JP7476724B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本開示の一実施形態は、基板上に設けられ、グラフェンの原子層が積層されたグラフェン膜と、前記グラフェン膜上に設けられたソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間における前記グラフェン膜上にゲート絶縁膜を介し設けられたゲート電極と、を備え、前記グラフェン膜のうち前記ソース電極および前記ドレイン電極がそれぞれ設けられたソース領域およびドレイン領域における前記原子層の数は、前記グラフェン膜のうち前記ゲート電極が設けられたチャネル領域における前記原子層の数より大きい半導体装置である。これにより、ソース電極およびドレイン電極とグラフェン膜との接触抵抗が低減するため、半導体装置の特性を向上させることができる。
(2)前記ソース領域および前記ドレイン領域における前記原子層の数は10層以上であり、前記チャネル領域における前記原子層の数は2層以下であることが好ましい。これにより、半導体装置の特性をより向上させることができる。
(3)前記ソース領域と前記チャネル領域との間の第1アクセス領域のうち少なくとも前記ソース領域側の領域における前記原子層の数は、前記チャネル領域における前記原子層の数より大きく、前記ドレイン領域と前記チャネル領域との間の第2アクセス領域のうち少なくとも前記ドレイン領域側の領域における前記原子層の数は、前記チャネル領域における前記原子層の数より大きいことが好ましい。これにより、半導体装置の特性をより向上させることができる。
(4)前記ソース電極と前記ドレイン電極とが配列する方向に直交する方向における前記ソース領域および前記ドレイン領域の幅は前記直交する方向における前記チャネル領域の幅より広いことが好ましい。これにより、半導体装置の特性をより向上させることができる。
(5)本開示の一実施形態は、基板上に第1SiC膜を形成する工程と、前記第1SiC膜を熱処理することで、前記第1SiC膜からグラフェンの原子層を有する第1グラフェン膜を形成する工程と、前記第1グラフェン膜の一部の領域上に第2SiC膜を形成する工程と、前記第2SiC膜を熱処理することで、前記第2SiC膜からグラフェンの原子層を有する第2グラフェン膜を形成する工程と、前記第2グラフェン膜が形成されていない領域における前記第1グラフェン膜上にゲート絶縁膜を介しゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極の両側における前記第2グラフェン膜上にソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法である。これにより、半導体装置の特性を向上させることができる。
本開示の実施形態にかかる半導体装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図1は、実施例1に係る半導体装置の断面図、図2は、実施例1に係る半導体装置の平面図である。図1は図2のA-A断面に相当する。基板10の法線方向をZ方向、基板10の平面方向のうちソース電極14からドレイン電極16の方向(キャリアの伝搬方向)をX方向、基板10の平面方向のうちX方向に直交する方向をY方向とする。図1では、グラフェンからなる原子層22をX方向に延伸する直線で図示する。以降の図においても同様である。
図3Aから図5Cは、実施例1に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。図3Aに示すように、基板10に第1SiC膜11aを形成する。第1SiC膜11aは例えばアモルファスまたは多結晶であり、スパッタリング法、CVD法またはPLD法を用い形成する。第1SiC膜11aの厚さは例えば2nmである。基板10上に第1SiC膜11aが設けられている。
発明者は、TLM(Transmission line method)法を用い、オーミック電極とグラフェン膜12との接触抵抗およびグラフェン膜12のシート抵抗を測定した。
サンプルA:1原子層
サンプルB:2原子層
サンプルC:10原子層程度
11a 第1SiC膜
11b 第2SiC膜
12 グラフェン膜
12a 第1グラフェン膜
12b 第2グラフェン膜
13 リセス
14 ソース電極
15 ゲート絶縁膜
16 ドレイン電極
17 オーミック電極
18 ゲート電極
22、22a、22b 原子層
23、25 アクセス領域
23a、23b、25a、25b 領域
24 ソース領域
26 ドレイン領域
28 チャネル領域
30、32 マスク層
33a 活性領域
33b 不活性領域
40 ディラック点
41、42 範囲
Claims (4)
- 基板上に設けられ、グラフェンの原子層が積層されたグラフェン膜と、
前記グラフェン膜上に設けられたソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間における前記グラフェン膜上にゲート絶縁膜を介し設けられたゲート電極と、
を備え、
前記グラフェン膜のうち前記ソース電極および前記ドレイン電極がそれぞれ設けられたソース領域およびドレイン領域における前記原子層の数は、前記グラフェン膜のうち前記ゲート電極が設けられたチャネル領域における前記原子層の数より大きく、
前記ソース領域と前記チャネル領域との間の第1アクセス領域のうち少なくとも前記ソース領域側の領域における前記原子層の数は、前記チャネル領域における前記原子層の数より大きく、
前記ドレイン領域と前記チャネル領域との間の第2アクセス領域のうち少なくとも前記ドレイン領域側の領域における前記原子層の数は、前記チャネル領域における前記原子層の数より大きい半導体装置。 - 前記ソース領域および前記ドレイン領域における前記原子層の数は10層以上であり、前記チャネル領域における前記原子層の数は2層以下である請求項1に記載の半導体装置。
- 前記ソース電極と前記ドレイン電極とが配列する方向に直交する方向における前記ソース領域および前記ドレイン領域の幅は前記直交する方向における前記チャネル領域の幅より広い請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
- 基板上に第1SiC膜を形成する工程と、
前記第1SiC膜を熱処理することで、前記第1SiC膜からグラフェンの原子層を有する第1グラフェン膜を形成する工程と、
前記第1グラフェン膜の一部の領域上に第2SiC膜を形成する工程と、
前記第2SiC膜を熱処理することで、前記第2SiC膜からグラフェンの原子層を有する第2グラフェン膜を形成する工程と、
前記第2グラフェン膜が形成されていない領域における前記第1グラフェン膜上のチャネル領域にゲート絶縁膜を介しゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極の両側における前記第2グラフェン膜上のソース領域にソース電極を形成し、ドレイン領域にドレイン電極を形成する工程と、を含み、
前記ソース領域と前記チャネル領域との間の第1アクセス領域のうち少なくとも前記ソース領域側の領域における前記第1グラフェン膜および前記第2グラフェン膜の原子層の数は、前記チャネル領域における前記第1グラフェン膜の原子層の数より大きく、
前記ドレイン領域と前記チャネル領域との間の第2アクセス領域のうち少なくとも前記ドレイン領域側の領域における前記第1グラフェン膜および前記第2グラフェン膜の原子層の数は、前記チャネル領域における前記第1グラフェン膜の前記原子層の数より大きい、半導体装置の製造方法。
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