化酸化アルミニウム膜との界面は、
前記窒化酸化アルミニウム膜上に金属膜としてAuを形成した際の前記金属膜の前記ゲルマニウム層に対する電圧を反転領域側に0.5V印加したときの前記ゲルマニウム層と前記金属膜との周波数が1MHzにおける容量値をCit、蓄積領域における前記ゲルマニウム層と前記金属膜との容量値をCaccとしたとき、Cit/Cacc0.4以下であり、
かつ、前記窒化酸化アルミニウム膜の熱処理前の初期膜厚(nm)をTとしたとき、
Cit/Cacc<0.05×T
である界面状態であることを特徴とする半導体構造。

【請求項2】
前記ゲルマニウム層と前記窒化酸化アルミニウム膜との間に形成された、窒化酸化ゲルマニウム膜、および窒化酸化ゲルマニウムと窒化酸化アルミニウムとの化合物膜の少なくとも一方を具備することを特徴とする請求項記載の半導体構造。

【請求項3】
前記窒化酸化アルミニウム膜のEOTが1nm以下であることを特徴とする請求項1または2記載の半導体構造。

【請求項4】
前記窒化酸化アルミニウム膜上に形成されたゲート電極を具備することを特徴とする請求項1からのいずれか一項記載の半導体構造。

【請求項5】
ゲルマニウム層上に窒化酸化アルミニウム膜を形成する工程と、
前記窒化酸化アルミニウム膜を、不活性ガス雰囲気、室温での前記不活性ガスの圧力が大気圧より大きくなるような圧力、および前記窒化酸化アルミニウム膜を形成する際の温度より高い熱処理温度において熱処理する工程と、
を含むことを特徴とする半導体構造の製造方法。

【請求項6】
前記不活性ガスは窒素ガスであることを特徴とする請求項記載の半導体構造の製造方法。

【請求項7】
前記熱処理する工程における熱処理温度は400℃以上であり、かつ前記圧力は2気圧以上であることを特徴とする請求項5または6記載の半導体構造の製造方法。

【請求項8】
前記熱処理する工程における熱処理温度は400℃以上であり、前記圧力は10気圧以上であることを特徴とする請求項5または6記載の半導体構造の製造方法。

【請求項9】
前記窒化酸化アルミニウム膜上にゲート電極を形成する工程を含むことを特徴とする請求項5から8のいずれか一項記載の半導体構造の製造方法。

【請求項10】
前記窒化酸化アルミニウム膜上にゲート電極を形成する工程を含み、
前記不活性ガスは窒素ガスであり、
前記熱処理する工程における熱処理温度は400℃以上であり、前記圧力は10気圧以上であることを特徴とする請求項記載の半導体構造の製造方法。
産業区分
  • 半導体
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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