JP2012244088A - Field effect transistor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable an FET composed of a nano-wire serving as a channel and a gate electrode formed around the nano-wire to be manufactured easily with high accuracy.SOLUTION: In a gate electrode formation region of a substrate 121 having a sheathed nano-wire 103 disposed thereon, an upper gate electrode 124 overlying with a lower gate electrode 122 is formed across the sheathed nano-wire 103. Formation of the upper gate electrode 124 may be carried out by using known lithography technology and lift-off. For example, this can be achieved by forming, on the substrate 121 with the sheathed nano-wire 103 disposed thereon across the lower gate electrode 122, a resist pattern having an opening in an electrode formation part by an electron beam exposure and then depositing an electrode material on top of that. Then, by removing the resist pattern formed earlier, it is possible to form the upper gate electrode 124.

Description

本発明は、半導体ナノワイアを用いた電界効果トランジスタおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a field effect transistor using a semiconductor nanowire and a manufacturing method thereof.

結晶成長によってボトムアップ的に得られる、高品質な半導体ナノワイアを1次元伝導チャネルとして用いる電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor:FET)が、次世代デバイスとして有望視されている。基板とナノワイアが平行な横型FETの場合、絶縁膜で覆われた導電性基板全体をゲート電極とするFET、および、ナノワイアの上に絶縁膜を介してゲート電極を配置したFETが作製されている。ただし、これらは、主に片側のみからゲート電界が作用するため、ゲート特性を最適化するのは難しい。   A field effect transistor (FET) using a high-quality semiconductor nanowire obtained as a bottom-up by crystal growth as a one-dimensional conduction channel is considered promising as a next-generation device. In the case of a lateral FET in which the substrate and the nanowire are parallel, an FET having the entire conductive substrate covered with the insulating film as the gate electrode and an FET having the gate electrode disposed on the nanowire through the insulating film are manufactured. . However, it is difficult to optimize the gate characteristics because the gate electric field mainly acts from only one side.

これに対して、ナノワイアを覆う絶縁膜を介し、ナノワイアの周囲を取り巻いて設けたゲートを用いたFETが提案されている(非特許文献1および非特許文献2参照)。このFETは、「wrap−around gate」,「surround gate」,「gate−all−around」などと呼ばれており、縦型のFETデバイス(非特許文献1参照)および横型FETデバイス(非特許文献2参照)が作製されている。これらのデバイスによれば、ショートチャネル効果(short channel effect)を抑制し、S値(subthreshold slope)やON/OFF比などの特性が改善できるものとされている。   On the other hand, there has been proposed an FET using a gate provided around the nanowire through an insulating film covering the nanowire (see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2). This FET is called “wrap-around gate”, “surround gate”, “gate-all-around”, etc., and is a vertical FET device (see Non-Patent Document 1) and a lateral FET device (Non-Patent Document). 2). According to these devices, the short channel effect is suppressed, and characteristics such as S value (subthreshold slope) and ON / OFF ratio can be improved.

T. Tanaka et al. , "Vertical Surrounding Gate Transistors Using Single InAs Nanowires Grown on Si Substrates", Applied Physics Express, vol.3, 025003, 2010.T. Tanaka et al., "Vertical Surrounding Gate Transistors Using Single InAs Nanowires Grown on Si Substrates", Applied Physics Express, vol.3, 025003, 2010. L. Zhang et al. , "Parallel Core-Shell Metal-Dielectric-Semiconductor Germanium Nanowires for High-Current Surround-Gate Field-Effect Transistors", NANO LETTERS, vol.6, no.12, pp.2785-2789, 2006.L. Zhang et al., "Parallel Core-Shell Metal-Dielectric-Semiconductor Germanium Nanowires for High-Current Surround-Gate Field-Effect Transistors", NANO LETTERS, vol.6, no.12, pp.2785-2789, 2006 . S.A.Dayeh et al. , "III-V Nanowire Growth Mechanism: V/III Ratio and Temperature Effects",NANO LETTERS, vol.7, no.8, pp.2486-2490, 2007.S.A.Dayeh et al., "III-V Nanowire Growth Mechanism: V / III Ratio and Temperature Effects", NANO LETTERS, vol.7, no.8, pp.2486-2490, 2007. S.Dhara et al. , "Magnetotransport properties of individual InAs nanowires", PHYSICAL REVIEW B, vol.79, 121311R, 2009.S.Dhara et al., "Magnetotransport properties of individual InAs nanowires", PHYSICAL REVIEW B, vol.79, 121311R, 2009. A.Bringer et al. , "Spin precession and modulation in ballistic cylindrical nanowires due to the Rashba effect",PHYSICAL REVIEW B, vol.83, 115305, 2011.A. Bringer et al., "Spin precession and modulation in ballistic cylindrical nanowires due to the Rashba effect", PHYSICAL REVIEW B, vol.83, 115305, 2011. A. E. Hansen et al. , "Spin relaxation in InAs nanowires studied by tunable weak antilocalization", PHYSICAL REVIEW B, vol.71, 205328, 2005.A. E. Hansen et al., "Spin relaxation in InAs nanowires studied by tunable weak antilocalization", PHYSICAL REVIEW B, vol.71, 205328, 2005.

しかしながら、上述したFETは、製造が容易ではないという問題がある。まず、非特許文献1に示されたナノワイアを立てた状態で用いる縦型のGAA(gate-all-around)FETでは、まず、ゲート電極を形成しから、絶縁膜でナノワイア全体を基板ごと埋め込む。次に、エッチングによって、ゲート電極は露出させずにナノワイア上部のみを露出させ、この露出部に蒸着法などにより金属を堆積してドレイン電極を形成している。このように、素子を作製する際の工程が複雑である。   However, the above-described FET has a problem that it is not easy to manufacture. First, in a vertical GAA (gate-all-around) FET used in a state in which nanowires are set up as shown in Non-Patent Document 1, first, a gate electrode is formed, and then the entire nanowire is embedded in the entire substrate with an insulating film. Next, by etching, only the upper part of the nanowire is exposed without exposing the gate electrode, and a metal is deposited on the exposed part by vapor deposition or the like to form a drain electrode. As described above, the process for manufacturing the element is complicated.

また、量子ドットをナノワイア中に形成するために必要となる複数のゲート電極を単一のナノワイア上に形成しようとすると、上下のゲート電極間の絶縁を保ちつつ上述したプロセスを複数回繰り返し、最終的には横方向へ配線をとりだすことになる。このようなプロセスは、容易ではない。   In addition, when a plurality of gate electrodes required to form quantum dots in a nanowire are formed on a single nanowire, the above process is repeated a plurality of times while maintaining insulation between the upper and lower gate electrodes. In particular, the wiring is taken out in the horizontal direction. Such a process is not easy.

また、非特許文献2に示された横型GAAFETの作製では、まず、ナノワイア全体を絶縁膜(Al23)ならびに単一のゲート電極(Al)で覆い、これを別の基板に転写する。次に、別の基板に転写した状態で、上面からのウェットエッチングによって一部のゲート電極を除去してゲート電極の幅(ゲート長)を所定の寸法とする。また、基板に転写した状態で、上面からのウェットエッチングにより、ソース・ドレイン領域となる部分のAlとAl23とを除去し、除去により露出したナノワイアの部分にTiなどの金属を堆積してソース・ドレイン電極を形成している。 In the manufacture of the lateral GAAFET shown in Non-Patent Document 2, first, the entire nanowire is covered with an insulating film (Al 2 O 3 ) and a single gate electrode (Al), and this is transferred to another substrate. Next, in a state of being transferred to another substrate, a part of the gate electrode is removed by wet etching from the upper surface, and the width (gate length) of the gate electrode is set to a predetermined dimension. In addition, while being transferred to the substrate, wet etching from the top surface is used to remove the portion of Al and Al 2 O 3 that will become the source / drain regions, and deposit a metal such as Ti on the portion of the nanowire exposed by the removal. Source / drain electrodes are formed.

この方法では、基板から見てナノワイアの上面と下面ではウェットエッチングの量が異なるため、ナノワイア全周にわたって誤差10nm程度で均一なゲート長を実現することは不可能であり、量子ドット形成に必要な数10nm幅の複数のゲート電極を精度よく形成することは困難である。   In this method, since the amount of wet etching differs between the upper and lower surfaces of the nanowire as viewed from the substrate, it is impossible to realize a uniform gate length with an error of about 10 nm over the entire circumference of the nanowire, which is necessary for quantum dot formation. It is difficult to accurately form a plurality of gate electrodes having a width of several tens of nanometers.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、チャネルとなるナノワイアの周囲をゲート電極が取り巻いて形成されているFETが、より容易に高い精度で製造できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, so that an FET formed by surrounding a nanowire serving as a channel around a gate electrode can be more easily manufactured with high accuracy. The purpose is to do.

本発明に係る電界効果トランジスタの製造方法は、半導体ナノワイアを形成する工程と、半導体ナノワイアの側面を覆う絶縁層を形成して絶縁層で被覆された被覆ナノワイアを形成する工程と、基板の上のゲート電極形成領域の上に下部ゲート電極を形成する工程と、下部ゲート電極の上に被覆ナノワイアを交差させて配置する工程と、被覆ナノワイアを配置した基板のゲート電極形成領域の上に、被覆ナノワイアに交差して下部ゲート電極に重なる上部ゲート電極を形成する工程と、被覆ナノワイアの両端部の絶縁層を除去する工程と、絶縁層を除去することで露出した半導体ナノワイアの両端部にソース電極およびドレイン電極を接続して形成する工程とを少なくとも備える。   The method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention includes a step of forming a semiconductor nanowire, a step of forming an insulating layer covering a side surface of the semiconductor nanowire and forming a coated nanowire covered with the insulating layer, A step of forming a lower gate electrode on the gate electrode formation region; a step of disposing a covering nanowire on the lower gate electrode; and a covering nanowire on the gate electrode formation region of the substrate on which the covering nanowire is disposed. Forming an upper gate electrode that intersects with the lower gate electrode, removing an insulating layer at both ends of the coated nanowire, and removing a source electrode and both ends of the semiconductor nanowire exposed by removing the insulating layer And a step of connecting and forming the drain electrode.

上記電界効果トランジスタの製造方法において、上部ゲート電極は、下部ゲート電極との交差領域上の被覆ナノワイアの側部周面を被覆する状態に形成するとよい。また、同一方向に延在する複数のゲート電極形成領域を備え、複数のゲート電極形成領域の各々に下部ゲート電極を形成し、複数の下部ゲート電極に交差して被覆ナノワイアを配置し、被覆ナノワイアに交差して複数の下部ゲート電極の各々に重なる複数の上部ゲート電極を形成するようにしてもよい。   In the field effect transistor manufacturing method, the upper gate electrode may be formed so as to cover the side peripheral surface of the coated nanowire on the region intersecting the lower gate electrode. In addition, a plurality of gate electrode formation regions extending in the same direction are provided, a lower gate electrode is formed in each of the plurality of gate electrode formation regions, and a covered nanowire is disposed so as to cross the plurality of lower gate electrodes. A plurality of upper gate electrodes that intersect with each of the plurality of lower gate electrodes may be formed.

また、本発明に係る電界効果トランジスタは、基板の上のゲート電極形成領域の上に形成された下部ゲート電極と、下部ゲート電極の上に交差して配置され、下部ゲート電極との交差部の側面が絶縁層で被覆された半導体ナノワイアと、半導体ナノワイアを配置した基板のゲート電極形成領域の上に、半導体ナノワイアに絶縁層を介して交差して下部ゲート電極に重なる状態に形成された上部ゲート電極と、半導体ナノワイアの両端部に各々接続するソース電極およびドレイン電極とを少なくとも備える。   Further, the field effect transistor according to the present invention is disposed so as to intersect the lower gate electrode formed on the gate electrode formation region on the substrate and the lower gate electrode, and at the intersection of the lower gate electrode. A semiconductor nanowire whose side surface is covered with an insulating layer, and an upper gate formed on the gate electrode formation region of the substrate on which the semiconductor nanowire is arranged so as to intersect the semiconductor nanowire via the insulating layer and overlap the lower gate electrode And at least a source electrode and a drain electrode connected to both ends of the semiconductor nanowire.

上記電界効果トランジスタにおいて、上部ゲート電極は、下部ゲート電極との交差領域上の半導体ナノワイアの側部周面を、絶縁層を介して被覆する状態に形成されているとよい。また、同一方向に延在する複数のゲート電極形成領域を備え、複数のゲート電極形成領域の各々に形成されて被覆ナノワイアに交差する複数の下部ゲート電極と、被覆ナノワイアに交差して複数の下部ゲート電極の各々に重なって形成された複数の上部ゲート電極とを備えるようにしてもよい。   In the field effect transistor, the upper gate electrode may be formed so as to cover the side peripheral surface of the semiconductor nanowire on the region intersecting with the lower gate electrode through an insulating layer. In addition, a plurality of gate electrode formation regions extending in the same direction, a plurality of lower gate electrodes formed in each of the plurality of gate electrode formation regions and intersecting the coated nanowires, and a plurality of lower portions intersecting the coated nanowires A plurality of upper gate electrodes formed to overlap each of the gate electrodes may be provided.

以上説明したように、本発明によれば、被覆ナノワイアに交差して下部ゲート電極に重なる上部ゲート電極を形成するようにしたので、チャネルとなるナノワイアの周囲をゲート電極が取り巻いて形成されているFETが、より容易に高い精度で製造できるようになるという優れた効果が得られる。   As described above, according to the present invention, since the upper gate electrode is formed so as to intersect the covered nanowire and overlap the lower gate electrode, the gate electrode is formed around the nanowire serving as the channel. An excellent effect is obtained that the FET can be more easily manufactured with high accuracy.

図1Aは、本発明の実施の形態における電界効果トランジスタの製造方法を説明するための各工程における状態を示す構成図である。FIG. 1A is a configuration diagram showing a state in each step for explaining a method of manufacturing a field effect transistor according to an embodiment of the present invention. 図1Bは、本発明の実施の形態における電界効果トランジスタの製造方法を説明するための各工程における状態を示す構成図である。FIG. 1B is a configuration diagram showing a state in each step for explaining a method of manufacturing a field effect transistor in the embodiment of the present invention. 図1Cは、本発明の実施の形態における電界効果トランジスタの製造方法を説明するための各工程における状態を示す構成図である。FIG. 1C is a configuration diagram showing a state in each step for explaining a method of manufacturing a field effect transistor in the embodiment of the present invention. 図1Dは、本発明の実施の形態における電界効果トランジスタの製造方法を説明するための各工程における状態を示す構成図である。FIG. 1D is a configuration diagram showing a state in each step for explaining a method of manufacturing a field effect transistor in the embodiment of the present invention. 図1Eは、本発明の実施の形態における電界効果トランジスタの製造方法を説明するための各工程における状態を示す構成図である。FIG. 1E is a configuration diagram showing a state in each step for explaining a method of manufacturing a field effect transistor in the embodiment of the present invention. 図1Fは、本発明の実施の形態における電界効果トランジスタの製造方法を説明するための各工程における状態を示す構成図である。FIG. 1F is a configuration diagram showing a state in each step for explaining a method of manufacturing the field effect transistor in the embodiment of the present invention. 図1Gは、本発明の実施の形態における電界効果トランジスタの製造方法を説明するための各工程における状態を示す構成図である。FIG. 1G is a configuration diagram showing a state in each step for explaining a method of manufacturing a field effect transistor in the embodiment of the present invention. 図1Hは、本発明の実施の形態における電界効果トランジスタの製造方法を説明するための各工程における状態を示す構成図である。FIG. 1H is a configuration diagram showing a state in each step for explaining a method of manufacturing a field effect transistor in the embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態における電界効果トランジスタを走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。FIG. 2 is a photograph showing the results of observation of the field effect transistor according to the embodiment of the present invention with a scanning electron microscope. 図3は、本発明の実施の形態における他の電界効果トランジスタの構成を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of another field effect transistor according to the embodiment of the present invention. 図4は、本発明の実施の形態における他の電界効果トランジスタを走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。FIG. 4 is a photograph showing a result of observing another field effect transistor in the embodiment of the present invention with a scanning electron microscope. 図5は、量子井戸構造のバンドギャップエネルギーの状態を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the state of the band gap energy of the quantum well structure. 図6は、位相のコヒーレンスは保たれているが、散乱体としての複数の不純物601が存在して伝導中に多数回の散乱をうける「diffusive」な系の構成を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing the configuration of a “diffusive” system in which a plurality of impurities 601 as scatterers exist and are subjected to many scatterings during conduction, while the phase coherence is maintained. 図7は、InAsからなる半導体ナノワイアを用いたFETの特性を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing characteristics of an FET using a semiconductor nanowire made of InAs. 図8は、InAsからなる半導体ナノワイアを用いたFETの動作原理を説明する説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the operation principle of an FET using a semiconductor nanowire made of InAs. 図9は、InAsからなる半導体ナノワイアを用いたFETの構成を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of an FET using a semiconductor nanowire made of InAs. 図10は、ゲート電圧を変化させたときの磁場とソース・ドレイン間コンダクタンスとの関係(a)、およびゲート電圧の印加により誘起した電場Eindに対するスピン軌道長(縦軸)の変化(b)を示す特性図である。FIG. 10 shows the relationship (a) between the magnetic field and the source-drain conductance when the gate voltage is changed, and the change in the spin orbit length (vertical axis) with respect to the electric field E ind induced by the application of the gate voltage (b). FIG.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図1A〜図1Hは、本発明の実施の形態における電界効果トランジスタの製造方法を説明するための各工程における状態を示す構成図である。図1A,図1C,図1D,図1E,図1G,図1Hは、斜視図であり、図1B,図1Fは、一部断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A to 1H are configuration diagrams showing states in respective steps for explaining a method of manufacturing a field effect transistor according to an embodiment of the present invention. 1A, 1C, 1D, 1E, 1G, and 1H are perspective views, and FIGS. 1B and 1F are partial cross-sectional views.

まず、図1Aに示すように、半導体ナノワイア101を形成する。例えば、InAsからなる成長基板151の上に、径が数10nmのAuなどの金属微粒子触媒(不図示)を配置し、ここに、トリメチルインジウム(TMIn)およびアルシン(AsH3)を供給し、VLS(Vapor-liquid-solid)法などを用いることで、InAsからなる半導体ナノワイア101が形成できる(非特許文献3参照)。また、金属微粒子触媒を使用することなく、パタニングした酸化膜を用いて選択成長を行うなど、別の手法を用いて半導体ナノワイアを形成してもよい(非特許文献1参照)。 First, as shown in FIG. 1A, a semiconductor nanowire 101 is formed. For example, a metal fine particle catalyst (not shown) such as Au having a diameter of several tens of nanometers is placed on a growth substrate 151 made of InAs, and trimethylindium (TMIn) and arsine (AsH 3 ) are supplied to the VLS. By using the (Vapor-liquid-solid) method or the like, the semiconductor nanowire 101 made of InAs can be formed (see Non-Patent Document 3). Alternatively, the semiconductor nanowire may be formed using another method such as selective growth using a patterned oxide film without using a metal fine particle catalyst (see Non-Patent Document 1).

次に、図1Bに示すように、半導体ナノワイア101の側面(周面)を覆う絶縁層102を形成して絶縁層102で被覆された被覆ナノワイア103を形成する。例えば、前述したように、成長基板151にInAsからなる半導体ナノワイア101が形成されている状態で、原子層堆積(Atomic Layer Deposition:ALD)法を用い、ゲート特性の向上に適した高誘電率を有するAl23、HfO2などの絶縁層102を、半導体ナノワイア101を覆って形成すればよい。 Next, as shown in FIG. 1B, an insulating layer 102 that covers the side surface (peripheral surface) of the semiconductor nanowire 101 is formed to form a covered nanowire 103 that is covered with the insulating layer 102. For example, as described above, in a state where the semiconductor nanowire 101 made of InAs is formed on the growth substrate 151, an atomic layer deposition (ALD) method is used, and a high dielectric constant suitable for improving gate characteristics is obtained. An insulating layer 102 such as Al 2 O 3 or HfO 2 may be formed so as to cover the semiconductor nanowire 101.

よく知られているように、ALD法は、原料となる有機化合物の1分子層を形成対象の表面に吸着させることによる成膜方法であり、均一な厚さの層を三次元形状の表面に形成することが可能である。このALD法によれば、半導体ナノワイア101のすべての側面に絶縁層102を形成することが容易である。なお、ALD法に限るものではなく、スパッタ法を用いることで、半導体ナノワイア101の側面を覆う状態に絶縁層102を形成することも可能である。   As is well known, the ALD method is a film formation method in which a single molecular layer of an organic compound as a raw material is adsorbed on a surface to be formed, and a layer having a uniform thickness is formed on a three-dimensional surface. It is possible to form. According to this ALD method, it is easy to form the insulating layer 102 on all side surfaces of the semiconductor nanowire 101. Note that the insulating layer 102 can be formed so as to cover the side surface of the semiconductor nanowire 101 by using a sputtering method without being limited to the ALD method.

次に、図1Cに示すように、基板121の上のゲート電極形成領域の上に下部ゲート電極122を形成する。下部ゲート電極122は、一方向に延在する短冊状に形成すればよい。図1Cでは、下部ゲート電極122とともに、下部ゲート電極122に接続する端子123を同時に形成した状態を示している。基板121は、例えば、表面に酸化シリコンなどの絶縁膜が形成されたシリコン基板を用いればよい。基板121は、必ずしも導電性を備えている必要はない。   Next, as shown in FIG. 1C, the lower gate electrode 122 is formed on the gate electrode formation region on the substrate 121. The lower gate electrode 122 may be formed in a strip shape extending in one direction. FIG. 1C shows a state in which a terminal 123 connected to the lower gate electrode 122 is formed simultaneously with the lower gate electrode 122. As the substrate 121, for example, a silicon substrate having a surface formed with an insulating film such as silicon oxide may be used. The substrate 121 does not necessarily have conductivity.

下部ゲート電極122の形成は、公知のリソグラフィー技術とリフトオフとにより行えばよい。例えば、基板121の上に、電子ビーム露光により電極形成部に開口を備えるレジストパターンを形成し、この上に、層厚10nm程度にTi層およびAu層を堆積する。この後、先に形成してあるレジストパターンを除去すれば、下部ゲート電極122,端子123が形成できる。ここで、ゲート電極形成領域との相対的な位置関係が既知の合わせマーク(不図示)を、基板121に形成しておき、この合わせマークを基準とし、基板121の平面上で設計された箇所(ゲート電極形成領域)に、上述したレジストパターンを形成すればよい。このようにすることで、ゲート電極形成領域に合わせて下部ゲート電極122が形成できる。これは、リソグラフィー技術の露光において、一般に用いられている方法である。   The lower gate electrode 122 may be formed by a known lithography technique and lift-off. For example, a resist pattern having an opening in the electrode formation portion is formed on the substrate 121 by electron beam exposure, and a Ti layer and an Au layer are deposited on the resist pattern to a thickness of about 10 nm. Thereafter, the lower gate electrode 122 and the terminal 123 can be formed by removing the previously formed resist pattern. Here, an alignment mark (not shown) having a known relative positional relationship with the gate electrode formation region is formed on the substrate 121, and a location designed on the plane of the substrate 121 with the alignment mark as a reference. The resist pattern described above may be formed in the (gate electrode formation region). Thus, the lower gate electrode 122 can be formed in accordance with the gate electrode formation region. This is a method generally used in lithography exposure.

次に、図1Dに示すように、下部ゲート電極122の上に被覆ナノワイア103を交差させて配置する。例えば、被覆ナノワイア103が形成されている成長基板151を、下部ゲート電極122が形成されている基板121に押し付けることで、成長基板151上の被覆ナノワイア103を、基板121に転写することで、被覆ナノワイア103を基板121の上に配置すればよい。また、複数の被覆ナノワイア103を成長基板151より分離し、これらをアルコールなどの溶媒中に入れ、ここに超音波を印加することで分散させた分散液を作製し、この分散液を基板121に滴下し、溶媒を蒸発させることで、被覆ナノワイア103を基板121の上に配置してもよい。このように基板121の上に配置した複数の被覆ナノワイア103のいずれかが、下部ゲート電極122の上に交差して配置されるようになる。なお、図1Dでは、基板121の上の他の領域に配置されているナノワイアについては省略して図示していない。   Next, as shown in FIG. 1D, the covered nanowires 103 are arranged on the lower gate electrode 122 so as to cross each other. For example, the coated nanowire 103 on the growth substrate 151 is transferred to the substrate 121 by pressing the growth substrate 151 on which the coated nanowire 103 is formed against the substrate 121 on which the lower gate electrode 122 is formed. The nanowire 103 may be disposed on the substrate 121. Further, a plurality of coated nanowires 103 are separated from the growth substrate 151, and these are put in a solvent such as alcohol, and a dispersion is prepared by applying ultrasonic waves thereto, and this dispersion is applied to the substrate 121. The coated nanowire 103 may be disposed on the substrate 121 by dropping and evaporating the solvent. Thus, any one of the plurality of coated nanowires 103 arranged on the substrate 121 is arranged so as to cross the lower gate electrode 122. In FIG. 1D, nanowires arranged in other regions on the substrate 121 are not shown in the drawing.

次に、図1Eに示すように、被覆ナノワイア103を配置した基板121のゲート電極形成領域の上に、被覆ナノワイア103に交差して下部ゲート電極122に重なる上部ゲート電極124を形成する。下部ゲート電極122および上部ゲート電極124に対して被覆ナノワイア103が交差する交差領域では、半導体ナノワイア101の側部周面が絶縁層102で覆われている。従って、下部ゲート電極122および上部ゲート電極124は、絶縁層102を介して半導体ナノワイア101と交差していることになる。   Next, as shown in FIG. 1E, an upper gate electrode 124 is formed on the gate electrode formation region of the substrate 121 on which the coated nanowire 103 is arranged, and intersects the coated nanowire 103 and overlaps the lower gate electrode 122. In the intersecting region where the covering nanowire 103 intersects with the lower gate electrode 122 and the upper gate electrode 124, the side peripheral surface of the semiconductor nanowire 101 is covered with the insulating layer 102. Therefore, the lower gate electrode 122 and the upper gate electrode 124 intersect the semiconductor nanowire 101 through the insulating layer 102.

上部ゲート電極124の形成は、公知のリソグラフィー技術とリフトオフとにより行えばよい。例えば、被覆ナノワイア103が下部ゲート電極122と交差して配置されている基板121の上に、電子ビーム露光により電極形成部に開口を備えるレジストパターンを形成し、この上に、電極材料を堆積する。この後、先に形成してあるレジストパターンを除去すれば、上部ゲート電極124が形成できる。   The upper gate electrode 124 may be formed by a known lithography technique and lift-off. For example, a resist pattern having an opening in an electrode forming portion is formed by electron beam exposure on a substrate 121 in which the coated nanowire 103 is arranged to intersect with the lower gate electrode 122, and an electrode material is deposited thereon. . Thereafter, the upper gate electrode 124 can be formed by removing the previously formed resist pattern.

上述した上部ゲート電極124の形成においても、基板121に形成されている前述した合わせマークを基準とし、基板121の平面上で設計された箇所(ゲート電極形成領域)に、上述したレジストパターンを形成すればよい。このようにすることで、ゲート電極形成領域に既に形成されている下部ゲート電極122に合わせて上部ゲート電極124が形成できる。このような合わせマークを用いた位置合わせは、一般に、ずれ量が10nm以下の高精度に行うことができる。   Also in the formation of the upper gate electrode 124 described above, the resist pattern described above is formed at a location (gate electrode formation region) designed on the plane of the substrate 121 with the alignment mark formed on the substrate 121 as a reference. do it. By doing in this way, the upper gate electrode 124 can be formed according to the lower gate electrode 122 already formed in the gate electrode formation region. In general, alignment using such an alignment mark can be performed with high accuracy with a shift amount of 10 nm or less.

ここで、上述した電極材料の堆積を、複数の方向から蒸着することで、図1Fの断面図に示すように、下部ゲート電極122との交差領域上の被覆ナノワイア103の側部周面を、上部ゲート電極124で被覆する状態に形成できる。ここで、「上部ゲート電極124が、下部ゲート電極122との交差領域上の被覆ナノワイア103の側部周面を被覆する状態」とは、交差領域において、下部ゲート電極122との接触領域以外の被覆ナノワイア103の側部周面を、上部ゲート電極124で覆っている状態である。例えば、上記電極材料の蒸着において、被覆ナノワイア103の径と同程度の厚さに、電極材料を被覆ナノワイア103の側面方向の2方向から、基板121の平面に対して斜めに蒸着すればよい。なお、以上の電極形成工程は、複数のゲート電極について同時に行うことも容易である。   Here, by depositing the electrode material described above from a plurality of directions, as shown in the cross-sectional view of FIG. 1F, the side peripheral surface of the coated nanowire 103 on the intersecting region with the lower gate electrode 122 is It can be formed so as to be covered with the upper gate electrode 124. Here, “the state in which the upper gate electrode 124 covers the side peripheral surface of the coated nanowire 103 on the intersection region with the lower gate electrode 122” means that the region other than the contact region with the lower gate electrode 122 in the intersection region. The side peripheral surface of the coated nanowire 103 is covered with the upper gate electrode 124. For example, in the vapor deposition of the electrode material, the electrode material may be vapor-deposited obliquely with respect to the plane of the substrate 121 from two directions in the side surface direction of the coated nanowire 103 to the same thickness as the diameter of the coated nanowire 103. Note that the above electrode forming step can be easily performed on a plurality of gate electrodes simultaneously.

次に、図1Gに示すように、被覆ナノワイア103の両端部の絶縁層102を除去し、半導体ナノワイア101を露出させる。露出させる領域以外を覆うレジストパターンを基板121の上に形成し、この状態で、被覆ナノワイア103の両端部の絶縁層102をエッチング除去すればよい。例えば、アルカリ性のエッチング液を用いることで、Al23からなる絶縁層102を選択的にエッチングできる。また、アルゴンイオンスパッタリングなどのドライエッチングにより絶縁層102を除去してもよい。 Next, as shown in FIG. 1G, the insulating layers 102 at both ends of the coated nanowire 103 are removed, and the semiconductor nanowire 101 is exposed. A resist pattern that covers a region other than the exposed region is formed on the substrate 121, and in this state, the insulating layers 102 at both ends of the coated nanowire 103 may be removed by etching. For example, the insulating layer 102 made of Al 2 O 3 can be selectively etched by using an alkaline etching solution. Alternatively, the insulating layer 102 may be removed by dry etching such as argon ion sputtering.

次に、図1Hに示すように、絶縁層102を除去することで露出した半導体ナノワイア101の両端部にソース電極125およびドレイン電極126を接続(オーミックコンタクト)して形成する。例えば、上述した一部の絶縁層102の除去に用いたレジストパターンを除去せずに、この上より金属材料を蒸着し、この後、レジストパターンをリフトオフすれば、ソース電極125およびドレインで極126が形成できる。   Next, as shown in FIG. 1H, a source electrode 125 and a drain electrode 126 are connected (ohmic contact) to both ends of the semiconductor nanowire 101 exposed by removing the insulating layer 102. For example, without removing the resist pattern used to remove some of the insulating layers 102 described above, a metal material is deposited on the resist pattern, and then the resist pattern is lifted off. Can be formed.

以上の製造過程により、図1Hに示すように、下部ゲート電極122および上部ゲート電極124よりなる単一のゲート電極を半導体ナノワイア101に対してGAA構造とした横型のFETが得られる。図2は、このFETを走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。   Through the above manufacturing process, as shown in FIG. 1H, a lateral FET in which a single gate electrode composed of a lower gate electrode 122 and an upper gate electrode 124 has a GAA structure with respect to the semiconductor nanowire 101 is obtained. FIG. 2 is a photograph showing the result of observing the FET with a scanning electron microscope.

このFETは、基板121の上のゲート電極形成領域の上に形成された下部ゲート電極122と、下部ゲート電極122の上に交差して配置され、下部ゲート電極122との交差部の側面が絶縁層102で被覆された半導体ナノワイア101と、半導体ナノワイア101を配置した基板121のゲート電極形成領域の上に、半導体ナノワイア101に絶縁層102を介して交差して下部ゲート電極122に重なる状態に形成された上部ゲート電極124と、半導体ナノワイア101の両端部に各々接続するソース電極125およびドレイン電極126とを備える。また、本実施の形態では、上部ゲート電極124は、下部ゲート電極122との交差領域上の半導体ナノワイア101の側部周面を、絶縁層102を介して被覆する状態に形成されている。   This FET is disposed so as to intersect the lower gate electrode 122 formed on the gate electrode formation region on the substrate 121 and the lower gate electrode 122, and the side surface of the intersection with the lower gate electrode 122 is insulated. The semiconductor nanowire 101 covered with the layer 102 and the gate electrode formation region of the substrate 121 on which the semiconductor nanowire 101 is arranged are formed so as to intersect the semiconductor nanowire 101 via the insulating layer 102 and overlap the lower gate electrode 122. And the source electrode 125 and the drain electrode 126 connected to both ends of the semiconductor nanowire 101, respectively. In the present embodiment, the upper gate electrode 124 is formed so as to cover the side peripheral surface of the semiconductor nanowire 101 on the region intersecting with the lower gate electrode 122 with the insulating layer 102 interposed therebetween.

このFETでは、ソース・ドレイン電極間に一定のドレイン電圧を印加してドレイン電流を流しておき、ゲート電極にゲート電圧を印加することにより、ドレイン電流を変調するFET動作が可能となる。ゲート電極をGAA構造にしているいため、ドレイン電流が0に近づくピンチオフ領域近傍で、ゲート電圧の変化に対して急峻にドレイン電流が変化する。   In this FET, a constant drain voltage is applied between the source and drain electrodes to cause a drain current to flow, and a gate voltage is applied to the gate electrode, thereby enabling an FET operation to modulate the drain current. Since the gate electrode has a GAA structure, the drain current changes steeply with respect to the change of the gate voltage in the vicinity of the pinch-off region where the drain current approaches zero.

上述した実施の形態によれば、下部ゲート電極122および上部ゲート電極124を重ねて1つのゲート電極としているので、例えば、上部ゲート電極124を、下部ゲート電極122との交差領域上の被覆ナノワイア103の側部周面を被覆する状態に形成すれば、ゲート電極をGAA構造とすることが容易である。また、下部ゲート電極122および上部ゲート電極124は、よく知られたリソグラフィー技術などのパターニング技術により、数nmの位置合わせ精度および寸法精度で容易に作製可能である。このように、本実施の形態によれば、チャネルとなるナノワイアの周囲をゲート電極が取り巻いて形成されているFETが、より容易に高い精度で製造できるようになる。   According to the above-described embodiment, since the lower gate electrode 122 and the upper gate electrode 124 are overlapped to form one gate electrode, for example, the upper gate electrode 124 is covered with the coated nanowire 103 on the intersection region with the lower gate electrode 122. It is easy to make the gate electrode have a GAA structure if it is formed so as to cover the peripheral surface of the gate. Further, the lower gate electrode 122 and the upper gate electrode 124 can be easily manufactured with alignment accuracy and dimensional accuracy of several nm by a well-known patterning technique such as a lithography technique. Thus, according to the present embodiment, an FET formed by surrounding a gate electrode around a nanowire can be more easily manufactured with high accuracy.

なお、ゲート電極は1つに限るものではなく、被覆ナノワイアに対し、複数の下部ゲート電極および上部ゲート電極の組を形成し、複数のゲート電極を備えるようにしてもよい。例えば、図3に示すように、被覆ナノワイア103に交差する下部ゲート電極122a,下部ゲート電極122b,上部ゲート電極124a,および上部ゲート電極124bを形成すればよい。   Note that the number of gate electrodes is not limited to one, and a set of a plurality of lower gate electrodes and upper gate electrodes may be formed for the coated nanowire, and a plurality of gate electrodes may be provided. For example, as shown in FIG. 3, a lower gate electrode 122a, a lower gate electrode 122b, an upper gate electrode 124a, and an upper gate electrode 124b that intersect with the coated nanowire 103 may be formed.

このようにすることで、下部ゲート電極122aおよび上部ゲート電極124aとからなるゲート電極と、下部ゲート電極122bおよび上部ゲート電極124bからなるゲート電極とが、被覆ナノワイア103に交差して形成できる。この場合、2本のゲート電極をバイアスすることにより、2つのゲート電極で挟まれた領域の半導体ナノワイアに、量子ドットを形成することができる。   By doing so, the gate electrode composed of the lower gate electrode 122 a and the upper gate electrode 124 a and the gate electrode composed of the lower gate electrode 122 b and the upper gate electrode 124 b can be formed so as to intersect the covered nanowire 103. In this case, a quantum dot can be formed in the semiconductor nanowire in the region sandwiched between the two gate electrodes by biasing the two gate electrodes.

ゲート電極は2つに限らず、図4に示すように、5つのゲート電極を備えるようにしてもよい。図4は、5つのゲート電極を被覆ナノワイア(半導体ナノワイア)に交差させたGAA構造のFETを走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す写真である。図4において、各ゲート電極のパターン幅(ゲート長)は、40nmであり、各ゲート電極の間隔は80nmとしている。複数のゲート電極を用いることで、複数の量子ドットを用いた多機能デバイスの実現も可能となる。   The number of gate electrodes is not limited to two, and five gate electrodes may be provided as shown in FIG. FIG. 4 is a photograph showing a result of observing a FET having a GAA structure in which five gate electrodes intersect with a coated nanowire (semiconductor nanowire) with a scanning electron microscope. In FIG. 4, the pattern width (gate length) of each gate electrode is 40 nm, and the interval between the gate electrodes is 80 nm. By using a plurality of gate electrodes, a multi-functional device using a plurality of quantum dots can be realized.

以上に説明したように、本発明によれば、ゲート特性の優れたたGAA構造の横型ナノワイアFETを実現できる。また、ゲート電極の数には上限がないため、量子ドットを用いたより高機能なデバイスも実現可能である。   As described above, according to the present invention, a lateral nanowire FET having a GAA structure with excellent gate characteristics can be realized. In addition, since there is no upper limit to the number of gate electrodes, a more sophisticated device using quantum dots can be realized.

以下、ナノワイアを用いたFETなどのスピントロニクスデバイスについて説明する。このスピントロニクスデバイスでは、固体中のスピン軌道相互作用をゲート電極の電場(電界)により変調することで、ソース・ドレイン間のコンダクタンスを制御している。固体中のスピン軌道相互作用は、結晶構造の非対称性(bulk inversion asymmetry)や量子井戸などの人工構造における非対称性(structural inversion asymmetry)に由来する相対論的効果で、後者をラシュバ効果と呼ぶ。スピン軌道相互作用は、InAsなどの狭バンドギャップ半導体で大きな値を持つ。   Hereinafter, spintronic devices such as FETs using nanowires will be described. In this spintronic device, the conductance between the source and the drain is controlled by modulating the spin-orbit interaction in the solid by the electric field (electric field) of the gate electrode. The spin-orbit interaction in solids is a relativistic effect derived from crystal structure asymmetry (bulk inversion asymmetry) and asymmetry in artificial structures such as quantum wells, and the latter is called the Rashba effect. The spin orbit interaction has a large value in a narrow band gap semiconductor such as InAs.

ラシュバ効果は電子の運動方向と電場に垂直な有効磁場を発生し、電子のスピンを回転させる。この大きさを外部からゲート電圧などで変調できる。例えば、図5の斜視図でバンドギャップエネルギーの状態を示す量子井戸構造の場合、2つの障壁層502,504に挟まれた井戸層503に形成される2次元電子ガス505の電子スピンの状態を、ゲート電極501に印加するゲート電圧により変調できる。このため、ラッシュバ効果は、スピントランジスタなどのスピントロニクスデバイスへの応用が期待されている。   The Rashba effect generates an effective magnetic field perpendicular to the direction of motion of the electrons and the electric field, and rotates the spin of the electrons. This magnitude can be modulated from the outside by a gate voltage or the like. For example, in the case of the quantum well structure showing the state of the band gap energy in the perspective view of FIG. 5, the state of the electron spin of the two-dimensional electron gas 505 formed in the well layer 503 sandwiched between the two barrier layers 502 and 504 is shown. , And can be modulated by the gate voltage applied to the gate electrode 501. Therefore, the rush bar effect is expected to be applied to spintronic devices such as spin transistors.

ここで、弱反局在として現れるスピン軌道相互作用について簡単に説明する。図6に示すように、位相のコヒーレンスは保たれているが、散乱体としての複数の不純物601が存在し、伝導中に電子が多数回の散乱をうける「diffusive」な系においては、互いに時間反転対称性を有する時計周りの軌道(点線)と反時計回りの軌道(実線)が原点で量子干渉する。なお、図6において、太い矢印は、電子スピンの状態を示している。このため、一般に、磁気伝導度は0磁場で極小値をとる(弱局在)。ところが、スピン軌道相互作用の強い系においては、磁気伝導度は、逆に極大値をとる(弱反局在)。   Here, the spin-orbit interaction appearing as weak antilocalization will be briefly described. As shown in FIG. 6, phase coherence is maintained, but in a “diffusive” system in which a plurality of impurities 601 as scatterers are present and electrons are scattered many times during conduction, A clockwise orbit (dotted line) and a counterclockwise orbit (solid line) having inversion symmetry interfere with each other at the origin. In FIG. 6, thick arrows indicate the state of electron spin. For this reason, in general, the magnetic conductivity takes a minimum value at zero magnetic field (weak localization). However, in a system with strong spin-orbit interaction, the magnetic conductivity has a local maximum value (weak antilocalization).

ゲート電圧でラシュバ効果を変調すると、上述した両者の間で移り変わり、また、より弱反局在ピークが強くなる。例えば、InAsからなる半導体ナノワイアを用いたFETでは、図7の(a)および(b)に示すように、ゲート電圧の違いにより、磁場(横軸)に対するコンダクタンス(縦軸)の関係が変化する(非特許文献4参照)。   When the Rashba effect is modulated by the gate voltage, the Rashba effect shifts between the two, and the weakly delocalized peak becomes stronger. For example, in an FET using a semiconductor nanowire made of InAs, as shown in FIGS. 7A and 7B, the relationship between the conductance (vertical axis) and the magnetic field (horizontal axis) varies depending on the gate voltage. (Refer nonpatent literature 4).

例えば、InAsは伝導帯が表面近傍で下に曲がって電子がたまっている。このような伝導帯端の状態(内部電場E)をゲート電圧で変えると(図8)、ラシュバ効果が変調される。上述したラッシュバ効果の変調は、GAA構造とすることで、より効率的に行えるようになる。例えば、図9の(a)に示すように、InAsからなる半導体ナノワイア801に対し、一方の側に平板状のゲート電極802を設ける場合、半導体ナノワイア801のゲート電極802の側の下面とこれより離れる上面とで、逆向きに内部電場が変調される。これに対し、図9の(b)に示すように、半導体ナノワイア811の側面を取り巻くようにゲート電極812を設けることで、半導体ナノワイア811の側面全域で内部電荷が増大するようになり、より効率的となる(非特許文献5参照)。   For example, in InAs, the conduction band is bent downward near the surface, and electrons are accumulated. When the state of the conduction band edge (internal electric field E) is changed by the gate voltage (FIG. 8), the Rashba effect is modulated. The modulation of the rush bar effect described above can be performed more efficiently by adopting the GAA structure. For example, as shown in FIG. 9A, when a flat gate electrode 802 is provided on one side of a semiconductor nanowire 801 made of InAs, the lower surface of the semiconductor nanowire 801 on the gate electrode 802 side and The internal electric field is modulated in the opposite direction with the top surface away. On the other hand, as shown in FIG. 9B, by providing the gate electrode 812 so as to surround the side surface of the semiconductor nanowire 811, the internal charge increases in the entire side surface of the semiconductor nanowire 811, and the efficiency is increased. (See Non-Patent Document 5).

前述した図1Hを用いて説明した本実施の形態における電界効果トランジスタにおいて、ゲート電圧を変化させたときの磁場とソース・ドレイン間コンダクタンスとの関係は、図10の(a)に示すように変化する。また、図10の(b)に丸で示すように、ゲート電圧の印加により誘起した電場Eindに対してスピン軌道長(縦軸)が変化する。図10の(b)における点線は、図9の(a)を用いて説明した形態のFETの場合を示しており(非特許文献6参照)、これに対し、丸で示すGAA構造のFETでは、誘起された電場に対してより急速に、スピン軌道長が短くなり、スピン軌道相互作用が強くなっていることがわかる。このように、GAA構造とすることで、より効率の高いラッシュバ効果が実現でき、スピントロニクスデバイスヘの応用が期待できる。 In the field effect transistor according to the present embodiment described with reference to FIG. 1H described above, the relationship between the magnetic field and the source-drain conductance when the gate voltage is changed changes as shown in FIG. To do. Further, as indicated by a circle in FIG. 10B, the spin orbit length (vertical axis) changes with respect to the electric field E ind induced by application of the gate voltage. The dotted line in (b) of FIG. 10 shows the case of the FET having the form described with reference to (a) of FIG. 9 (see Non-Patent Document 6), whereas in the case of the FET having a GAA structure indicated by a circle, It can be seen that the spin-orbit length becomes shorter and the spin-orbit interaction becomes stronger more rapidly than the induced electric field. As described above, by using the GAA structure, a more efficient rush bar effect can be realized, and application to a spintronic device can be expected.

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、ゲート電極の形成において、蒸着法に限るものではなく、スパッタ法により電極材料を堆積するようにしてもよい。また、下部ゲート電極と上部ゲート電極とは、同じ材料から構成してもよく、異なる材料から構成してもよい。また、上述した実施の形態では、半導体ナノワイアとしてInAsを用いるようにしたが、これに限るものではない。上述した高効率なラッシュバ効果による変調は、ナノワイアおよびGAA構造とした形状に起因するものであり、他の半導体を用いるようにしても同様である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications and combinations can be implemented by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious. For example, the formation of the gate electrode is not limited to the evaporation method, and the electrode material may be deposited by a sputtering method. Further, the lower gate electrode and the upper gate electrode may be made of the same material or different materials. In the above-described embodiment, InAs is used as the semiconductor nanowire. However, the present invention is not limited to this. The above-described modulation by the high-efficiency rush bar effect is caused by the shape of the nanowire and the GAA structure, and the same applies even when other semiconductors are used.

101…半導体ナノワイア、102…絶縁層、103…被覆ナノワイア、121…基板、122…下部ゲート電極、123…端子、124…上部ゲート電極、125…ソース電極、126…ドレイン電極、151…成長基板。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Semiconductor nanowire, 102 ... Insulating layer, 103 ... Covering nanowire, 121 ... Substrate, 122 ... Lower gate electrode, 123 ... Terminal, 124 ... Upper gate electrode, 125 ... Source electrode, 126 ... Drain electrode, 151 ... Growth substrate.

Claims (6)

半導体ナノワイアを形成する工程と、
前記半導体ナノワイアの側面を覆う絶縁層を形成して前記絶縁層で被覆された被覆ナノワイアを形成する工程と、
基板の上のゲート電極形成領域の上に下部ゲート電極を形成する工程と、
前記下部ゲート電極の上に前記被覆ナノワイアを交差させて配置する工程と、
前記被覆ナノワイアを配置した前記基板の前記ゲート電極形成領域の上に、前記被覆ナノワイアに交差して前記下部ゲート電極に重なる上部ゲート電極を形成する工程と、
前記被覆ナノワイアの両端部の前記絶縁層を除去する工程と、
前記絶縁層を除去することで露出した前記半導体ナノワイアの両端部にソース電極およびドレイン電極を接続して形成する工程と
を少なくとも備えることを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
Forming a semiconductor nanowire;
Forming an insulating layer covering a side surface of the semiconductor nanowire to form a coated nanowire covered with the insulating layer;
Forming a lower gate electrode on the gate electrode formation region on the substrate;
Placing the coated nanowires crossing over the lower gate electrode;
Forming an upper gate electrode on the gate electrode formation region of the substrate on which the coated nanowires are disposed, intersecting the coated nanowire and overlapping the lower gate electrode;
Removing the insulating layer at both ends of the coated nanowire;
And a step of connecting and forming a source electrode and a drain electrode at both ends of the semiconductor nanowire exposed by removing the insulating layer.
請求項1記載の電界効果トランジスタの製造方法において、
前記上部ゲート電極は、前記下部ゲート電極との交差領域上の前記被覆ナノワイアの側部周面を被覆する状態に形成することを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
In the manufacturing method of the field effect transistor of Claim 1,
The method of manufacturing a field effect transistor, wherein the upper gate electrode is formed so as to cover a side peripheral surface of the coated nanowire on a region intersecting with the lower gate electrode.
請求項1または2記載の電界効果トランジスタの製造方法において、
同一方向に延在する複数の前記ゲート電極形成領域を備え、
複数の前記ゲート電極形成領域の各々に前記下部ゲート電極を形成し、
複数の前記下部ゲート電極に交差して前記被覆ナノワイアを配置し、
前記被覆ナノワイアに交差して複数の前記下部ゲート電極の各々に重なる複数の前記上部ゲート電極を形成する
ことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
In the manufacturing method of the field effect transistor of Claim 1 or 2,
A plurality of the gate electrode formation regions extending in the same direction;
Forming the lower gate electrode in each of the plurality of gate electrode formation regions;
Arranging the coated nanowires across the plurality of lower gate electrodes;
A method of manufacturing a field effect transistor, comprising: forming a plurality of upper gate electrodes that intersect with each of the plurality of lower gate electrodes so as to intersect the coated nanowires.
基板の上のゲート電極形成領域の上に形成された下部ゲート電極と、
前記下部ゲート電極の上に交差して配置され、前記下部ゲート電極との交差部の側面が絶縁層で被覆された半導体ナノワイアと、
前記半導体ナノワイアを配置した前記基板の前記ゲート電極形成領域の上に、前記半導体ナノワイアに前記絶縁層を介して交差して前記下部ゲート電極に重なる状態に形成された上部ゲート電極と、
前記半導体ナノワイアの両端部に各々接続するソース電極およびドレイン電極と
を少なくとも備えることを特徴とする電界効果トランジスタ。
A lower gate electrode formed on the gate electrode formation region on the substrate;
A semiconductor nanowire that is arranged to cross over the lower gate electrode and the side surface of the crossing with the lower gate electrode is covered with an insulating layer;
An upper gate electrode formed on the gate electrode formation region of the substrate on which the semiconductor nanowire is disposed, and intersecting the semiconductor nanowire via the insulating layer and overlapping the lower gate electrode;
A field effect transistor comprising at least a source electrode and a drain electrode respectively connected to both ends of the semiconductor nanowire.
請求項4記載の電界効果トランジスタにおいて、
前記上部ゲート電極は、前記下部ゲート電極との交差領域上の前記半導体ナノワイアの側部周面を前記絶縁層を介して被覆する状態に形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
The field effect transistor according to claim 4.
The field effect transistor according to claim 1, wherein the upper gate electrode is formed so as to cover a side peripheral surface of the semiconductor nanowire on a region intersecting with the lower gate electrode through the insulating layer.
請求項4または5記載の電界効果トランジスタにおいて、
同一方向に延在する複数の前記ゲート電極形成領域を備え、
複数の前記ゲート電極形成領域の各々に形成されて前記被覆ナノワイアに交差する複数の前記下部ゲート電極と、
前記被覆ナノワイアに交差して複数の前記下部ゲート電極の各々に重なって形成された複数の前記上部ゲート電極と
を備えることを特徴とする電界効果トランジスタ。
The field effect transistor according to claim 4 or 5,
A plurality of the gate electrode formation regions extending in the same direction;
A plurality of the lower gate electrodes formed in each of the plurality of gate electrode formation regions and intersecting the coated nanowires;
And a plurality of the upper gate electrodes formed to overlap each of the plurality of lower gate electrodes so as to intersect the coated nanowires.
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