TOP > 国内特許検索 > 強磁性体の形成方法並びにトランジスタ及びその製造方法

強磁性体の形成方法並びにトランジスタ及びその製造方法

国内特許コード P160012842
掲載日 2016年3月10日
出願番号 特願2007-078925
公開番号 特開2008-243922
登録番号 特許第4742276号
出願日 平成19年3月26日(2007.3.26)
公開日 平成20年10月9日(2008.10.9)
登録日 平成23年5月20日(2011.5.20)
発明者
  • 菅原 聡
  • 高村 陽太
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 強磁性体の形成方法並びにトランジスタ及びその製造方法
発明の概要 【課題】ホイスラー合金である強磁性体層を形成すること。
【解決手段】本発明は、反応抑制層14上に形成された半導体層16上に磁性元素層20を形成する工程と、半導体層16と磁性元素層20とを熱処理し反応させることにより、反応抑制層14上にホイスラー合金層26である強磁性体層を形成する工程と、を有することを特徴とする強磁性体の形成方法並びにトランジスタ及びその製造方法である。本発明によれば、半導体層と磁性元素層との反応を抑制する反応抑制層により、半導体と磁性元素との反応に供給される半導体が制限され、磁性元素の組成比の大きな強磁性体を形成することができる。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要


ハーフメタル強磁性体としてホイスラー合金が知られている。ホイスラー合金には、フルホイスラー合金及びハーフホイスラー合金がある。図1はフルホイスラー合金であるCoFeSiのL2型結晶構造を示した図である。このように、フルホイスラー合金の組成は、XYZである。ハーフホイスラー合金は、C1型結晶構造を有し、組成はXYZである。ここで、XとしてCo(コバルト)、Ni(ニッケル)などの元素を、YとしてFe(鉄)、Cr(クロム)、Mn(マンガン)等の元素を、ZとしてSi(シリコン)、Ge(ゲルマニウム)等の元素を用いることができる。例えば、フルホイスラー合金であるCoFeSiはキューリ温度が室温以上であり、室温でハーフメタルの強磁性体として用いることができる。従来、ホイスラー合金は、スパッタ法や分子線エピタキシー法によって作製されてきた。



ハーフメタル強磁性体は、例えば非特許文献1及び非特許文献2のように、スピントランジスタのソース電極及びドレイン電極として使用される。ハーフメタル強磁性体はフェルミレベルでのスピン分極率を100%とすることができるため、ハーフメタル強磁性体をソース電極及びドレイン電極に用いたスピントランジスタは、大きな磁気電流比を得ることができる。一方、非特許文献1及び非特許文献2には、SOI(Silicon on Insulator)基板を用いたスピントランジスタが開示されている。
【非特許文献1】
S. Sugahara, IEE Proc. Circuits, Devices & Systems. Vol. 152 (2005) p355-365.
【非特許文献2】
S. Sugahara, phys. Stat. Sol. (c) 3 (2006) p.4405-4413

産業上の利用分野


本発明は、強磁性体の形成方法並びにトランジスタ及びその製造方法に関し、特に反応抑制層上にホイスラー合金である強磁性体層を形成する強磁性体の形成方法並びにトランジスタ及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
反応抑制層上に形成された半導体層上に磁性元素層を形成する工程と、
前記半導体層と前記磁性元素層とを熱処理し反応させることにより、前記反応抑制層上にホイスラー合金である強磁性体層を形成する工程と、を有することを特徴とする強磁性体の形成方法。

【請求項2】
前記半導体層はシリコン及びゲルマニウムの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1記載の強磁性体の形成方法。

【請求項3】
前記反応抑制層は酸化シリコン膜であることを特徴とする請求項1または2記載の強磁性体の形成方法。

【請求項4】
前記反応抑制層はシリコン基板であり、前記半導体層はゲルマニウムであることを特徴とする請求項1記載の強磁性体の形成方法。

【請求項5】
前記磁性元素層を形成する工程は、前記半導体層上に前記磁性元素層を選択的に形成する工程であり、
前記強磁性層を形成する工程は、前記反応抑制層上に前記強磁性層を選択的に形成する工程であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の強磁性体の形成方法。

【請求項6】
反応抑制層上に形成された半導体層内のチャネルとなるべき領域の両側のうち少なくとも一方の半導体層上に選択的に磁性元素層を形成する工程と、
前記半導体層と前記磁性元素層とを熱処理し反応させることにより、前記反応抑制層上にホイスラー合金である強磁性体電極を形成する工程と、を有することを特徴とするトランジスタの製造方法。

【請求項7】
前記半導体層はシリコン及びゲルマニウムの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項6記載のトランジスタの製造方法。

【請求項8】
前記反応抑制層は酸化シリコン膜であることを特徴とする請求項6または7記載のトランジスタの製造方法。

【請求項9】
前記反応抑制層はシリコン基板であり、前記半導体層はゲルマニウムであることを特徴とする請求項6記載のトランジスタの製造方法。

【請求項10】
前記強磁性体電極はソース電極及びドレイン電極であることを特徴とする請求項6から9のいずれか一項記載のトランジスタの製造方法。

【請求項11】
前記半導体チャネルと前記強磁性電極との間に、前記半導体チャネルよりドーパントを高濃度に含む半導体領域を形成する工程を有することを特徴とする請求項6から10のいずれか一項記載のトランジスタの製造方法。

【請求項12】
前記半導体チャネルと前記強磁性電極との間に、偏析層を形成する工程を有することを特徴とする請求項6から10のいずれか一項記載のトランジスタの製造方法。

【請求項13】
前記チャネルとなるべき領域上にゲート電極及びゲート電極の両側に側壁を形成する工程を有し、
前記強磁性体電極を形成する工程は、前記側壁下まで侵食するように前記強磁性電極を形成する工程を含むことを特徴とする請求項6から10のいずれか一項記載のトランジスタの製造方法。

【請求項14】
反応抑制層上に設けられた半導体チャネル層と、
前記半導体チャネルの両側のうち少なくとも一方の前記反応抑制層上に設けられ、前記半導体チャネルを構成する半導体と磁性元素とのホイスラー合金である強磁性体電極と、を有することを特徴とするトランジスタ。

【請求項15】
前記半導体層は、シリコン及びゲルマニウムの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項14記載のトランジスタ。

【請求項16】
前記反応抑制層は酸化シリコン膜であることを特徴とする請求項14または15記載のトランジスタ。

【請求項17】
前記反応抑制層はシリコン基板であり、前記半導体層はゲルマニウムであることを特徴とする請求項14記載のトランジスタ。

【請求項18】
前記強磁性体電極はソース電極及びドレイン電極であることを特徴とする請求項14から17のいずれか一項記載のトランジスタ。

【請求項19】
前記半導体チャネルと前記強磁性電極との間に、前記半導体チャネルよりドーパントを高濃度に含む半導体領域を具備することを特徴とする請求項14から17のいずれか一項記載のトランジスタ。

【請求項20】
前記半導体チャネルと前記強磁性電極との間に、偏析層を具備することを特徴とする請求項14から17のいずれか一項記載のトランジスタ。

【請求項21】
前記半導体チャネル上に設けられたゲート電極及びゲート電極の両側に形成された側壁を具備し、
前記強磁性体電極は前記側壁下まで侵食していることを特徴とする請求項14から17のいずれか一項記載のトランジスタ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2007078925thum.jpg
出願権利状態 登録
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、問合せボタンを押してください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close