JP4817813B2 - ダイヤモンド半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
2:絶縁膜
3:ゲート電極層
4:犠牲層
5:レジスト
6:第2の犠牲層
7,7a:高濃度ドープ層
8:電極
9:第2の絶縁膜
11:第1の緩衝層
12:第2の緩衝層
13:シリサイド層
Claims (17)
- 第1のダイヤモンド半導体領域の表面上に、絶縁膜と電極金属層とを積層した上に、更に第1の犠牲層を積層する工程と、
前記第1の犠牲層の表面上に、局所的にレジストをパターン形成する工程と、
前記レジストをマスクとして、前記第1の犠牲層、前記電極金属層及び前記絶縁膜をエッチングした後、前記レジストを除去することにより、前記第1のダイヤモンド半導体領域の表面上に、絶縁膜と電極金属層と第1の犠牲層とからなる積層体をパターン形成する工程と、
前記積層体の側面に第2の犠牲層を形成する工程と、
全面に不純物がドープされた不純物層を形成する工程と、
前記第1及び第2の犠牲層をエッチングにより除去することによるリフトオフにより前記積層体及び前記第2の犠牲層の上の不純物層を除去して、前記第1のダイヤモンド半導体領域の上に残存した不純物層により第2及び第3のダイヤモンド半導体領域を形成する工程と、
前記第2及び第3のダイヤモンド半導体領域の表面上に電極金属を形成する工程と、
を有することを特徴とするダイヤモンド半導体素子の製造方法。 - 前記不純物層の形成工程は、前記不純物層を600℃以下の温度でマイクロ波CVD法により形成するものであることを特徴とする請求項1に記載のダイヤモンド半導体素子の製造方法。
- 前記第2の犠牲層の形成工程は、全面に第2の犠牲層を形成した後エッチバックすることにより、前記積層体の側面に前記第2の犠牲層を残すものであることを特徴とする請求項2に記載のダイヤモンド半導体素子の製造方法。
- 第1のダイヤモンド半導体領域の表面上に、絶縁膜と少なくとも半導体元素を含有した半導体元素層を具備する緩衝層と電極金属層とをこの順に積層した上に、更に第1の犠牲層を積層する工程と、
前記第1の犠牲層の表面上に、局所的にレジストをパターン形成する工程と、
前記レジストをマスクとして、前記第1の犠牲層、前記電極金属層、前記緩衝層及び前記絶縁膜をエッチングした後、前記レジストを除去することにより、前記第1のダイヤモンド半導体領域の表面上に、絶縁膜と緩衝層と電極金属層と第1の犠牲層とからなる積層体をパターン形成する工程と、
前記第1のダイヤモンド半導体領域の表面上のみに前記電極金属層に接触しないように、不純物がドープされた不純物層を形成し、この不純物層により第2及び第3のダイヤモンド半導体領域を形成する工程と、
前記第1の犠牲層をエッチングにより除去する工程と、
前記第2及び第3のダイヤモンド半導体領域の表面上に電極金属を形成する工程と、
を有することを特徴とするダイヤモンド半導体素子の製造方法。 - 前記第2及び第3のダイヤモンド半導体領域は、600℃を超え1200℃以下の温度で、マイクロ波CVD法により形成し、前記温度での加熱時に、前記電極金属層と前記半導体元素層とが反応してそれらの界面にシリサイド層が形成されることを特徴とする請求項4に記載のダイヤモンド半導体素子の製造方法。
- 前記緩衝層は、前記電極金属層側の前記半導体元素層と前記絶縁膜側の前記半導体元素の酸化物層との2層構造を有することを特徴とする請求項5に記載のダイヤモンド半導体素子の製造方法。
- 前記半導体元素は、シリコン又はゲルマニウムであり、前記電極金属層はAu、Ag、Cu、W、Ti、Mo、Ni、Ta、Nb、Pt、Ce、Co、Cr、Dy、Fe、Gd、Hf、Mn、Nd、Pd、Pr、Ru、Sr、Tb、V、Y及びZrからなる群から選択された少なくとも1種により形成されていることを特徴とする請求項6に記載のダイヤモンド半導体素子の製造方法。
- 前記第2及び第3のダイヤモンド半導体領域を形成する工程の前に、前記積層体の両側面に第2の犠牲層を形成する工程を有し、前記第2及び第3のダイヤモンド半導体領域を形成する工程の後に、前記第2の犠牲層をエッチングにより除去する工程を有することを特徴とする請求項4乃至7のいずれか1項に記載のダイヤモンド半導体素子の製造方法。
- 前記積層体をパターン形成した後に、前記第1のダイヤモンド半導体領域の表面を更にエッチングして第1のダイヤモンド半導体領域の表面を掘り込むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のダイヤモンド半導体素子の製造方法。
- 前記積層体を形成した後、前記積層体の側面に第2の絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のダイヤモンド半導体素子の製造方法。
- 第1のダイヤモンド半導体領域上に局所的に形成され、下層の絶縁膜とその上の緩衝層と更にその上の電極金属層からなる積層体と、
前記第1のダイヤモンド半導体領域上で、前記積層体の前記絶縁膜と同一平面上に配置され、その厚さを前記絶縁膜より薄く形成することにより、前記電極金属層に接触しないように前記積層体の両側に隣接して設けられた第2及び第3のダイヤモンド半導体領域と、
第2及び第3のダイヤモンド半導体領域上に夫々形成された電極と、
を有し、
前記緩衝層は、少なくとも半導体元素を含有する半導体元素層を具備することを特徴とするダイヤモンド半導体素子。 - 第1のダイヤモンド半導体領域上に局所的に形成され、下層の絶縁膜とその上の緩衝層と更にその上の電極金属層からなる積層体と、
前記第1のダイヤモンド半導体領域上で、前記第1のダイヤモンド半導体領域の表面より深く掘り込んでその表面上に形成することにより、前記電極金属層に接触しないように前記積層体の両側に隣接して設けられた第2及び第3のダイヤモンド半導体領域と、
第2及び第3のダイヤモンド半導体領域上に夫々形成された電極と、
を有し、
前記緩衝層は、少なくとも半導体元素を含有する半導体元素層を具備することを特徴とするダイヤモンド半導体素子。 - 第1のダイヤモンド半導体領域上に局所的に形成され、下層の絶縁膜とその上の緩衝層と更にその上の電極金属層からなる積層体と、
前記第1のダイヤモンド半導体領域上で、前記積層体の両側面に薄膜を設けた後に前記第1のダイヤモンド半導体領域上に形成してその後前記薄膜を除去することにより、前記電極金属層に接触しないように前記積層体の両側に隣接して設けられた第2及び第3のダイヤモンド半導体領域と、
第2及び第3のダイヤモンド半導体領域上に夫々形成された電極と、
を有し、
前記緩衝層は、少なくとも半導体元素を含有する半導体元素層を具備することを特徴とするダイヤモンド半導体素子。 - 前記第2及び第3のダイヤモンド半導体領域は、ダイヤモンドの粒径が1乃至100nmの微結晶のダイヤモンドからなることを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載のダイヤモンド半導体素子。
- 前記第2及び第3のダイヤモンド半導体領域は、前記第1のダイヤモンド半導体領域よりも高濃度ドープされていることを特徴とする請求項11乃至14のいずれか1項に記載のダイヤモンド半導体素子。
- 前記積層体の両側面に第2の絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項11乃至15のいずれか1項に記載のダイヤモンド半導体素子。
- チャネル領域となる前記積層体の長さ(幅)が、10nm以上1μm以下であることを特徴とする請求項11乃至15のいずれか1項に記載のダイヤモンド半導体素子。
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