JP7005604B2 - 統合されたエピタキシャル金属電極 - Google Patents
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Description
本願は、米国仮出願第62/398,416号(2016年9月22日出願)の米国特許法§119(e)に基づく利益を主張し、上記出願は、その全体が参照により本明細書に引用される。本願は、同時係属の米国出願第______号(______出願、代理人事件番号111848-0016-101)に関連し、上記出願は、その全体が参照により本明細書に引用される。
本用途は、半導体設計に関し、より具体的には、エピタキシャル金属が下側エピタキシャル酸化物と上側エピタキシャル半導体との間に導入される統合されたエピタキシャル金属電極のための層状構造に関する。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
層状構造であって、前記層状構造は、
基板と、
前記基板を覆ってエピタキシャルに成長させられた第1の希土類酸化物層と、
前記希土類酸化物層を覆ってエピタキシャルに成長させられた第1の金属層と、
前記第1の金属層を覆ってエピタキシャルに成長させられた第1の半導体層と
を備えている、層状構造。
(項目2)
前記基板は、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、絶縁体上シリコン(SOI)、およびSiGeから成る群から選択される1つ以上の第IV族元素を含む、項目1に記載の層状構造。
(項目3)
前記基板は、最大10度のミスカットを伴う<100>または<111>のいずれかの結晶配向を有する、項目1に記載の層状構造。
(項目4)
前記基板は、第III族および第V族からの元素を含む、項目1に記載の層状構造。
(項目5)
前記基板は、Ga 2 O 3 およびAl 2 O 3 から成る群から選択される、項目1に記載の層状構造。
(項目6)
前記希土類酸化物層は、周期表のランタニド基、スカンジウム(Sc)、およびイットリウム(Y)から選択される希土類金属元素を含む、項目1に記載の層状構造。
(項目7)
前記希土類酸化物層は、1~2の酸素/金属比を有する希土類酸化物から成る、項目1に記載の層状構造。
(項目8)
前記第1の金属層は、周期表の遷移金属基から選択される金属元素を含む、項目1に記載の層状構造。
(項目9)
前記第1の半導体層は、第III族、第IV族、第V族から選択される元素を含む、項目1に記載の層状構造。
(項目10)
前記基板は、シリコンから成り、
前記希土類酸化物層は、1.5の酸素/金属比を有するエルビウム酸化物(ErO 1.5 )から成り、
前記第1の金属層は、モリブデン(Mo)から成る、
項目1に記載の層状構造。
(項目11)
前記第1の半導体層は、Al x Sc 1-x N(0≦x<1)から成る、項目9に記載の層状構造。
(項目12)
前記基板は、Siから成るとき、<100>の結晶配向を有し、
前記希土類酸化物層は、ErO 1.5 から成るとき、<110>の結晶配向を有し、
前記第1の金属層は、Moから成るとき、<211>の結晶配向を有する、
項目10に記載の層状構造。
(項目13)
前記希土類酸化物層は、複数の希少金属酸化物成分から成り、前記複数の希少金属酸化物成分は、異なる金属元素または異なる酸素/金属比を有する、項目1に記載の層状構造。
(項目14)
前記希土類酸化物層は、第1の希土類酸化物から成る第1の副層と、第2の希土類酸化物から成る第2の副層とを含む、項目1に記載の層状構造。
(項目15)
前記希土類酸化物層は、第1の希土類酸化物から成る第1の領域と、第2の希土類酸化物から成る第2の領域とを含み、前記第1の領域は、勾配パターンにおいて、前記第2の領域に遷移する、項目1に記載の層状構造。
(項目16)
前記希土類酸化物層は、第1の希土類酸化物から成る第1の副層と、第2の希土類酸化物から成る第2の副層とを含み、前記第1の副層および前記第2の副層は、超格子構造において繰り返される、項目1に記載の層状構造。
(項目17)
前記第2の金属酸化物は、第III族元素をさらに備えている、項目13に記載の層状構造。
(項目18)
前記第1の金属層は、第1の金属から成る第1の副層と、第2の金属から成る第2の副層とを含む、項目1に記載の層状構造。
(項目19)
前記第1の金属層は、第1の金属から成る第1の領域と、第2の金属から成る第2の領域とを含み、前記第1の領域は、勾配パターンにおいて、前記第2の領域に遷移する、項目1に記載の層状構造。
(項目20)
前記金属層は、第1の金属から成る第1の副層と、第2の金属から成る第2の副層とを含み、前記第1の副層および前記第2の副層は、超格子構造において繰り返される、項目1に記載の層状構造。
(項目21)
前記半導体層を覆ってエピタキシャルに成長させられた第2の金属層をさらに備えている、項目1に記載の層状構造。
(項目22)
前記第2の金属層を覆ってエピタキシャルに成長させられた第2の半導体層をさらに備えている、項目21に記載の層状構造。
(項目23)
金属層と半導体層との組み合わせの最大20反復をさらに備えている、項目1に記載の層状構造。
(項目24)
金属層と希土類酸化物層との組み合わせの反復をさらに備えている、項目1に記載の層状構造。
(項目25)
前記半導体層を覆って成長させられた第2の希土類酸化物層をさらに備えている、項目1に記載の層状構造。
(項目26)
前記第2の希土類酸化物層を覆ってエピタキシャルに成長させられた第2の金属層をさらに備えている、項目25に記載の層状構造。
(項目27)
前記第1の金属層から成長させられたエピタキシャル層をさらに備え、前記エピタキシャル層は、2次元(2D)材料、キャップ層、および絶縁体から成る群から選択される成分を含む、項目1に記載の層状構造。
(項目28)
前記2D材料は、グラフェンおよび遷移金属二硫化物から成る群から選択される、項目27に記載の層状構造。
(項目29)
前記キャップ層は、金属酸化物および金属ケイ化物から成る群から選択される材料から成る、項目27に記載の層状構造。
(項目30)
前記絶縁体は、希土類酸化物から成る、項目27に記載の層状構造。
(項目31)
前記第1の金属層から前記第1の半導体層に遷移する中間層をさらに備えている、項目1に記載の層状構造。
(項目32)
前記中間層は、金属窒化物、金属プニクタイド、およびテンプレート2D電極から成る群から選択される1つ以上の成分から成る、項目31に記載の層状構造。
(項目33)
前記第1の希土類酸化物層から前記第1の金属層に遷移する中間層をさらに備えている、項目1に記載の層状構造。
(項目34)
前記中間層は、前記第1の金属層からの金属成分と酸素とを用いて成長させられる、項目33に記載の層状構造。
(項目35)
前記第1の金属層は、前記第1の金属層の第1の部分と前記第1の金属層の第2の部分との間に第1の間隙空間を伴う非連続パターンを有し、
前記第1の半導体層は、前記間隙および前記金属領域の両方を覆って成長させられる、
項目1に記載の層状構造。
(項目36)
層状構造を成長させる方法であって、前記方法は、
基板を取得することと、
第1の希土類酸化物層を前記基板を覆ってエピタキシャルに成長させることと、
第1の金属層を前記希土類酸化物層を覆ってエピタキシャルに成長させることと、
第1の半導体層を前記第1の金属層を覆ってエピタキシャルに成長させることと
を含む、方法。
(項目37)
シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、絶縁体上シリコン(SOI)、およびSiGeから成る群から選択される第IV族元素を含む前記基板を選択することをさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目38)
前記基板は、最大10度のミスカットを伴う<100>または<111>のいずれかの結晶配向を有する、項目36に記載の方法。
(項目39)
第III族および第V族からの元素を含む前記基板層を選択することをさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目40)
前記基板は、Ga 2 O 3 およびAl 2 O 3 から成る群から選択される、項目36に記載の方法。
(項目41)
周期表のランタニド基、スカンジウム(Sc)、およびイットリウム(Y)から選択される希土類金属元素を伴う前記希土類酸化物層を成長させることをさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目42)
1~2の酸素/金属比を有する希土類酸化物から成る前記希土類酸化物層を成長させることをさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目43)
周期表の遷移金属基から選択される金属元素を含む前記第1の金属層を成長させることをさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目44)
第III族、第IV族、第V族から選択される元素を含む前記第1の半導体層を成長させることをさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目45)
シリコンから成る前記基板を選択することと、
1.5の酸素/金属比を有するエルビウム酸化物(ErO 1.5 )から成る前記希土類酸化物層を成長させることと、
モリブデン(Mo)から成る前記第1の金属層を成長させることと
をさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目46)
前記第1の半導体層は、Al x Sc 1-x N(0≦x<1)から成る、項目44に記載の方法。
(項目47)
<100>の結晶配向を有するSiから成る前記基板を選択することと、
<110>の結晶配向を有するErO 1.5 から成る前記希土類酸化物層を成長させることと、
<211>の結晶配向を有するMoから成る前記第1の金属層を成長させることと
をさらに含む、項目45に記載の方法。
(項目48)
複数の希少金属酸化物成分から成る前記希土類酸化物層を成長させることをさらに含み、前記複数の希少金属酸化物成分は、異なる金属元素または異なる酸素/金属比を有する、項目36に記載の方法。
(項目49)
第1の希土類酸化物から成る第1の副層と、第2の希土類酸化物から成る第2の副層とを含む前記希土類酸化物層を成長させることをさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目50)
第1の領域と、第2の領域とを含む前記希土類酸化物層を成長させることをさらに含み、前記第1の領域は、第1の比率における元素を伴う第1の希土類酸化物合金を含み、前記第2の領域は、第2の比率における元素を伴う第2の希土類酸化物合金を含み、前記第1の領域は、勾配パターンにおいて、前記第2の領域に遷移する、項目36に記載の方法。
(項目51)
第1の希土類酸化物から成る第1の副層と、第2の希土類酸化物から成る第2の副層とを含む前記希土類酸化物層を成長させることをさらに含み、前記第1の副層および前記第2の副層は、超格子構造において繰り返される、項目36に記載の方法。
(項目52)
第III族元素から成る前記第2の金属酸化物を成長させることをさらに含む、項目48に記載の方法。
(項目53)
第1の金属から成る第1の副層と、第2の金属から成る第2の副層とを含む前記第1の金属層を成長させることをさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目54)
第1の金属から成る第1の領域と、第2の金属から成る第2の領域とを含む前記第1の金属層を成長させることをさらに含み、前記第1の領域は、勾配パターンにおいて、前記第2の領域に遷移する、項目36に記載の方法。
(項目55)
第1の金属から成る第1の副層と、第2の金属から成る第2の副層とを含む前記金属層を成長させることをさらに含み、前記第1の副層および前記第2の副層は、超格子構造において繰り返される、項目36に記載の方法。
(項目56)
前記半導体層を覆ってエピタキシャルに成長させられる第2の金属層を成長させることをさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目57)
前記第2の金属層を覆ってエピタキシャルに成長させられる第2の半導体層を成長させることをさらに含む、項目56に記載の方法。
(項目58)
金属層と半導体層との組み合わせの最大20反復を成長させることをさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目59)
金属層と希土類酸化物との組み合わせの反復を後に成長させることをさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目60)
前記半導体層を覆って成長させられる第2の希土類酸化物層酸化物を成長させることをさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目61)
前記第2の希土類酸化物層を覆ってエピタキシャルに成長させられる第2の金属層を成長させることをさらに含む、項目60に記載の方法。
(項目62)
前記第1の金属層からエピタキシャル層を成長させることをさらに含み、前記エピタキシャル層は、2次元(2D)材料、キャップ層、および絶縁体から成る群から選択される成分を含む、項目36に記載の方法。
(項目63)
前記2D材料は、グラフェンおよび遷移金属二硫化物から成る群から選択される、項目62に記載の方法。
(項目64)
前記キャップ層は、金属窒化物、金属酸化物、および金属ケイ化物から成る群から選択される材料から成る、項目62に記載の方法。
(項目65)
前記絶縁体は、希土類酸化物から成る、項目62に記載の方法。
(項目66)
前記第1の金属層から前記第1の半導体層に遷移する中間層を成長させることをさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目67)
前記中間層は、金属窒化物、金属プニクタイド、およびテンプレート2D電極から成る群から選択される1つ以上の成分から成る、項目66に記載の方法。
(項目68)
前記第1の希土類酸化物層から前記第1の金属層に遷移する中間層を成長させることをさらに含む、項目36に記載の方法。
(項目69)
前記第1の金属層からの金属成分と酸素とを用いて前記中間層を成長させることをさらに含む、項目68に記載の層状構造。
(項目70)
前記第1の金属層の第1の部分と前記第1の金属層の第2の部分との間に第1の間隙空間を伴う非連続パターンを伴う前記第1の金属層を成長させることと、
前記間隙および前記間隙空間における前記金属領域の両方を覆って前記第1の半導体層を成長させることと
をさらに含む、項目36に記載の方法。
Claims (17)
- 層状構造であって、前記層状構造は、
基板と、
前記基板を覆ってエピタキシャルに成長させられた第1の希土類酸化物層と、
前記第1の希土類酸化物層を覆ってエピタキシャルに成長させられた第1の金属層であって、前記第1の金属層は、前記第1の金属層の第1の部分と前記第1の金属層の第2の部分との間に第1の間隙空間を伴う非連続パターンを有する、第1の金属層と、
前記第1の間隙空間と前記第1の金属層の前記第1の部分および前記第2の部分との両方を含む前記第1の金属層を覆ってエピタキシャルに成長させられた第1の半導体層と
を備えている、層状構造。 - 前記基板は、<100>の結晶配向を有するSi、<111>の結晶配向を有するSi、GaAs、InP、Ga2O3、およびAl2O3のうちのいずれかを含む、請求項1に記載の層状構造。
- 前記第1の希土類酸化物層は、1~2の酸素/金属比を有する希土類酸化物を備えている、請求項1または請求項2のいずれか一項に記載の層状構造。
- 前記第1の金属層は、周期表の遷移金属基から選択される金属元素を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の層状構造。
- 前記第1の半導体層は、第III族、第IV族、第V族から選択される元素を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の層状構造。
- 前記基板は、シリコン(Si)を備え、
前記第1の希土類酸化物層は、1.5の酸素/金属比を有するエルビウム酸化物(ErO1.5)を備え、
前記第1の金属層は、モリブデン(Mo)を備えている、請求項1~5のいずれか一項に記載の層状構造。 - 前記第1の半導体層は、AlxSc1-xN(0≦x<1)を備えている、請求項5に記載の層状構造。
- 前記基板は、Siを備えているとき、<100>の結晶配向を有し、
前記第1の希土類酸化物層は、ErO1.5を備えているとき、<110>の結晶配向を有し、
前記第1の金属層は、Moを備えているとき、<211>の結晶配向を有する、請求項6に記載の層状構造。 - 前記第1の希土類酸化物層は、複数の希少金属酸化物成分を備え、前記複数の希少金属酸化物成分は、異なる金属元素または異なる酸素/金属比を有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の層状構造。
- 前記第1の金属層は、第1の金属を備えている第1の副層と、第2の金属を備えている第2の副層とを含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の層状構造。
- 前記第1の金属層は、第1の金属を備えている第1の領域と、第2の金属を備えている第2の領域とを含み、前記第1の領域は、勾配パターンにおいて、前記第2の領域に遷移する、請求項1~10のいずれか一項に記載の層状構造。
- 前記第1の金属層は、第1の金属を備えている第1の副層と、第2の金属を備えている第2の副層とを含み、前記第1の副層および前記第2の副層は、超格子構造において繰り返される、請求項1~11のいずれか一項に記載の層状構造。
- 前記第1の半導体層を覆ってエピタキシャルに成長させられた第2の金属層と、
前記第2の金属層を覆ってエピタキシャルに成長させられた第2の半導体層と
をさらに備えている、請求項1~12のいずれか一項に記載の層状構造。 - 前記第1の金属層と前記第1の半導体層との組み合わせ、または、前記第1の半導体層を覆ってエピタキシャルに成長させられた第2の金属層と前記第2の金属層を覆ってエピタキシャルに成長させられた第2の半導体層との組み合わせの最大20反復をさらに備えている、請求項1~13のいずれか一項に記載の層状構造。
- 前記第1の半導体層を覆って成長させられた第2の希土類酸化物層と、
前記第2の希土類酸化物層を覆ってエピタキシャルに成長させられた第2の金属層と
をさらに備えている、請求項1~14のいずれか一項に記載の層状構造。 - 前記第1の金属層から前記第1の半導体層に遷移する中間層をさらに備えている、請求項1~15のいずれか一項に記載の層状構造。
- 前記第1の希土類酸化物層から前記第1の金属層に遷移する中間層をさらに備え、前記中間層は、前記第1の金属層からの金属成分と酸素とを備えている、請求項1~16のいずれか一項に記載の層状構造。
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