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METHOD FOR FORMING FERROMAGNETIC SUBSTANCE, TRANSISTOR AND ITS MANUFACTURING METHOD

Patent code P160012842
File No. J1013-03
Posted date Mar 10, 2016
Application number P2007-078925
Publication number P2008-243922A
Patent number P4742276
Date of filing Mar 26, 2007
Date of publication of application Oct 9, 2008
Date of registration May 20, 2011
Inventor
  • (In Japanese)菅原 聡
  • (In Japanese)高村 陽太
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title METHOD FOR FORMING FERROMAGNETIC SUBSTANCE, TRANSISTOR AND ITS MANUFACTURING METHOD
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To form a ferromagnetic substance layer consisting of a Heusler alloy.
SOLUTION: A method for forming a ferromagnetic substance includes: a step of forming a magnetic element layer 20 on a semiconductor layer 16 formed on a reaction inhibiting layer 14; and a step of forming the ferromagnetic substance layer consisting of a Heusler alloy layer 26 on the reaction inhibiting layer 14 by thermally treating and reacting the semiconductor layer 16 and the magnetic element layer 20, and a transistor and its manufacturing method are also provided. A semiconductor supplied to a reaction between the semiconductor and a magnetic element is limited by the reaction inhibiting layer inhibiting the reaction between the semiconductor layer and the magnetic element layer, and a ferromagnetic substance having a large composition ratio of the magnetic element can be formed.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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Co2FeSiのL21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、X2YZである。ハーフホイスラー合金は、C1b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Co2FeSi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

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2007078925thum.jpg
State of application right Registered
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