JP2007519223A5 - - Google Patents
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Description
図1におけるデバイス10のチャネル領域25の構成は以下の通りである。p−型ドーパントを有する緩和SiGe層30が、30%から50%の間のGe含有量を有し且つ厚さが20nmから30nmの間の埋設誘電体層8の上に設けられる。p−型ドーピングの濃度は、イオン注入又はその場ドーピングを用いて、1e14cm−3から5e17cm−3の間である。緩和SiGe層は、1e14cm−3から5e17cm−3までの濃度レベルまでプレドーピングしてもよい。緩和SiGe層、及びチャネル25を含んだ他の層は、UHVCVD法によって成長させられることが好ましいが、しかし、MBE、RTCVD、LPCVDプロセスなど他の技術を採用してもよい。5パーセント(5%)のSiGeシード層31(Si0.95Ge0.05)が次いで緩和SiGe層30上にエピタキシャルに成長させられ、組み込みSi1−xGex再成長バッファ層32が、形成されたSiGeシード層31上に形成される。エピタキシャルに成長したSiGeシード層の厚さは0nmから5nmまでの範囲にあり、組み込みSiGe再成長バッファ層32の厚さは20nmから30nmの範囲にあり、10%から40%の間のGe含有量「x」を持つ。次に、エピタキシャル引張ひずみSi層33が、SiGeバッファ層32の上に5nmないし7nmの厚さに成長させられる。次いで、エピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層34が、ひずみSi層上に3nmないし5nmの厚さに形成され、30%から40%の間のGe含有量「y」を持つ。次に、エピタキシャルSi1−zGez供給層35がスペーサ層上に2nmないし8nmの厚さに成長させられ、2e18cm−3から5e19cm−3の間のn型ドーピング濃度を持ち、35%から50%の間のGe含有量「z」を持つ。Si1−zGez供給層は、425℃から550℃の間の温度範囲において成長させられ、ドーパント前駆物質としてフォスフィンガスを、単独で、又は、H2、He、Ne、Ar、Kr、Xe、N2を含む(但し、これらに限定はされないが)元素を一つ又は複数含んだ混合物中で用いて、その場ドーピングすることができる。好ましくは、フォスフィンガス・ドーパント前駆物質の流速は、前述のその場ドーピングがエピタキシャル成長プロセスを妨害することなしに実行されるように、直線的スロープ又は段階的なプロフィルを持つ。AsH3又はSbH3などの前駆物質が同様に使用できることが理解される。ここで述べられるように、製作プロセスの間のPの拡散を防ぐために、SiGe供給層34の、すなわち、約0.1から2%までの好ましくは約1から1.5%までのC含有量を持ったSiGeC層のエピタキシャル成長の間に、少量の炭素を組込むことができる。最後に、エピタキシャル引張ひずみSiキャップ層36が供給層35の上に0nmないし3nmの厚さに成長させられ、5e17cm−3から5e19cm−3の間のn型ドーピング濃度を持つ。
Claims (13)
- 高電子移動度層包含半導体構造体であって、
30から40%の間のGe含有量を持ち、厚さが20nmから30nmの間にあり、1e14cm−3から5e17cm−3の間のp型ドーピング濃度を持つSiGe層を絶縁体上に有するSGOI基板と、
前記SiGe層上に上限5nmまでの厚さに成長させられたエピタキシャルSi0.95Ge0.05シード層と、
前記シード層上に20nmないし30nmの厚さに成長させられ、10%から40%の間のGe含有量xを持つ、再成長Si1−xGexバッファ層と、
前記バッファ層上に5nmないし7nmの厚さに成長させられたエピタキシャル引張ひずみSi層と、
前記ひずみSi層上に3nmないし5nmの厚さに成長させられ、30から40%の間のGe含有量を持つ、エピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層と、
前記スペーサ層上に2nmないし8nmの厚さに成長させられ、2e18cm−3から2e19cm−3の間のn型ドーピング濃度を持ち、35から50%の間のGe含有量を持つ、エピタキシャルSi1−zGez供給層と、
前記供給層上に上限3nmまでの厚さに成長させられ、5e17cm−3から5e19cm−3の間のn型ドーピング濃度を持つ、エピタキシャル引張ひずみSiキャップ層と、
を含み、前記エピタキシャル引張ひずみSi層、前記エピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層、前記Si1−zGez供給層、及び前記引張ひずみSiキャップ層が、量子井戸構造を形成し、該量子井戸の深さは、前記ひずみSiキャップ層の上面から前記引張ひずみSi層の上面にかけておよそ10nm又はそれ以下の深さに垂直方向に縮小され、改善された高周波用途のために横方向に縮小されたものである、
半導体構造体。 - 高電子移動度電界効果トランジスタであって、
30から40%の間のGe含有量を持ち、厚さが20nmから30nmの間であり、1e14cm−3から5e17cm−3の間のp型ドーピング濃度を持つSiGe層を絶縁体上に含むSGOI基板と、
前記SiGe層上に20nmないし30nmの厚さに成長させられ、30から40%のGe含有量xを有する、再成長Si1−xGexバッファ層と、
前記バッファ層上に5nmないし7nmの厚さに成長させられたエピタキシャル引張ひずみSi層と、
前記ひずみSi層上に3nmないし5nmの厚さに成長させられ、30から40%の間のGe含有量を持つ、エピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層と、
前記スペーサ層上に2nmないし8nmの厚さに成長させられ、2e18cm−3から2e19cm−3の間のn型ドーピング濃度を持ち、35から50%の間のGe含有量を持つ、エピタキシャルSi1−zGez供給層と、
前記供給層上に0nmないし3nmの厚さに成長させられ、5e17cm−3から5e19cm−3の間のn型ドーピング濃度を持つ、エピタキシャル引張ひずみSiキャップ層と、
前記ひずみSiキャップ層上に形成され、上限1nmまでの等しい酸化物厚さを有するゲート誘電体層と、
前記ゲート誘電体層上に形成されたゲート導体と、
5e19cm−3より大きなn型ドーピング濃度を持つドレーン領域と、
5e19cm−3より大きなn型ドーピング濃度を持つソース領域と、
を含み、前記エピタキシャル引張ひずみSi層、前記エピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層、前記Si1−zGez供給層、及び前記引張ひずみSiキャップ層が、量子井戸構造を形成し、該量子井戸の深さは、前記ひずみSiキャップ層の上面から前記引張ひずみSi層の上面にかけておよそ10nm又はそれ以下の深さに垂直方向に縮小され、改善された高周波用途のために横方向に縮小されたものである、
トランジスタ。 - 高電子移動度層包含半導体構造体であって、
10nmないし50nmの厚さをもち、30から50%の間のGe含有量xを有するSi1−xGex層を絶縁体上に有するSGOI基板と、
前記SiGe層上に上限5nmまでの厚さに成長させられたエピタキシャルSi0.95Ge0.05シード層と、
前記シード層上に2nmないし8nmの厚さに成長させられ、1e18cm−3から5e19cm−3の間のn型ドーピング濃度を持つ、エピタキシャルSi1−zGez供給層と、
前記供給層上に3nmないし5nmの厚さに成長させられたエピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層と、
前記スペーサ層上に3nmないし10nmの厚さに成長させられたエピタキシャル引張ひずみSi層と、
前記ひずみSi層上に1nmないし2nmの厚さに成長させられたエピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層と、
前記スペーサ層上に上限2nmまでの厚さに成長させられたエピタキシャル引張ひずみSiキャップ層と、
を含み、前記引張ひずみSi層の深さは、前記ひずみSiキャップ層の上面から前記引張ひずみSi層の上面にかけておよそ2nm又はそれ以下の深さに垂直方向に縮小され、改善された高周波用途のために横方向に縮小されたものである、
半導体構造体。 - 高電子移動度電界効果トランジスタであって、
絶縁体上にあって30から40%の間のGe含有量を持ち、厚さが20nmから30nmの間のSiGe層、を有するSGOI基板と、
前記SiGe層上に2.5nmないし8nmの厚さに成長させられ、2e18cm−3から2e19cm−3の間のn型ドーピング濃度を持ち、35から50%の間のGe含有量を持つ、エピタキシャルSi1−zGez供給層と、
前記供給層上に3nmないし5nmの厚さに成長させられ、30から40%の間のGe含有量を持つ、エピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層と、
前記スペーサ層上に5nmないし7nmの厚さに成長させられ、1e16cm−3より小さなドーピング濃度を持ち、量子井戸を形成する、エピタキシャル引張ひずみSiチャネル層と、
前記Siチャネル層上に1nmないし2nmの厚さに成長させられ、30から40%の間のGe含有量を持つ、エピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層と、
前記スペーサ層上に上限2nmまでの厚さに成長させられたエピタキシャル引張ひずみSiキャップ層と、
前記ひずみSiキャップ層上に形成され、上限1nmまでの等しい酸化物厚さを有するゲート誘電体層と、
前記ゲート誘電体層上に形成されるゲート導体と、
5e19cm−3より大きなn型ドーピング濃度を持つドレーン領域と、
5e19cm−3より大きなn型ドーピング濃度を持つソース領域と、
を含み、前記引張ひずみ量子井戸の深さが、前記ひずみSiキャップ層の上面から前記引張ひずみSi層の上面にかけておよそ2nm又はそれ以下の深さに垂直方向に縮小され、改善された高周波用途のために横方向に縮小されている、
トランジスタ。 - 高電子移動度層包含半導体構造体であって、
厚さが2nmから8nmの間であり、1e18cm−3から5e19cm−3の間のn型ドーピング濃度を持ったSi1−zGez供給層、を含むSGOI基板と、
前記供給層上に3nmないし5nmの厚さに成長させられたエピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層と、
前記スペーサ層上に3nmないし10nmの厚さに成長させられ、量子井戸を形成するエピタキシャル引張ひずみSi層と、
前記ひずみSi層上に1nmないし2nmの厚さに成長させられたエピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層と、
前記スペーサ層上に上限2nmまでの厚さに成長させられたエピタキシャル引張ひずみSiキャップ層と、
を含み、前記引張ひずみ量子井戸の深さが、前記ひずみSiキャップ層の上面から前記引張ひずみSi層の上面にかけておよそ4nm又はそれ以下の深さに垂直方向に縮小され、改善された高周波用途のために横方向に縮小されている、
半導体構造体。 - 高電子移動度層包含半導体構造体であって、
絶縁体上にあって厚さが10nmから50nmの間であり、1e17cm−3から5e19cm−3の間のn型ドーピング濃度を持つSiGe層を含むSGOI基板と、
前記SiGe層上に10nmないし50nmの厚さに成長させられ、底部スペーサ層として役立つ、Si1−xGex再成長バッファ層と、
前記再成長バッファ層上に3nmないし10nmの厚さに成長させられ、量子井戸を形成するエピタキシャル引張ひずみSi層と、
前記ひずみSi層上に3nmないし5nmの厚さに成長させられたエピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層と、
前記スペーサ層上に2nmないし8nmの厚さに成長させられ、1e18cm−3から5e19cm−3の間のn型ドーピング濃度を持つ、エピタキシャルSi1−zGez供給層と、
前記供給層上に上限3nmまでの厚さに成長させられ、5e17cm−3から5e19cm−3の間のn型ドーピング濃度を持つ、エピタキシャル引張ひずみSiキャップ層と、
を含み、前記量子井戸の深さが、前記ひずみSiキャップ層の上面から前記引張ひずみSiチャネル層の上面にかけておよそ10nm又はそれ以下の深さに垂直方向に縮小され、改善された高周波用途のために横方向に縮小されている、
半導体構造体。 - 高ホール移動度層包含半導体構造体であって、
厚さが5nmから25nmの間であり、1e18cm−3から5e19cm−3の間のp型ドーピング濃度を持つエピタキシャルSi1−jGej供給層、を含むSGOI基板と、
前記供給層上に3nmないし7nmの厚さに成長させられたエピタキシャルSi1−kGekスペーサ層と、
前記スペーサ層上に5nmないし20nmの厚さに成長させられ、量子井戸を形成するエピタキシャル圧縮ひずみSi1−mGemチャネル層と、
前記ひずみSi1−mGemチャネル層上に2nmないし10nmの厚さに成長させられたエピタキシャルひずみSi1−nGenキャップ層と、
を含み、前記エピタキシャル圧縮ひずみSi1−mGem量子井戸の深さは、前記ひずみSi1−nGenキャップ層の上面から前記圧縮ひずみSi1−mGemチャネル層の上面にかけておよそ2nmないし10nmの深さに垂直方向に縮小され、改善された高周波用途のために横方向に縮小されている、
半導体構造体。 - 高電子移動度層構造体を作成する方法であって、
a)絶縁体上の緩和Si1−xGex層を持ったSGOI基板を作成するステップと、
b)前記Si1−xGex層上に、Si0.95Ge0.05シード層を形成するステップと、
c)前記Si0.95Ge0.05シード層上に再成長Si1−xGexバッファ層を形成するステップと、
d)前記再成長Si1−xGex層上にひずみシリコンチャネル層を形成するステップと、
e)前記ひずみシリコン層上にSi1−yGeyスペーサ層を形成するステップと、
f)前記Si1−yGeyスペーサ層上にSi1−zGez供給層を形成し、前記Si1−zGez供給層を、1e18から5e19atoms/cm3までの範囲の濃度レベルまで、n型にドーピングするステップと、
g)前記Si1−zGez供給層上にシリコンキャップ層を形成するステップと、
を含み、前記ひずみSi層、前記Si1−yGeyスペーサ層、前記Si1−zGez供給層、及び前記Siキャップ層によって量子井戸構造を形成し、該量子井戸の深さが、前記ひずみSiキャップ層の上面から前記引張ひずみSi層の上面にかけておよそ10nm又はそれ以下の深さに垂直方向に縮小され、改善された高周波用途のために横方向に縮小されるようにする、
方法。 - 高電子移動度層構造体を作成する方法であって、
a)絶縁体上の緩和Si1−xGex層を持ったSGOI基板を作成するステップと、
b)前記緩和Si1−xGex層上に、再成長Si1−xGexバッファ層を形成するステップと、
c)前記再成長Si1−xGex層上にひずみシリコンチャネル層を形成するステップと、
d)前記ひずみシリコン層上にSi1−yGeyスペーサ層を形成するステップと、
e)前記Si1−yGeyスペーサ層上にSi1−zGez供給層を形成し、前記Si1−zGez供給層を、1e18から5e19atoms/cm3までの範囲の濃度レベルまで、n型にドーピングするステップと、
f)前記Si1−zGez供給層上にシリコンキャップ層を形成するステップと、
を含み、前記エピタキシャル引張ひずみSi層、前記エピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層、前記Si1−zGez供給層、及び前記引張ひずみSiキャップ層によって量子井戸構造を形成し、該量子井戸の深さが、前記ひずみSiキャップ層の上面から前記引張ひずみSi層の上面にかけておよそ10nm又はそれ以下の深さに垂直方向に縮小され、改善された高周波用途のために横方向に縮小されるようにする、
方法。 - 高電子移動度層構造体を作成する方法であって、
a)絶縁体上の緩和Si1−xGex層を持つSGOI基板を作成するステップと、
b)前記SiGe層上にエピタキシャルSi0.95Ge0.05シード層を形成するステップと、
c)前記スペーサ層上にエピタキシャルSi1−zGez供給層を形成し、前記供給層を、1e18cm−3から5e19cm−3の間のn型ドーパント濃度にドーピングするステップと、
d)前記供給層上に、エピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層を、3nmないし5nmの厚さに形成するステップと、
e)前記スペーサ層上に、エピタキシャル引張ひずみSi層を形成するステップと、
f)前記ひずみSi層上に、エピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層を、1nmないし2nmの厚さに形成するステップと、
g)前記供給層上に、エピタキシャル引張ひずみSiキャップ層を、上限2nmの厚さに形成するステップと、
を含み、前記引張ひずみSi層の深さが、前記ひずみSiキャップ層の上面から前記引張ひずみSi層の上面にかけておよそ2nm又はそれ以下の深さに垂直方向に縮小され、改善された高周波用途のために横方向に縮小されるようにする、
方法。 - 高電子移動度層構造体を作成する方法であって、
a)絶縁体上のSi1−xGex供給層を持ったSGOI基板を作成し、そのSi1−xGex供給層を、1e18から5e19atoms/cm3の間の濃度レベルまで、n型にドーピングするステップと、
b)上記ドープSi1−xGex層上にエピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層を形成するステップと、
c)前記スペーサ層上に量子井戸を形成するエピタキシャル引張ひずみSiチャネル層を形成するステップと、
d)前記ひずみSiチャネル層上にエピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層を形成するステップと、
e)前記スペーサ層上にエピタキシャルひずみSiキャップ層を形成するステップと、
を含み、前記引張ひずみ量子井戸の深さが、前記ひずみSiキャップ層の上面から前記引張ひずみSi層の上面にかけておよそ4nm又はそれ以下の深さに垂直方向に縮小され、改善された高周波用途のために横方向に縮小されるようにする、
方法。 - 高電子移動度層構造体を作成する方法であって、
a)絶縁体上にあって厚さが10nmから50nmの間の緩和SiGe層、を含むSGOI基板を作成し、前記緩和SiGe層を、1e14cm−3から5e17cm−3の間のn型ドーピング濃度にドーピングするステップと、
b)前記SiGe層上に10nmないし50nmの厚さに成長させられるSi1−xGex再成長バッファ層を形成するステップと、
c)前記再成長バッファ層上に、厚さが3nmから10nmの間に及び、量子井戸を形成するエピタキシャル引張ひずみSi層を形成するステップと、
d)前記ひずみSi層上に、厚さが3nmから5nmの間のエピタキシャルSi1−yGeyスペーサ層を形成するステップと、
e)前記スペーサ層上に、厚さが2nmから8nmの間であり、1e18cm−3から5e19cm−3の間のn型ドーピング濃度を持つエピタキシャルSi1−zGez供給層を形成するステップと、
f)前記供給層上に上限3nmまでの厚さに成長させられ、5e17cm−3から5e19cm−3の間のn型ドーピング濃度を持つエピタキシャル引張ひずみSiキャップ層を形成するステップと、
を含み、前記量子井戸の深さが、前記ひずみSiキャップ層の上面から前記引張ひずみSiチャネル層の上面にかけておよそ10nm又はそれ以下の深さに垂直方向に縮小され、改善された高周波用途のために横方向に縮小されるようにする、
方法。 - 高ホール移動度層構造体を作成する方法であって、
a)絶縁体上の緩和Si1−jGej層を持つSGOI基板を作成するステップと、
b)前記ドープSi1−jGej層上にSi1−kGekスペーサ層を形成するステップと、
c)前記Si1−kGekスペーサ層上に量子井戸を含む圧縮ひずみSi1−mGemチャネル層を形成するステップと、
d)前記圧縮ひずみSi1−mGemチャネル層上にSi1−nGenキャップ層を形成するステップと、
を含み、前記圧縮ひずみSi1−mGem量子井戸の深さが、前記ひずみSi1−nGenキャップ層の上面から前記圧縮ひずみSi1−mGemチャネル層の上面にかけておよそ2nmないし10nmの深さに垂直方向に縮小され、改善された高周波用途のために横方向に縮小されるようにする、
方法。
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