JP6947178B2 - 相補型トランジスタ及び半導体装置 - Google Patents
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- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
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- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/10—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
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- H01L29/1033—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure
- H01L29/1054—Channel region of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate, e.g. characterised by the length, the width, the geometric contour or the doping structure with a variation of the composition, e.g. channel with strained layer for increasing the mobility
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- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
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- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
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- H01L29/66037—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising semiconducting carbon, e.g. diamond, diamond-like carbon, graphene the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66045—Field-effect transistors
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
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- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
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- H01L29/66795—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a gate at the side of the channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
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- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
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Description
第1金属カルコゲナイド系物質を含む第1二次元物質と、第1二次元物質の側面に結合しており、第2金属カルコゲナイド系物質を含む第2二次元物質とを具備し、第1二次元物質と第2二次元物質は化学結合している二次元物質要素を含む半導体層、及び、
半導体層の少なくとも一面に位置する少なくとも1層の非半導体層を含む。
第1制御電極、
第1制御電極の下方に位置し、第1A層と第1B層が積層されて成る第1活性領域、
第1制御電極と第1活性領域との間に設けられた第1絶縁層、
第1活性領域の一端から延在し、第1A層から構成された第1A延在層、及び、
第1活性領域の他端から延在し、第1B層から構成された第1B延在層、
を備えた第1トランジスタ、並びに、
第2制御電極、
第2制御電極の下方に位置し、第2A層と第2B層が積層されて成る第2活性領域、
第2制御電極と第2活性領域との間に設けられた第2絶縁層、
第2活性領域の一端から延在し、第2A層から構成された第2A延在層、及び、
第2活性領域の他端から延在し、第2B層から構成された第2B延在層、
を備えた第2トランジスタ、
から成る相補型トランジスタであって、
基体に設けられた第1導電型を有する第1表面領域は、第1A層及び第1A延在層に相当し、
第1B層は、第1導電型とは異なる第2導電型としての特性を有し、
第1B延在層は、基体に設けられた第1絶縁領域の上に設けられており、
基体に設けられた第2導電型を有する第2表面領域は、第2A層及び第2A延在層に相当し、
第2B層は、第1導電型としての特性を有し、
第2B延在層は、基体に設けられた第2絶縁領域の上に設けられている。
第1制御電極、
第1制御電極の下方に位置する第1活性領域、
第1制御電極と第1活性領域との間に設けられた第1絶縁層、
第1活性領域の一端から延在する第1A延在領域、及び、
第1活性領域の他端から延在する第1B延在領域、
を備えた第1トランジスタ、並びに、
第2制御電極、
第2制御電極の下方に位置する第2活性領域、
第2制御電極と第2活性領域との間に設けられた第2絶縁層、
第2活性領域の一端から延在する第2A延在領域、及び、
第2活性領域の他端から延在する第2B延在領域、
を備えた第2トランジスタ、
から成る相補型トランジスタであって、
基体に設けられた第1導電型を有する第1表面領域は、第1A延在領域に相当し、
第1B延在領域は、第1導電型とは異なる第2導電型としての特性を有し、基体に設けられた第1絶縁領域の上に設けられており、
第1活性領域は、第1絶縁領域上に設けられており、
基体に設けられた第2導電型を有する第2表面領域は、第2A延在領域に相当し、
第2B延在領域は、第1導電型としての特性を有し、基体に設けられた第2絶縁領域の上に設けられており、
第2活性領域は、第2絶縁領域上に設けられている。
1.本開示の第1の態様〜第2の態様に係る相補型トランジスタ及び半導体装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様に係る相補型トランジスタ及び本開示の第1の態様に係る半導体装置)
3.実施例2(実施例1の変形)
4.実施例3(実施例1の別の変形)
5.実施例4(本開示の第2の態様に係る相補型トランジスタ及び本開示の第2の態様に係る半導体装置)
6.実施例5(実施例4の変形)
7.実施例6(実施例4の別の変形)
8.実施例7(本開示の第1の態様〜第2の態様に係る相補型トランジスタの各種適用例)
9.その他
本開示の第1の態様に係る相補型トランジスタ、本開示の第2の態様に係る相補型トランジスタ、本開示の第1の態様に係る半導体装置を構成する本開示の第1の態様に係る相補型トランジスタあるいは本開示の第2の態様に係る半導体装置を構成する本開示の第2の態様に係る相補型トランジスタ(以下、これらの相補型トランジスタを、総称して、『本開示の相補型トランジスタ等』と呼ぶ場合がある)において、
第1B層(第1B延在領域)は、2次元材料又はグラフェンから構成されており、
第2B層(第2B延在領域)は、2次元材料又はグラフェンから構成されている形態とすることができる。そして、この場合、2次元材料は、MoS2、MoSe2、MoTe2、WS2、WSe2、WTe2、ZrS2、ZrSe2、ZrTe2、HfS2、HfSe2及びHfTe2から成る群から選択された1種類の2次元材料から成る形態とすることができる。ここで、2次元材料の厚さとして0.65nm乃至6.5nm、好ましくは、0.65nm乃至2.6nmを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。
第1表面領域を構成する基体の部分(第1A延在領域)と、第2表面領域を構成する基体の部分(第2A延在領域)とは、異なる材料から構成され、
第1B層及び第1B延在層(第1B延在領域)と、第2B層及び第2B延在層(第2B延在領域)とは、同じ材料から構成されている形態とすることができる。
第1表面領域を構成する基体の部分(第1A延在領域を構成する材料)の価電子帯の値[EC(N)]と、第1B層及び第1B延在層を構成する材料(第1B延在領域を構成する材料)の伝導帯の値[EV(2D)]との差は1eV以下であり、
第2表面領域を構成する基体の部分(第2A延在領域を構成する材料)の伝導帯の値[EV(P)]と、第2B層及び第2B延在層を構成する材料(第2B延在領域を構成する材料)の価電子帯の値[EC(2D)]との差は1eV以下である形態とすることができる。即ち、
EV(P)−EC(2D)≦1(eV)
EV(2D)−EC(N)≦1(eV)
を満足することが好ましいが、これに限定するものではない。
第1表面領域を構成する基体の部分(第1A延在領域)は、シリコン半導体基板から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分(第2A延在領域)は、シリコン半導体基板に形成された半導体層から構成され、
第1B層及び第1B延在層、並びに、第2B層及び第2B延在層は、あるいは又、第1B延在領域及び第2B延在領域は、同じ2次元材料から構成されている形態とすることができ、この場合、具体的には、例えば、半導体層はゲルマニウム層から成り、第1B層及び第1B延在層並びに第2B層及び第2B延在層(第1B延在領域及び第2B延在領域)は、MoTe2から成る形態とすることができる。
第1表面領域を構成する基体の部分(第1A延在領域)は、シリコン半導体基板に形成された半導体層から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分(第2A延在領域)は、シリコン半導体基板から構成され、
第1B層及び第1B延在層、並びに、第2B層及び第2B延在層は、あるいは又、第1B延在領域及び第2B延在領域は、同じ2次元材料から構成されている形態とすることができ、この場合、具体的には、例えば、半導体層はインジウム砒素層から成り、第1B層及び第1B延在層並びに第2B層及び第2B延在層(第1B延在領域及び第2B延在領域)は、MoS2から成る形態とすることができる。
第1表面領域を構成する基体の部分(第1A延在領域)は、半導体基板に形成された第1半導体層から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分(第2A延在領域)は、半導体基板に形成された第2半導体層から構成され、
第1B層及び第1B延在層、並びに、第2B層及び第2B延在層は、あるいは又、第1B延在領域及び第2B延在領域は、同じ2次元材料から構成されている形態とすることができ、この場合、具体的には、例えば、第1半導体層はインジウム砒素層から成り、第2半導体層はゲルマニウム層から成り、第1B層及び第1B延在層並びに第2B層及び第2B延在層(第1B延在領域及び第2B延在領域)は、MoS2から成る形態とすることができるし、あるいは又、
第1表面領域を構成する基体の部分(第1A延在領域)は、シリコン半導体基板から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分(第2A延在領域)は、シリコン半導体基板に形成されたゲルマニウム層から構成され、
第1B層及び第1B延在層、並びに、第2B層及び第2B延在層は、あるいは又、第1B延在領域及び第2B延在領域は、MoTe2から構成されている形態とすることができるし、あるいは又、
第1表面領域を構成する基体の部分(第1A延在領域)は、シリコン半導体基板に形成されたインジウム砒素層から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分(第2A延在領域)は、シリコン半導体基板から構成され、
第1B層及び第1B延在層、並びに、第2B層及び第2B延在層は、あるいは又、第1B延在領域及び第2B延在領域は、MoS2から構成されている形態とすることができる。
第1表面領域を構成する基体の部分(第1A延在領域)と、第2表面領域を構成する基体の部分(第2A延在領域)とは、異なる材料から構成され、
第1B層及び第1B延在層と、第2B層及び第2B延在層とは、あるいは又、第1B延在領域と第2B延在領域とは、異なる材料から構成されている形態とすることができ、この場合、
第1表面領域を構成する基体の部分(第1A延在領域)は、シリコン半導体基板から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分(第2A延在領域)は、シリコン半導体基板に形成されたゲルマニウム層から構成され、
第1B層及び第1B延在層(第1B延在領域)は、MoTe2から構成され、
第2B層及び第2B延在層(第2B延在領域)は、MoS2から構成されている形態とすることができるし、あるいは又、
第1表面領域を構成する基体の部分(第1A延在領域)は、シリコン半導体基板に形成されたインジウム砒素層から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板から構成され、
第1B層及び第1B延在層(第1B延在領域)は、MoTe2から構成され、
第2B層及び第2B延在層(第2B延在領域)は、MoS2から構成されている形態とすることができるし、あるいは又、
第1表面領域を構成する基体の部分(第1A延在領域)は、シリコン半導体基板に形成されたインジウム砒素層から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分(第2A延在領域)は、シリコン半導体基板に形成されたゲルマニウム層から構成され、
第1B層及び第1B延在層(第1B延在領域)は、MoTe2から構成され、
第2B層及び第2B延在層(第2B延在領域)は、MoS2から構成されている形態とすることができる。
基体の伝導帯の下端のエネルギーの値EC-subと第1B層(第1B延在領域)の伝導帯の下端のエネルギーの値EC-1Bとの差の絶対値は、第1トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の価電子帯の上端のエネルギーの値EV-subと第1B層(第1B延在領域)の価電子帯の上端のエネルギーの値EV-1Bとの差の絶対値は、第1トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の伝導帯の下端のエネルギーの値EC-subと第2B層(第2B延在領域)の伝導帯の下端のエネルギーの値EC-2Bとの差の絶対値は、第2トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の価電子帯の上端のエネルギーの値EV-subと第2B層(第2B延在領域)の価電子帯の上端のエネルギーの値EV-2Bとの差の絶対値は、第2トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下である構成とすることができる。ここで、「第1トランジスタの駆動電圧」とは、第1制御電極と第1A層(第1A延在領域)との間の電位差であり、「第2トランジスタの駆動電圧」とは、第2制御電極と第2A層(第2A延在領域)との間の電位差である。
シリコン 5.17 4.05
ゲルマニウム 4.66 4.00
MoS2 5.86 4.27
2次元材料
MoS2 5.86 4.27
MoSe2 5.23 3.90
MoTe2 4.76 3.83
WS2 5.50 3.96
WSe2 4.87 3.54
WTe2 4.44 3.69
ZrS2 6.79 5.71
ZrSe2 6.15 5.86
ZrTe2 5.69 4.97
HfS2 6.83 5.59
HfSe2 6.17 5.72
HfTe2 5.53 4.91
半導体層を構成する材料
ゲルマニウム 4.66 4.00
InAs 5.35 4.99
EC-1A>EC-1B>EV-1A>EV-1B
を満足し、図35Cに示すように、第2トランジスタがオフ時、
EC-2B>EC-2A>EV-2B>EV-2A
を満足し、図35Bに示すように、第1トランジスタがオン時、
EC-1A>EV-1A>EC-1B>EV-1B
を満足し、図35Dに示すように、第2トランジスタがオン時、
EC-2B>EV-2B>EC-2A>EV-2A
を満足することが好ましい。
第1A層と第1B層との間には第1層間絶縁膜(第1境界領域)が形成されており、
第2A層と第2B層との間には第2層間絶縁膜(第2境界領域)が形成されている構成とすることができる。但し、第1層間絶縁膜、第2層間絶縁膜を設けることは必須ではない。後述する第1制御電極、第2制御電極への電圧の印加状態に基づく、第1活性領域におけるエネルギーバンドの状態の変化、第2活性領域におけるエネルギーバンドの状態の変化を達成できれば、第1層間絶縁膜、第2層間絶縁膜を設けることは不要である場合がある。これらの層間絶縁膜は、自然酸化膜から構成される場合もある。また、弱いファンデルワース力を介した積層といった形態もあり得る。具体的には、第1層間絶縁膜、第2層間絶縁膜を構成する材料として、SiO2(自然酸化膜を含む)、SiN、六方晶窒化ホウ素(hBN)、Al2O3を例示することができるし、第1層間絶縁膜、第2層間絶縁膜の形成方法として、低温酸化法、プラズマCVD法、ALD法を例示することができる。第1層間絶縁膜、第2層間絶縁膜の厚さとして1nm乃至3nmを例示することができる。
第1A電極が第1A延在層(第1A延在領域)に接続されており、
第1B電極が第1B延在層(第1B延在領域)に接続されており、
第2A電極が第2A延在層(第2A延在領域)に接続されており、
第2B電極が第2B延在層(第2B延在領域)に接続されている形態とすることができる。そして、
第2A電極には、第1A電極よりも高い電圧が印加され、
第1制御電極及び第2制御電極に第2の電圧V2が印加されたとき、第1トランジスタは導通状態となり、第2トランジスタは不導通状態となり、
第1制御電極及び第2制御電極に、第2の電圧V2よりも低い第1の電圧V1(<V2)が印加されたとき、第1トランジスタは不導通状態となり、第2トランジスタは導通状態となる形態とすることができる。具体的には、例えば、第2A電極には第2の電圧V2(例えば、Vddボルト>0)が印加され、第1A電極には第1の電圧V1(例えば、0ボルト)が印加される形態とすることができる。
[a]遷移金属カルコゲナイド系材料の前駆体を、絶縁領域上に薄膜状に形成した後、加熱処理する方法。
[b]遷移金属酸化物から成る薄膜を絶縁領域上に形成した後、遷移金属酸化物における遷移金属とカルコゲン元素を含む材料におけるカルコゲンとを反応させる方法。
第1制御電極30、
第1制御電極30の下方に位置し、第1A層33と第1B層35が積層されて成る第1活性領域32、
第1制御電極30と第1活性領域32との間に設けられた厚さ1nmの酸化ハフニウム(HfO2)から成る第1絶縁層31、
第1活性領域32の一端から延在し、第1A層33から構成された第1A延在層34、及び、
第1活性領域32の他端から延在し、第1B層35から構成された第1B延在層36、
を備えた第1トランジスタTR1、並びに、
第2制御電極40、
第2制御電極40の下方に位置し、第2A層43と第2B層45が積層されて成る第2活性領域42、
第2制御電極40と第2活性領域42との間に設けられた1nmの酸化ハフニウム(HfO2)から成る第2絶縁層41、
第2活性領域42の一端から延在し、第2A層43から構成された第2A延在層44、及び、
第2活性領域42の他端から延在し、第2B層45から構成された第2B延在層46、
を備えた第2トランジスタTR 2 から成る。但し、膜厚は例示であり、これらの値に限定するものではない。
第1B層35は、第1導電型とは異なる第2導電型としての特性を有し(即ち、第2導電型、具体的には、p型としての挙動を示し、あるいは又、電子受容性を有し)、
第1B延在層36は、基体に設けられた第1絶縁領域211の上に設けられており、
基体に設けられた第2導電型(具体的には、実施例1にあってはp型)を有する第2表面領域202は、第2A層43及び第2A延在層44に相当し、
第2B層45は、第1導電型としての特性を有し(即ち、第1導電型、具体的には、n型としての挙動を示し、あるいは又、電子供与性を有し)、
第2B延在層46は、基体に設けられた第2絶縁領域212の上に設けられている。
基体(シリコン半導体基板20)の伝導帯の下端のエネルギーの値EC-subと第1B層35(第1B延在領域135)の伝導帯の下端のエネルギーの値EC-1Bとの差の絶対値は、第1トランジスタTR1の駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下(具体的には、例えば、1.0ボルトであれば、1eV以下)であり、
基体20の価電子帯の上端のエネルギーの値EV-subと第1B層35(第1B延在領域135)の価電子帯の上端のエネルギーの値EV-1Bとの差の絶対値は、第1トランジスタTR1の駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体20の伝導帯の下端のエネルギーの値EC-subと第2B層45(第2B延在領域145)の伝導帯の下端のエネルギーの値EC-2Bとの差の絶対値は、第2トランジスタTR2の駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下(具体的には、例えば、1.0ボルトであれば、1eV以下)であり、
基体20の価電子帯の上端のエネルギーの値EV-subと第2B層45(第2B延在領域145)の価電子帯の上端のエネルギーの値EV-2Bとの差の絶対値は、第2トランジスタTR2の駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下である。
第2A電極48,148には、第1A電極38,138よりも高い電圧が印加され、
第1制御電極30,130及び第2制御電極40,140に第2の電圧V2(=Vddボルト)が印加されたとき、第1トランジスタTR1は導通状態となり、第2トランジスタTR2は不導通状態となり、
第1制御電極30,130及び第2制御電極40,140に、第2の電圧V2(=Vddボルト)よりも低い第1の電圧V1(=0ボルト<Vdd)が印加されたとき、第1トランジスタTR1は不導通状態となり、第2トランジスタTR2は導通状態となる。図2A、図2B、図3A、図3B、図4A、図4B、図17A、図17B、図18A、図18B、図19A、図19Bにおいて、第1制御電極30,130、第2制御電極40,140に印加される電圧をVCEで表す。
即ち、周知の方法に基づき、シリコン半導体基板20に素子分離領域21を形成する。そして、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域の表面に、イオン注入法に基づき、第1導電型(具体的には、n型)を有する第1表面領域201(第1A層33及び第1A延在層34)を形成する(図7A参照)。
次に、シリコン半導体基板20の表面(あるいは、シリコン半導体基板20の表面及び素子分離領域21の上)に第1層間絶縁膜37を形成する。そして、第1層間絶縁膜37及び第1絶縁領域(素子分離領域)211の上に、CVD法に基づきWTe2を形成した後、所望の形状にパターニングすることで、第1B層35及び第1B延在層36を得ることができる(図7B参照)。
次に、全面に第1絶縁層31を形成する。そして、第1絶縁層31上に第1制御電極30を形成する(図7C参照)。その後、全面に、SiO2から成る層間絶縁層22を形成し、第1A延在層34の上方に位置する層間絶縁層22に開口部を形成し、開口部を導電材料で埋め込むことで、層間絶縁層22の頂面に亙り、第1A電極38を形成することができる。一方、第1B延在層36の上方に位置する層間絶縁層22に開口部を形成し、開口部を導電材料で埋め込むことで、層間絶縁層22の頂面に亙り、第1B電極39を形成することができる。
第1表面領域201を構成する基体の部分(具体的には、第1A層53及び第1A延在層54)と、第2表面領域202を構成する基体の部分(具体的には、第2A層63及び第2A延在層64)とは、異なる材料から構成され、
第1B層35及び第1B延在層36と、第2B層45及び第2B延在層46とは、同じ材料から構成されている(図1も参照)。即ち、実施例2の相補型トランジスタは、1種類の2次元材料(2D材料)、1種類の半導体層及び1種類の半導体基板から構成されるだけであり、相補型トランジスタの活性領域等の構成材料(特に、2次元材料)の種類の一層の削減を図ることができるし、製造プロセスの一層の簡素化を図ることができる。
第2表面領域202を構成する基体の部分63,64の伝導帯の値[EV(P)]と、第2B層45及び第2B延在層46を構成する材料の価電子帯の値[EC(2D)]との差は1eV以下である。即ち、
EV(P)−EC(2D)≦1(eV)
EV(2D)−EC(N)≦1(eV)
を満足する。
第1表面領域201を構成する基体の部分53,54は、シリコン半導体基板20から構成され、
第2表面領域202を構成する基体の部分63,64は、シリコン半導体基板20に形成された半導体層(具体的には、ゲルマニウム層)27Aから構成され、
第1B層35及び第1B延在層36、並びに、第2B層45及び第2B延在層46は、同じ2次元材料(具体的には、MoTe2)から構成されている。
即ち、周知の方法に基づき、シリコン半導体基板20に素子分離領域21(211,212)を形成する(図8A参照)。そして、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域であって、第2トランジスタTR2を形成すべきシリコン半導体基板20の領域をエッチングし、凹部26Aを形成する(図8B参照)。
次いで、所望の領域をマスク層(図示せず)で覆い、エピタキシャル成長法に基づき、凹部26Aを半導体層であるゲルマニウム(Ge)層27Aで埋め込む(図9A参照)。尚、濃縮法に基づきゲルマニウム(Ge)層27Aを形成する場合には凹部26Aの形成は不要である。以下の説明においても同様である。
そして、第1トランジスタTR1を形成すべきシリコン半導体基板20の領域にイオン注入を施す。これによって、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域の表面に、第1導電型(具体的には、n型)を有する第1表面領域201(第1A層53及び第1A延在層54)を形成することができる(図9B参照)。
その後、実施例1において説明した方法と同様の方法で、但し、第1B層35及び第1B延在層36、並びに、第2B層45及び第2B延在層46を、MoTe2から構成することで、第1トランジスタTR1及び第2トランジスタTR2を得ることができる。こうして、図1に示したと同様の相補型トランジスタを得ることができる。
第1表面領域201を構成する基体の部分73,74は、シリコン半導体基板に形成された半導体層(具体的には、インジウム砒素(InAs)層)27Bから構成され、
第2表面領域202を構成する基体の部分83,84は、シリコン半導体基板20から構成され、
第1B層35及び第1B延在層36、並びに、第2B層45及び第2B延在層46は、同じ2次元材料(具体的には、MoS2)から構成されている(図1も参照)。
即ち、周知の方法に基づき、シリコン半導体基板20に素子分離領域21(211,212)を形成する(図11A参照)。そして、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域であって、第2トランジスタTR2を形成すべきシリコン半導体基板20の領域にイオン注入を施す。これによって、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の表面領域に、第2導電型(具体的には、p型)を有する第2表面領域202(第2A層83及び第2A延在層84)を形成することができる(図11B参照)。
次いで、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域であって、第1トランジスタTR1を形成すべきシリコン半導体基板20の領域をエッチングし、凹部26Bを形成する(図12A参照)。
その後、所望の領域をマスク層(図示せず)で覆い、エピタキシャル成長法に基づき、凹部26Bの底部に、InPから成る緩衝層28Bを形成する(図12B参照)。そして、更に、半導体層としてのInAs層27Bをエピタキシャル成長法に基づき形成した後、第1トランジスタTR1を形成すべきシリコン半導体基板20の領域にイオン注入を施す。これによって、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域の表面に、第1導電型(具体的には、n型)を有する第1表面領域201(第1A層73及び第1A延在層74)を形成することができる(図13参照)。
次に、実施例1において説明した方法と同様の方法で、但し、第1B層35及び第1B延在層36、並びに、第2B層45及び第2B延在層46を、MoS2から構成することで、第1トランジスタTR1及び第2トランジスタTR2を得ることができる。こうして、図1に示したと同様の相補型トランジスタを得ることができる。
第1表面領域201を構成する基体の部分73,74は、半導体基板20に形成された第1半導体層(具体的には、インジウム砒素(InAs)層)27Bから構成され、
第2表面領域202を構成する基体の部分63,64は、半導体基板20に形成された第2半導体層(具体的には、ゲルマニウム層)27Aから構成され、
第1B層35及び第1B延在層36、並びに、第2B層45及び第2B延在層46は、同じ2次元材料(具体的には、MoS2)から構成されている(実施例1も参照)。
即ち、実施例2と同様にして、周知の方法に基づき、シリコン半導体基板20に素子分離領域21(211,212)を形成する。そして、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域であって、第2トランジスタTR2を形成すべきシリコン半導体基板20の領域をエッチングし、凹部26Aを形成する(図8A、図8B参照)。次いで、所望の領域をマスク層(図示せず)で覆い、エピタキシャル成長法に基づき、凹部26Aを半導体層であるゲルマニウム(Ge)層27Aで埋め込み(図9A参照)、ゲルマニウム層27Aにイオン注入を施す。これによって、素子分離領域21によって囲まれたゲルマニウム層27Aに、第2導電型(具体的には、p型)を有する第2表面領域202(第2A層63及び第2A延在層64)を形成することができる(図14A参照)。
次いで、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域であって、第1トランジスタTR1を形成すべきシリコン半導体基板20の領域をエッチングし、凹部26Bを形成する。
その後、所望の領域をマスク層(図示せず)で覆い、エピタキシャル成長法に基づき、凹部26Bの底部に、InPから成る緩衝層28Bを形成する(図14B参照)。そして、更に、半導体層としてのInAs層27Bをエピタキシャル成長法に基づき形成した後、第1トランジスタTR1を形成すべきシリコン半導体基板20の領域にイオン注入を施す。これによって、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域の表面に、第1導電型(具体的には、n型)を有する第1表面領域201(第1A層73及び第1A延在層74)を形成することができる(図15参照)。
次に、実施例1において説明した方法と同様の方法で、但し、第1B層35及び第1B延在層36、並びに、第2B層45及び第2B延在層46を、MoS2から構成することで、第1トランジスタTR1及び第2トランジスタTR2を得ることができる。こうして、図1に示したと同様の相補型トランジスタを得ることができる。
第1表面領域201を構成する基体の部分53,54と、第2表面領域202を構成する基体の部分63,64とは、異なる材料から構成され、
第1B層35及び第1B延在層36と、第2B層45及び第2B延在層46とは、異なる材料から構成されている。
第2表面領域202を構成する基体の部分63,64は、シリコン半導体基板20に形成されたゲルマニウム層27Aから構成され、
第1B層35及び第1B延在層36は、MoTe2から構成され、
第2B層45及び第2B延在層46は、MoS2から構成されている。
第2表面領域202を構成する基体の部分63,64は、シリコン半導体基板20から構成され、
第1B層及び第1B延在層(第1B延在領域)は、MoTe2から構成され、
第2B層及び第2B延在層(第2B延在領域)は、MoS2から構成されている形態とすることができる。
第2表面領域202を構成する基体の部分63,64は、シリコン半導体基板20に形成されたゲルマニウム層27Aから構成され、
第1B層及び第1B延在層(第1B延在領域)は、MoTe2から構成され、
第2B層及び第2B延在層(第2B延在領域)は、MoS2から構成されている形態とすることができる。
第1制御電極130、
第1制御電極130の下方に位置する第1活性領域132、
第1制御電極130と第1活性領域132との間に設けられた第1絶縁層131、
第1活性領域132の一端から延在する第1A延在領域133、及び、
第1活性領域132の他端から延在する第1B延在領域135、
を備えた第1トランジスタTR1、並びに、
第2制御電極140、
第2制御電極140の下方に位置する第2活性領域142、
第2制御電極140と第2活性領域142との間に設けられた第2絶縁層141、
第2活性領域142の一端から延在する第2A延在領域143、及び、
第2活性領域142の他端から延在する第2B延在領域145、
を備えた第2トランジスタTR2、
から成る。
第1B延在領域135は、第1導電型とは異なる第2導電型としての特性を有し(即ち、第2導電型、具体的には、p型としての挙動を示し、あるいは又、電子受容性を有し)、基体に設けられた第1絶縁領域211の上に設けられており、
第1活性領域132は、第1絶縁領域211の上に設けられており、
基体に設けられた第2導電型(具体的には、実施例4にあってはp型)を有する第2表面領域1202は、第2A延在領域143に相当し、
第2B延在領域145は、第1導電型としての特性を有し(即ち、第1導電型、具体的には、n型としての挙動を示し、あるいは又、電子供与性を有し)、基体に設けられた第2絶縁領域212の上に設けられており、
第2活性領域142は、第2絶縁領域212の上に設けられている。
即ち、周知の方法に基づき、シリコン半導体基板20に素子分離領域21を形成する。そして、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域の表面に、イオン注入法に基づき、第1導電型(具体的には、n型)を有する第1表面領域1201(第1A延在領域133)を形成する(図21A参照)。
次に、第1絶縁領域(素子分離領域)211の頂面を、若干、除去した後、第1絶縁領域(素子分離領域)211の上に、CVD法に基づきWTe2を形成し、次いで、所望の形状にパターニングすることで、第1B延在領域135、第1境界領域137となる領域を得る。その後、化学ドーピング法に基づき、第1B延在領域135を形成する(図21B参照)。尚、化学ドーピング法を実行する際には、不所望の領域がドーピングされることを防止するためにマスク層を形成すればよい。
次に、全面に第1絶縁層131を形成する。そして、第1絶縁層131上に第1制御電極130を形成する(図21C参照)。その後、全面に層間絶縁層22を形成し、第1A延在領域133の上方に位置する層間絶縁層22に開口部を形成し、開口部を導電材料で埋め込むことで、層間絶縁層22の頂面に亙り、第1A電極138を形成することができる。一方、第1B延在領域135の上方に位置する層間絶縁層22に開口部を形成し、開口部を導電材料で埋め込むことで、層間絶縁層22の頂面に亙り、第1B電極139を形成することができる。
第1A延在領域153と第2A延在領域163とは、異なる材料から構成され、
第1B延在領域135と第2B延在領域145は、同じ材料から構成されている。即ち、実施例5の相補型トランジスタは、1種類の2次元材料(2D材料)、1種類の半導体層及び1種類の半導体基板から構成されるだけであり、相補型トランジスタの活性領域等の構成材料(特に、2次元材料)の種類の一層の削減を図ることができるし、製造プロセスの一層の簡素化を図ることができる。
第2A延在領域135を構成する材料の伝導帯の値[EV(P)]と、第2B延在領域145を構成する材料の価電子帯の値[EC(2D)]との差は1eV以下である。即ち、
EV(P)−EC(2D)≦1(eV)
EV(2D)−EC(N)≦1(eV)
を満足する。
第1A延在領域153は、シリコン半導体基板20から構成され、
第2A延在領域163は、シリコン半導体基板20に形成された半導体層(具体的には、ゲルマニウム層)127Aから構成され、
第1B延在領域135及び第2B延在領域145は、同じ2次元材料(具体的には、MoTe2)から構成されている。
即ち、周知の方法に基づき、シリコン半導体基板20に素子分離領域21(211,212)を形成する(図22A参照)。そして、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域であって、第2トランジスタTR2を形成すべきシリコン半導体基板20の領域をエッチングし、凹部126Aを形成する(図22B参照)。
次いで、所望の領域をマスク層(図示せず)で覆い、エピタキシャル成長法に基づき、凹部126Aを半導体層であるゲルマニウム(Ge)層127Aで埋め込む(図23A参照)。
そして、第1トランジスタTR1を形成すべきシリコン半導体基板20の領域にイオン注入を施す。これによって、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域の表面に、第1導電型(具体的には、n型)を有する第1表面領域1201(第1A延在領域153)を形成することができる(図23B参照)。
その後、実施例4において説明した方法と同様の方法で、但し、第1B延在領域135及び第2B延在領域145を、MoTe2から構成することで、第1トランジスタTR1及び第2トランジスタTR2を得ることができる。こうして、図16に示したと同様の相補型トランジスタを得ることができる。
第1A延在領域173は、シリコン半導体基板20に形成された半導体層(具体的には、インジウム砒素層)127Bから構成され、
第2A延在領域183は、シリコン半導体基板20から構成され、
第1B延在領域135及び第2B延在領域145は、同じ2次元材料(具体的には、MoS2)から構成されている。
即ち、周知の方法に基づき、シリコン半導体基板20に素子分離領域21(211,212)を形成する。そして、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域であって、第2トランジスタTR2を形成すべきシリコン半導体基板20の領域にイオン注入を施す。これによって、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の表面領域に、第2導電型(具体的には、p型)を有する第2A延在領域183を形成することができる(図25A参照)。
次いで、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域であって、第1トランジスタTR1を形成すべきシリコン半導体基板20の領域をエッチングし、凹部126Bを形成する(図25B参照)。
その後、所望の領域をマスク層(図示せず)で覆い、エピタキシャル成長法に基づき、凹部126Bの底部に、InPから成る緩衝層128Bを形成する(図26A参照)。そして、更に、半導体層としてのInAs層127Bをエピタキシャル成長法に基づき形成する。次いで、第1トランジスタTR1を形成すべきシリコン半導体基板20の領域にイオン注入を施す。これによって、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域の表面に、第1導電型(具体的には、n型)を有する第1A延在領域173を形成することができる(図26B参照)。
その後、実施例4において説明した方法と同様の方法で、但し、第1B延在領域135及び第2B延在領域145を、MoS2から構成することで、第1トランジスタTR1及び第2トランジスタTR2を得ることができる。こうして、図16に示したと同様の相補型トランジスタを得ることができる。
第1A延在領域173は、半導体基板20に形成された第1半導体層(具体的にはインジウム砒素層)127Bから構成され、
第2A延在領域163は、半導体基板20に形成された第2半導体層(具体的には、ゲルマニウム層)127Aから構成され、
第1B延在領域135及び第2B延在領域145は、同じ2次元材料(具体的には、MoS2)から構成されている。
即ち、実施例5と同様にして、周知の方法に基づき、シリコン半導体基板20に素子分離領域21(211,212)を形成する。そして、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域であって、第2トランジスタTR2を形成すべきシリコン半導体基板20の領域をエッチングし、凹部126Aを形成する(図22A、図22B参照)。次いで、所望の領域をマスク層(図示せず)で覆い、エピタキシャル成長法に基づき、凹部126Aを半導体層であるゲルマニウム(Ge)層127Aで埋め込む(図23A参照)。そして、第2トランジスタTR2を形成すべきシリコン半導体基板20の領域にイオン注入を施す。これによって、素子分離領域21によって囲まれたゲルマニウム層127Aに、第2A延在領域163を形成することができる(図27A参照)。
次いで、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域であって、第1トランジスタTR1を形成すべきシリコン半導体基板20の領域をエッチングし、凹部126Bを形成する。
その後、所望の領域をマスク層(図示せず)で覆い、エピタキシャル成長法に基づき、凹部126Bの底部に、InPから成る緩衝層128Bを形成する(図27B参照)。そして、更に、半導体層としてのInAs層127Bをエピタキシャル成長法に基づき形成する。次いで、第1トランジスタTR1を形成すべきシリコン半導体基板20の領域にイオン注入を施す。これによって、素子分離領域21によって囲まれたシリコン半導体基板20の領域の表面に、第1導電型(具体的には、n型)を有する第1A延在領域173を形成することができる(図28参照)。
次に、実施例4において説明した方法と同様の方法で、但し、第1B延在領域135及び第2B延在領域145を、MoS2から構成することで、第1トランジスタTR1及び第2トランジスタTR2を得ることができる。こうして、図16に示したと同様の相補型トランジスタを得ることができる。
第2A延在領域163は、シリコン半導体基板20に形成されたゲルマニウム層127Aから構成され、
第1B延在領域135及び第2B延在領域145は、MoS2から構成されている。
第2A延在領域163は、シリコン半導体基板20から構成され、
第1B延在領域135及び第2B延在領域145は、MoS2から構成されている。
第1A延在領域と第2A延在領域とは、異なる材料から構成され、
第1B延在領域と第2B延在領域とは、異なる材料から構成されている。
第2A延在領域163は、シリコン半導体基板20に形成されたゲルマニウム層127Aから構成され、
第1B延在領域135は、MoTe2から構成され、
第2B延在領域145は、MoS2から構成されている。
第2A延在領域163は、シリコン半導体基板20から構成され、
第1B延在領域135は、MoTe2から構成され、
第2B延在領域145は、MoS2から構成されている。
第2A延在領域163は、シリコン半導体基板20に形成されたゲルマニウム層127Aから構成され、
第1B延在領域135は、MoTe2から構成され、
第2B延在領域145は、MoS2から構成されている。
[A01]《相補型トランジスタ・・・第1の態様》
第1制御電極、
第1制御電極の下方に位置し、第1A層と第1B層が積層されて成る第1活性領域、
第1制御電極と第1活性領域との間に設けられた第1絶縁層、
第1活性領域の一端から延在し、第1A層から構成された第1A延在層、及び、
第1活性領域の他端から延在し、第1B層から構成された第1B延在層、
を備えた第1トランジスタ、並びに、
第2制御電極、
第2制御電極の下方に位置し、第2A層と第2B層が積層されて成る第2活性領域、
第2制御電極と第2活性領域との間に設けられた第2絶縁層、
第2活性領域の一端から延在し、第2A層から構成された第2A延在層、及び、
第2活性領域の他端から延在し、第2B層から構成された第2B延在層、
を備えた第2トランジスタ、
から成る相補型トランジスタであって、
基体に設けられた第1導電型を有する第1表面領域は、第1A層及び第1A延在層に相当し、
第1B層は、第1導電型とは異なる第2導電型としての特性を有し、
第1B延在層は、基体に設けられた第1絶縁領域の上に設けられており、
基体に設けられた第2導電型を有する第2表面領域は、第2A層及び第2A延在層に相当し、
第2B層は、第1導電型としての特性を有し、
第2B延在層は、基体に設けられた第2絶縁領域の上に設けられている相補型トランジスタ。
[A02]第1B層は、2次元材料又はグラフェンから構成されており、
第2B層は、2次元材料又はグラフェンから構成されている[A01]に記載の相補型トランジスタ。
[A03]2次元材料は、MoS2、MoSe2、MoTe2、WS2、WSe2、WTe2、ZrS2、ZrSe2、ZrTe2、HfS2、HfSe2及びHfTe2から成る群から選択された1種類の2次元材料から成る[A02]に記載の相補型トランジスタ。
[A04]基体は半導体基板から成り、
第1絶縁領域及び第2絶縁領域は、半導体基板に設けられた素子分離領域から成る[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ。
[A05]基体は2次元材料層から成る[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ。
[A06]基体は、シリコン又はゲルマニウムから成り、
第1B層は、MoS2、WTe2又はグラフェンから構成されており、
第2B層は、HfTe2から構成されている[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ。
[A07]基体は、MoS2から成り、
第1B層は、WTe2から構成されており、
第2B層は、ZrS2、HfS2又はHfSe2から構成されている[A01]乃至[A03]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ。
[A08]第1表面領域を構成する基体の部分と、第2表面領域を構成する基体の部分とは、異なる材料から構成され、
第1B層及び第1B延在層と、第2B層及び第2B延在層とは、同じ材料から構成されている[A01]に記載の相補型トランジスタ。
[A09]第1表面領域を構成する基体の部分の価電子帯の値と、第1B層及び第1B延在層を構成する材料の伝導帯の値との差は1eV以下であり、
第2表面領域を構成する基体の部分の伝導帯の値と、第2B層及び第2B延在層を構成する材料の価電子帯の値との差は1eV以下である[A08]に記載の相補型トランジスタ。
[A10]第1表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板に形成された半導体層から構成され、
第1B層及び第1B延在層、並びに、第2B層及び第2B延在層は、同じ2次元材料から構成されている[A08]又は[A09]に記載の相補型トランジスタ。
[A11]半導体層はゲルマニウム層から成り、第1B層及び第1B延在層並びに第2B層及び第2B延在層はMoTe2から成る[A10]に記載の相補型トランジスタ。
[A12]第1表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板に形成された半導体層から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板から構成され、
第1B層及び第1B延在層、並びに、第2B層及び第2B延在層は、同じ2次元材料から構成されている[A08]又は[A09]に記載の相補型トランジスタ。
[A13]半導体層はインジウム砒素層から成り、第1B層及び第1B延在層並びに第2B層及び第2B延在層はMoS2から成る[A12]に記載の相補型トランジスタ。
[A14]第1表面領域を構成する基体の部分は、半導体基板に形成された第1半導体層から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分は、半導体基板に形成された第2半導体層から構成され、
第1B層及び第1B延在層、並びに、第2B層及び第2B延在層は、同じ2次元材料から構成されている[A08]又は[A09]に記載の相補型トランジスタ。
[A15]第1半導体層はインジウム砒素層から成り、第2半導体層はゲルマニウム層から成り、第1B層及び第1B延在層並びに第2B層及び第2B延在層はMoS2から成る[A14]に記載の相補型トランジスタ。
[A16]第1表面領域を構成する基体の部分と、第2表面領域を構成する基体の部分とは、異なる材料から構成され、
第1B層及び第1B延在層と、第2B層及び第2B延在層とは、異なる材料から構成されている[A01]に記載の相補型トランジスタ。
[A17]第1表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板に形成されたゲルマニウム層から構成され、
第1B層及び第1B延在層は、MoTe2から構成され、
第2B層及び第2B延在層は、MoS2から構成されている[A16]に記載の相補型トランジスタ。
[A18]第1表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板に形成されたインジウム砒素層から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板から構成され、
第1B層及び第1B延在層は、MoTe2から構成され、
第2B層及び第2B延在層は、MoS2から構成されている[A16]に記載の相補型トランジスタ。
[A19]第1表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板に形成されたインジウム砒素層から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板に形成されたゲルマニウム層から構成され、
第1B層及び第1B延在層は、MoTe2から構成され、
第2B層及び第2B延在層は、MoS2から構成されている[A16]に記載の相補型トランジスタ。
[A20]基体の伝導帯の下端のエネルギーの値と第1B層の伝導帯の下端のエネルギーの値との差の絶対値は、第1トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の価電子帯の上端のエネルギーの値と第1B層の価電子帯の上端のエネルギーの値との差の絶対値は、第1トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の伝導帯の下端のエネルギーの値と第2B層の伝導帯の下端のエネルギーの値との差の絶対値は、第2トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の価電子帯の上端のエネルギーの値と第2B層の価電子帯の上端のエネルギーの値との差の絶対値は、第2トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下である[A01]乃至[A19]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ。
[A21]第1A層と第1B層との間には第1層間絶縁膜が形成されており、
第2A層と第2B層との間には第2層間絶縁膜が形成されている[A01]乃至[A20]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ。
[A22]第1トランジスタは、更に、第1A延在層に接続された第1A電極、及び、第1B延在層に接続された第1B電極を備えており、
第2トランジスタは、更に、第2A延在層に接続された第2A電極、及び、第2B延在層に接続された第2B電極を備えている[A01]乃至[A21]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ。
[B01]
制御電極、
制御電極の下方に位置し、第A層と第B層が積層されて成る活性領域、
制御電極と活性領域との間に設けられた絶縁層、
活性領域の一端から延在し、第A層から構成された第A延在層、及び、
活性領域の他端から延在し、第B層から構成された第B延在層、
を備えたトランジスタであって、
基体に設けられた第1導電型を有する表面領域は、第A層及び第A延在層に相当し、
第B層は、第1導電型とは異なる第2導電型としての特性を有し、
第B延在層は、基体に設けられた絶縁領域の上に設けられているトランジスタ。
[C01]《相補型トランジスタ・・・第2の態様》
第1制御電極、
第1制御電極の下方に位置する第1活性領域、
第1制御電極と第1活性領域との間に設けられた第1絶縁層、
第1活性領域の一端から延在する第1A延在領域、及び、
第1活性領域の他端から延在する第1B延在領域、
を備えた第1トランジスタ、並びに、
第2制御電極、
第2制御電極の下方に位置する第2活性領域、
第2制御電極と第2活性領域との間に設けられた第2絶縁層、
第2活性領域の一端から延在する第2A延在領域、及び、
第2活性領域の他端から延在する第2B延在領域、
を備えた第2トランジスタ、
から成る相補型トランジスタであって、
基体に設けられた第1導電型を有する第1表面領域は、第1A延在領域に相当し、
第1B延在領域は、第1導電型とは異なる第2導電型としての特性を有し、基体に設けられた第1絶縁領域の上に設けられており、
第1活性領域は、第1絶縁領域上に設けられており、
基体に設けられた第2導電型を有する第2表面領域は、第2A延在領域に相当し、
第2B延在領域は、第1導電型としての特性を有し、基体に設けられた第2絶縁領域の上に設けられており、
第2活性領域は、第2絶縁領域上に設けられている相補型トランジスタ。
[C02]第1B延在領域は、2次元材料又はグラフェンから構成されており、
第2B延在領域は、2次元材料又はグラフェンから構成されている[C01]に記載の相補型トランジスタ。
[C03]2次元材料は、MoS2、MoSe2、MoTe2、WS2、WSe2、WTe2、ZrS2、ZrSe2、ZrTe2、HfS2、HfSe2及びHfTe2から成る群から選択された1種類の2次元材料から成る[C02]に記載の相補型トランジスタ。
[C04]基体は半導体基板から成り、
第1絶縁領域及び第2絶縁領域は、半導体基板に設けられた素子分離領域から成る[C01]乃至[C03]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ。
[C05]基体は2次元材料層から成る[C01]乃至[C03]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ。
[C06]基体は、シリコン又はゲルマニウムから成り、
第1B延在領域は、MoS2、WTe2又はグラフェンから構成されており、
第2B延在領域は、HfTe2から構成されている[C01]乃至[C03]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ。
[C07]基体は、MoS2から成り、
第1B延在領域は、WTe2から構成されており、
第2B延在領域は、ZrS2、HfS2又はHfSe2から構成されている[C01]乃至[C03]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ。
[C08]第1A延在領域と第2A延在領域とは、異なる材料から構成され、
第1B延在領域と第2B延在領域とは、同じ材料から構成されている[C01]に記載の相補型トランジスタ。
[C09]第1A延在領域を構成する材料の価電子帯の値と、第1B延在領域を構成する材料の伝導帯の値との差は1eV以下であり、
第2A延在領域を構成する材料の伝導帯の値と、第2B延在領域を構成する材料の価電子帯の値との差は1eV以下である[C08]に記載の相補型トランジスタ。
[C10]第1A延在領域は、シリコン半導体基板から構成され、
第2A延在領域は、シリコン半導体基板に形成された半導体層から構成され、
第1B延在領域及び第2B延在領域は、同じ2次元材料から構成されている[C08]又は[C09]に記載の相補型トランジスタ。
[C11]半導体層はゲルマニウム層から成り、第1B延在領域及び第2B延在領域はMoTe2から成る[C10]に記載の相補型トランジスタ。
[C12]第1A延在領域は、シリコン半導体基板に形成された半導体層から構成され、
第2A延在領域は、シリコン半導体基板から構成され、
第1B延在領域及び第2B延在領域は、同じ2次元材料から構成されている[C08]又は[C09]に記載の相補型トランジスタ。
[C13]半導体層はインジウム砒素層から成り、第1B延在領域及び第2B延在領域はMoS2から成る[C12]に記載の相補型トランジスタ。
[C14]第1A延在領域は、半導体基板に形成された第1半導体層から構成され、
第2A延在領域は、半導体基板に形成された第2半導体層から構成され、
第1B延在領域及び第2B延在領域は、同じ2次元材料から構成されている[C08]又は[C09]に記載の相補型トランジスタ。
[C15]第1半導体層はインジウム砒素層から成り、第2半導体層はゲルマニウム層から成り、第1B延在領域及び第2B延在領域はMoS2から成る[C14]に記載の相補型トランジスタ。
[C16]第1A延在領域と第2A延在領域とは、異なる材料から構成され、
第1B延在領域と第2B延在領域とは、異なる材料から構成されている[C01]に記載の相補型トランジスタ。
[C17]第1A延在領域は、シリコン半導体基板から構成され、
第2A延在領域は、シリコン半導体基板に形成されたゲルマニウム層から構成され、
第1B延在領域は、MoTe2から構成され、
第2B延在領域は、MoS2から構成されている[C16]に記載の相補型トランジスタ。
[C18]第1A延在領域は、シリコン半導体基板に形成されたインジウム砒素層から構成され、
第2A延在領域は、シリコン半導体基板から構成され、
第1B延在領域は、MoTe2から構成され、
第2B延在領域は、MoS2から構成されている[C16]に記載の相補型トランジスタ。
[C19]第1A延在領域は、シリコン半導体基板に形成されたインジウム砒素層から構成され、
第2A延在領域は、シリコン半導体基板に形成されたゲルマニウム層から構成され、
第1B延在領域は、MoTe2から構成され、
第2B延在領域は、MoS2から構成されている[C16]に記載の相補型トランジスタ。
[C20]基体の伝導帯の下端のエネルギーの値と第1B延在領域の伝導帯の下端のエネルギーの値との差の絶対値は、第1トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の価電子帯の上端のエネルギーの値と第1B延在領域の価電子帯の上端のエネルギーの値との差の絶対値は、第1トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の伝導帯の下端のエネルギーの値と第2B延在領域の伝導帯の下端のエネルギーの値との差の絶対値は、第2トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の価電子帯の上端のエネルギーの値と第2B延在領域の価電子帯の上端のエネルギーの値との差の絶対値は、第2トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下である[C01]乃至[C19]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ。
[C21]第1トランジスタは、更に、第1A延在領域に接続された第1A電極、及び、第1B延在領域に接続された第1B電極を備えており、
第2トランジスタは、更に、第2A延在領域に接続された第2A電極、及び、第2B延在領域に接続された第2B電極を備えている[C01]乃至[C20]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ。
[D01]
制御電極、
制御電極の下方に位置する活性領域、
制御電極と活性領域との間に設けられた絶縁層、
活性領域の一端から延在する第A延在領域、及び、
活性領域の他端から延在する第B延在領域、
を備えたトランジスタであって、
基体に設けられた第1導電型を有する表面領域は、第A延在領域に相当し、
第B延在領域は、第1導電型とは異なる第2導電型としての特性を有し、基体に設けられた絶縁領域の上に設けられており、
活性領域は、絶縁領域上に設けられているトランジスタ。
[E01]《半導体装置・・・第1の態様》
基体がシリコン半導体基板から成る、[A01]乃至[A22]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ、及び、
シリコン半導体基板に形成された電界効果トランジスタ、
を備えた半導体装置。
[E02]《半導体装置・・・第2の態様》
基体がシリコン半導体基板から成る、[C01]乃至[C21]のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ、及び、
シリコン半導体基板に形成された電界効果トランジスタ、
を備えた半導体装置。
Claims (31)
- 第1制御電極、
第1制御電極の下方に位置し、第1A層と第1B層が積層されて成る第1活性領域、
第1制御電極と第1活性領域との間に設けられた第1絶縁層、
第1活性領域の一端から延在し、第1A層から構成された第1A延在層、及び、
第1活性領域の他端から延在し、第1B層から構成された第1B延在層、
を備えた第1トランジスタ、並びに、
第2制御電極、
第2制御電極の下方に位置し、第2A層と第2B層が積層されて成る第2活性領域、
第2制御電極と第2活性領域との間に設けられた第2絶縁層、
第2活性領域の一端から延在し、第2A層から構成された第2A延在層、及び、
第2活性領域の他端から延在し、第2B層から構成された第2B延在層、
を備えた第2トランジスタ、
から成る相補型トランジスタであって、
基体に設けられた第1導電型を有する第1表面領域は、第1A層及び第1A延在層に相当し、
第1B層は、第1導電型とは異なる第2導電型としての特性を有し、
第1B延在層は、基体に設けられた第1絶縁領域の上に設けられており、
基体に設けられた第2導電型を有する第2表面領域は、第2A層及び第2A延在層に相当し、
第2B層は、第1導電型としての特性を有し、
第2B延在層は、基体に設けられた第2絶縁領域の上に設けられている相補型トランジスタ。 - 第1B層は、2次元材料又はグラフェンから構成されており、
第2B層は、2次元材料又はグラフェンから構成されている請求項1に記載の相補型トランジスタ。 - 2次元材料は、MoS2、MoSe2、MoTe2、WS2、WSe2、WTe2、ZrS2、ZrSe2、ZrTe2、HfS2、HfSe2及びHfTe2から成る群から選択された1種類の2次元材料から成る請求項2に記載の相補型トランジスタ。
- 基体は半導体基板から成り、
第1絶縁領域及び第2絶縁領域は、半導体基板に設けられた素子分離領域から成る請求項1に記載の相補型トランジスタ。 - 基体は2次元材料層から成る請求項1に記載の相補型トランジスタ。
- 基体は、シリコン又はゲルマニウムから成り、
第1B層は、MoS2、WTe2又はグラフェンから構成されており、
第2B層は、HfTe2から構成されている請求項1に記載の相補型トランジスタ。 - 基体は、MoS2から成り、
第1B層は、WTe2から構成されており、
第2B層は、ZrS2、HfS2又はHfSe2から構成されている請求項1に記載の相補型トランジスタ。 - 第1表面領域を構成する基体の部分と、第2表面領域を構成する基体の部分とは、異なる材料から構成され、
第1B層及び第1B延在層と、第2B層及び第2B延在層とは、同じ材料から構成されている請求項1に記載の相補型トランジスタ。 - 第1表面領域を構成する基体の部分の価電子帯の値と、第1B層及び第1B延在層を構成する材料の伝導帯の値との差は1eV以下であり、
第2表面領域を構成する基体の部分の伝導帯の値と、第2B層及び第2B延在層を構成する材料の価電子帯の値との差は1eV以下である請求項8に記載の相補型トランジスタ。 - 第1表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板に形成された半導体層から構成され、
第1B層及び第1B延在層、並びに、第2B層及び第2B延在層は、同じ2次元材料から構成されている請求項8に記載の相補型トランジスタ。 - 第1表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板に形成された半導体層から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分は、シリコン半導体基板から構成され、
第1B層及び第1B延在層、並びに、第2B層及び第2B延在層は、同じ2次元材料から構成されている請求項8に記載の相補型トランジスタ。 - 第1表面領域を構成する基体の部分は、半導体基板に形成された第1半導体層から構成され、
第2表面領域を構成する基体の部分は、半導体基板に形成された第2半導体層から構成され、
第1B層及び第1B延在層、並びに、第2B層及び第2B延在層は、同じ2次元材料から構成されている請求項8に記載の相補型トランジスタ。 - 第1表面領域を構成する基体の部分と、第2表面領域を構成する基体の部分とは、異なる材料から構成され、
第1B層及び第1B延在層と、第2B層及び第2B延在層とは、異なる材料から構成されている請求項1に記載の相補型トランジスタ。 - 基体の伝導帯の下端のエネルギーの値と第1B層の伝導帯の下端のエネルギーの値との差の絶対値は、第1トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の価電子帯の上端のエネルギーの値と第1B層の価電子帯の上端のエネルギーの値との差の絶対値は、第1トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の伝導帯の下端のエネルギーの値と第2B層の伝導帯の下端のエネルギーの値との差の絶対値は、第2トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の価電子帯の上端のエネルギーの値と第2B層の価電子帯の上端のエネルギーの値との差の絶対値は、第2トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下である請求項1に記載の相補型トランジスタ。 - 第1A層と第1B層との間には第1層間絶縁膜が形成されており、
第2A層と第2B層との間には第2層間絶縁膜が形成されている請求項1に記載の相補型トランジスタ。 - 第1制御電極、
第1制御電極の下方に位置する第1活性領域、
第1制御電極と第1活性領域との間に設けられた第1絶縁層、
第1活性領域の一端から延在する第1A延在領域、及び、
第1活性領域の他端から延在する第1B延在領域、
を備えた第1トランジスタ、並びに、
第2制御電極、
第2制御電極の下方に位置する第2活性領域、
第2制御電極と第2活性領域との間に設けられた第2絶縁層、
第2活性領域の一端から延在する第2A延在領域、及び、
第2活性領域の他端から延在する第2B延在領域、
を備えた第2トランジスタ、
から成る相補型トランジスタであって、
基体に設けられた第1導電型を有する第1表面領域は、第1A延在領域に相当し、
第1B延在領域は、第1導電型とは異なる第2導電型としての特性を有し、基体に設けられた第1絶縁領域の上に設けられており、
第1活性領域は、第1絶縁領域上に設けられており、
基体に設けられた第2導電型を有する第2表面領域は、第2A延在領域に相当し、
第2B延在領域は、第1導電型としての特性を有し、基体に設けられた第2絶縁領域の上に設けられており、
第2活性領域は、第2絶縁領域上に設けられている相補型トランジスタ。 - 第1B延在領域は、2次元材料又はグラフェンから構成されており、
第2B延在領域は、2次元材料又はグラフェンから構成されている請求項16に記載の相補型トランジスタ。 - 2次元材料は、MoS2、MoSe2、MoTe2、WS2、WSe2、WTe2、ZrS2、ZrSe2、ZrTe2、HfS2、HfSe2及びHfTe2から成る群から選択された1種類の2次元材料から成る請求項17に記載の相補型トランジスタ。
- 基体は半導体基板から成り、
第1絶縁領域及び第2絶縁領域は、半導体基板に設けられた素子分離領域から成る請求項16に記載の相補型トランジスタ。 - 基体は2次元材料層から成る請求項16に記載の相補型トランジスタ。
- 基体は、シリコン又はゲルマニウムから成り、
第1B延在領域は、MoS2、WTe2又はグラフェンから構成されており、
第2B延在領域は、HfTe2から構成されている請求項16に記載の相補型トランジスタ。 - 基体は、MoS2から成り、
第1B延在領域は、WTe2から構成されており、
第2B延在領域は、ZrS2、HfS2又はHfSe2から構成されている請求項16に記載の相補型トランジスタ。 - 第1A延在領域と第2A延在領域とは、異なる材料から構成され、
第1B延在領域と第2B延在領域とは、同じ材料から構成されている請求項16に記載の相補型トランジスタ。 - 第1A延在領域を構成する材料の価電子帯の値と、第1B延在領域を構成する材料の伝導帯の値との差は1eV以下であり、
第2A延在領域を構成する材料の伝導帯の値と、第2B延在領域を構成する材料の価電子帯の値との差は1eV以下である請求項23に記載の相補型トランジスタ。 - 第1A延在領域は、シリコン半導体基板から構成され、
第2A延在領域は、シリコン半導体基板に形成された半導体層から構成され、
第1B延在領域及び第2B延在領域は、同じ2次元材料から構成されている請求項23に記載の相補型トランジスタ。 - 第1A延在領域は、シリコン半導体基板に形成された半導体層から構成され、
第2A延在領域は、シリコン半導体基板から構成され、
第1B延在領域及び第2B延在領域は、同じ2次元材料から構成されている請求項23に記載の相補型トランジスタ。 - 第1A延在領域は、半導体基板に形成された第1半導体層から構成され、
第2A延在領域は、半導体基板に形成された第2半導体層から構成され、
第1B延在領域及び第2B延在領域は、同じ2次元材料から構成されている請求項23に記載の相補型トランジスタ。 - 第1A延在領域と第2A延在領域とは、異なる材料から構成され、
第1B延在領域と第2B延在領域とは、異なる材料から構成されている請求項16に記載の相補型トランジスタ。 - 基体の伝導帯の下端のエネルギーの値と第1B延在領域の伝導帯の下端のエネルギーの値との差の絶対値は、第1トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の価電子帯の上端のエネルギーの値と第1B延在領域の価電子帯の上端のエネルギーの値との差の絶対値は、第1トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の伝導帯の下端のエネルギーの値と第2B延在領域の伝導帯の下端のエネルギーの値との差の絶対値は、第2トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下であり、
基体の価電子帯の上端のエネルギーの値と第2B延在領域の価電子帯の上端のエネルギーの値との差の絶対値は、第2トランジスタの駆動電圧で駆動可能なエネルギー差分以下である請求項16に記載の相補型トランジスタ。 - 基体がシリコン半導体基板から成る、請求項1乃至請求項15のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ、及び、
シリコン半導体基板に形成された電界効果トランジスタ、
を備えた半導体装置。 - 基体がシリコン半導体基板から成る、請求項16乃至請求項29のいずれか1項に記載の相補型トランジスタ、及び、
シリコン半導体基板に形成された電界効果トランジスタ、
を備えた半導体装置。
Applications Claiming Priority (5)
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