JP6162555B2 - 半導体装置、超伝導装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置、超伝導装置およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6162555B2 JP6162555B2 JP2013192900A JP2013192900A JP6162555B2 JP 6162555 B2 JP6162555 B2 JP 6162555B2 JP 2013192900 A JP2013192900 A JP 2013192900A JP 2013192900 A JP2013192900 A JP 2013192900A JP 6162555 B2 JP6162555 B2 JP 6162555B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- interlayer
- semiconductor device
- layered
- layered material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 85
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 292
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 133
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 85
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 25
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 7
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims 1
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 8
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 7
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 6
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- -1 h-BN Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002074 nanoribbon Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0912—Manufacture or treatment of Josephson-effect devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02439—Materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02439—Materials
- H01L21/02441—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02444—Carbon, e.g. diamond-like carbon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02439—Materials
- H01L21/02455—Group 13/15 materials
- H01L21/02458—Nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02494—Structure
- H01L21/02496—Layer structure
- H01L21/02499—Monolayers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02494—Structure
- H01L21/02496—Layer structure
- H01L21/02505—Layer structure consisting of more than two layers
- H01L21/02507—Alternating layers, e.g. superlattice
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02664—Aftertreatments
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- 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
- H01L29/1606—Graphene
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66015—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising semiconducting carbon, e.g. diamond, diamond-like carbon, graphene
- H01L29/66022—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 variation of the electric current supplied or the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. two-terminal devices
- H01L29/6603—Diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66015—Multistep manufacturing processes of devices having a semiconductor body comprising semiconducting carbon, e.g. diamond, diamond-like carbon, graphene
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
- H01L29/7781—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface with inverted single heterostructure, i.e. with active layer formed on top of wide bandgap layer, e.g. IHEMT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/8611—Planar PN junction diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
- H01L29/868—PIN diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/10—Junction-based devices
- H10N60/12—Josephson-effect devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
実施形態は、半導体装置、超伝導装置およびその製造方法に関する。
シリコンをベースとした半導体装置の微細化や高速化の限界が大きな問題となっている。微細化の限界を打ち破る候補として、究極的に薄い導体であるグラフェン、MoS2、WSe2、SnS2のような層状物質の応用が注目されている。このような層状物質は、層内の原子間の結合と比べて層間の結合が弱いので、層間に他の原子や分子を取り込んだ層間化合物を作ることができる。層間に取り込まれた原子や分子は、層状物質に電子や正孔を供与するドーパントとなる。このような層間に存在するドーパントは、既存の半導体での結晶内の原子を置換するドーパントと比べて、電子や正孔への散乱効果が小さいため、移動度を低下させる影響が小さい。よって、半導体装置の高速化にも有利である。
そこで、実施形態は、層状物質に空間選択的に層間物質が存在する半導体装置、超伝導装置とその製造方法を提供する。
実施形態の半導体装置は、2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質を有し、層状物質は、第1層間物質を前記層状物質の層間に有するp型領域と第2層間物質を層状物質の層間に有するn型領域の少なくともいずれかの領域を有し、層状物質は、p型領域とn型領域のうちの少なくともいずれかの領域と隣接する第1層間物質及び第2層間物質を含まない導電性領域を有し、導電性領域上、又は、導電性領域上及び層状物質の端部に、封止部材を有し、導電性領域の層状物質と導電性領域上の封止部材の距離は、第1層間物質及び第2層間物質のうちの最小直径を有する物質の直径よりも小さいことを特徴とする。
実施形態の超伝導装置は、2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質を有し、層状物質は、第3層間物質を前記層状物質の層間に有する超伝導領域を有し、層状物質は、超伝導領域と隣接する第3層間物質を含まない導電性領域を有し、導電性領域上に、封止部材を有し、導電性領域の層状物質と導電性領域上の封止部材の距離は、第3層間物質の最小直径を有する物質の直径よりも小さいことを特徴とする。
実施形態の半導体装置又は超伝導装置の製造方法は、2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質を有する部材の層状物質の一部の上に、封止部材を形成し、層状物質の層間に、層状物質をp型化、n型化と超伝導材料化するいずれかの層間物質を含む気相中又は液相中で、封止部材を形成した部材を処理することを特徴とする。
上述のような層間に物質を含む層状物質を用いて半導体装置を製造するためには、空間選択的に層間にドーパントとなる原子や分子を挿入する必要がある。層状物質に一様に原子や分子を挿入することは以前から行われているが、空間選択的に挿入することは行われてこなかった。
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
(第1実施形態)
実施形態の半導体装置は、2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質を有し、層状物質は、第1層間物質を前記層状物質の層間に有するp型領域を有し、層状物質は、p型領域と隣接する第1層間物質を含まない導電性領域を有し、導電性領域上に封止部材を有し、導電性領域の層状物質と導電性領域上の封止部材の距離は、第1層間物質の最小直径を有する物質の直径よりも小さいことを特徴とする。第1実施形態の半導体装置としては、例えば、ショットキーダイオードが含まれる。
実施形態の半導体装置は、2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質を有し、層状物質は、第1層間物質を前記層状物質の層間に有するp型領域を有し、層状物質は、p型領域と隣接する第1層間物質を含まない導電性領域を有し、導電性領域上に封止部材を有し、導電性領域の層状物質と導電性領域上の封止部材の距離は、第1層間物質の最小直径を有する物質の直径よりも小さいことを特徴とする。第1実施形態の半導体装置としては、例えば、ショットキーダイオードが含まれる。
図1に第1実施形態の半導体装置100の概念図を示す。図1の半導体装置100は、基板1と、層状物質2と、封止部材3と、第1層間物質11を有する。Aの破線で囲まれた領域は、p型の領域である。Bの破線で囲まれた領域は、導電性領域である。Bの破線の領域は、Aの破線の領域の隣に存在する。p型領域Aと導電性領域Bは、第1層間物質11の挿入位置によってその境界が生じる。層によって、第1層間物質11の挿入位置が異なる場合があるため、Bの破線の領域は、Aの破線の領域に隣接すると記載する。意図的に半導体領域等を形成しない場合は、隣接する領域の間には、他の導電性(導電型)の領域は存在しない。
基板1は、例えば、Siなどの半導体層や絶縁層である。
層状物質2は、基板1上に形成された層状の導電物質である。層状物質2は、2次元状の物質を2層以上積層させた積層体である。層状物質2は、例えば、グラファイト、多層グラフェン、h−BN等のうちいずれか1種以上の積層体やTi、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Ga、In、Ge、Sn、PbとBiのうちのいずれかの元素と、S、Se、TeとOのうちのいずれかの元素の化合物の積層体であるが、層状の構造を持つ物質であれば何でもよく、これらの材料に限定されない。グラファイトには、バンドギャップを有しないものと、バンドギャップを有するグラフェンナノリボンが含まれる。バンドギャップを有する層状物質2を用いた場合は、導電性領域Bは、真性半導体(i型)となる。
p型領域Aは、層状物質2の層間に第1層間物質11が存在する領域である。第1層間物質11は、電子供与性の高い物質である。第1層間物質11が層間に存在する層状物質2の領域は、第1層間物質の電子供与性によって、p型の性質を有する。p型領域Aの層状物質2は、第1層間物質11によってその層間が広がり、第1層間物質11が存在しない導電性領域Bの層状物質2の厚さよりも厚くなっている。なお、層間物質には、電子吸引性の高い物質を用いて、層間物質が存在する領域をn型化してもよい。
第1層間物質11には、F、Cl、Br、I、O、S、NとPのうちのいずれか1種以上の元素を含む分子又は化合物を用いることができる。第1層間物質11としては、例えば、F2、Cl2、Br2、I2等のハロゲン、または、IBr、ICl等のハロゲン間化合物、または、FeCl3、CuCl2、AlCl3、BF4、AsF4等の金属ハロゲン化物、または、硫酸、硝酸、リン酸等の酸性物質等のうちの少なくともいずれか1種以上の分子又は化合物を用いることができる。
導電性領域Bは、第1層間物質11が存在しない層状物質2の領域である。導電性領域B上には、第1層間物質11の挿入を防ぐ封止部材3が設けられる。封止部材3は、層状物質2の厚さの増加を制限する。厚さの増加の制限量は、第1層間物質11の直径を超えない範囲である。つまり、導電性領域Bの層状物質2と導電性領域B上の封止部材3の距離は、第1層間物質11の直径より小さい。封止部材3と層状物質2は接していても良い。なお、導電性領域Bの層状物質2と導電性領域B上の封止部材3の距離は、導電性領域B上の層状物質2と封止部材3の最短距離である。
封止部材3は、絶縁性又は導電性の材料からなる。設計に応じて、封止部材3は、絶縁性又は導電性導電性材料のどちらかを選択することができる。封止部材3に用いる場合は、封止部材3が半導体装置の電極として機能することができる。封止部材3は、導電性領域B上のみだけでなく、層状物質2の端部にも形成されている。図1では、層状物質2の厚さの増加を制限し、一方の層状物質2の端部からの第1層間物質11の挿入を阻害するように封止部材3が設けられている。このような封止部材3によって、第1層間物質11が存在する領域の隣に第1層間物質11が存在しない領域を配置させることができる。なお、図示はしていないが、封止部材3は、基板1上の層状物質2の無い場所で固定されていてもよい。また、p型領域Aの層状物質2の端部も、図示しない封止部材によって、第1層間物質11の漏出を防いでもよい。
次に、図2と図3の工程概念図を参照して、図1の半導体装置100の製造方法について説明する。
図2の工程概念図に示す部材101は、基板1上に層状物質2が形成される。層状物質2は、例えば、基板上で合成されたり、転写されたりすることによって、基板1上に形成することができる。
図2の工程概念図に示す部材101は、基板1上に層状物質2が形成される。層状物質2は、例えば、基板上で合成されたり、転写されたりすることによって、基板1上に形成することができる。
図3の工程概念図に示す部材102は、部材101に封止部材3が形成される。封止部材3は、封止部材3の材料を堆積し、目的の形状になるように、マスクを用いるなどして加工して形成される。次いで、部材102に対して、第1層間物質11を含む気相中又は液相中で、層状物質2の層間に第1層間物質が挿入されるように処理を行う。必要に応じて加熱などを行ってもよい。封止部材3によって、第1層間物質11は、一方の端部のみから挿入することができる。封止部材3によって、層状物質2の一部の領域は、その厚さが増すことが制限されている。そのため、封止部材3の形成されていない領域までは、第1層間物質11が挿入される。しかし、封止部材3が形成された領域下の層状物質2へは、第1層間物質11の挿入が行われない。封止部材3によって、第1層間物質11の挿入可能領域が制限されているため、層状物質2は、第1層間物質11の挿入によってp型化したp型領域Aと、第1層間物質11の挿入しなかった導電性領域Bが隣に存在する(隣接する)。
(第2実施形態)
第2実施形態の半導体装置は、2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質を有し、層状物質は、第1層間物質を前記層状物質の層間に有するp型領域と第2層間物質を層状物質の層間に有するn型領域を有し、層状物質は、p型領域とn型領域と隣接する第1層間物質及び第2層間物質を含まない導電性領域を有し、導電性領域上、又は、導電性領域上及び層状物質の端部に、封止部材を有し、導電性領域の層状物質と導電性領域上の封止部材の距離は、第1層間物質及び第2層間物質のうちの最小直径を有する物質の直径よりも小さいことを特徴とする。なお、n型とp型が逆の構成の半導体装置でもよい。
第2実施形態の半導体装置は、2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質を有し、層状物質は、第1層間物質を前記層状物質の層間に有するp型領域と第2層間物質を層状物質の層間に有するn型領域を有し、層状物質は、p型領域とn型領域と隣接する第1層間物質及び第2層間物質を含まない導電性領域を有し、導電性領域上、又は、導電性領域上及び層状物質の端部に、封止部材を有し、導電性領域の層状物質と導電性領域上の封止部材の距離は、第1層間物質及び第2層間物質のうちの最小直径を有する物質の直径よりも小さいことを特徴とする。なお、n型とp型が逆の構成の半導体装置でもよい。
図4に第2実施形態の半導体装置200の概念図を示す。図4の半導体装置200は、基板1と、層状物質2と、封止部材3と、蓋部材4と、第1層間物質11と第2層間物質12を有する。Aの破線で囲まれた領域は、p型の領域である。Bの破線で囲まれた領域は、導電性領域である。Cの破線で囲まれた領域は、n型の領域である。導電性領域Bは、p型領域Aとn型領域Bの間に存在する。導電性領域Bは、p型領域Aと隣接し、n型領域Cと隣接する。第2実施形態の半導体装置200は、第1実施形態の半導体装置100と多くの点で共通する。共通する構成や製造方法は、一部その説明を省略する。
層状物質2は、基板1上に形成された層状の導電物質である。層状物質2には、p型領域A、導電性領域Bとn型領域Cが存在する。導電性領域Bは、p型領域Aとn型領域Cの間に存在する。層状物質2がバンドギャップを有しない場合、p型領域Aとn型領域Cがp−n接合を形成する。また、層状物質2がバンドギャップを有する場合、p型領域A、導電性領域Bとn型領域Cがp−i−n接合を形成する。従って、実施形態2の半導体装置200は、pn接合又は、pin接合を有するダイオードとして機能する。
n型領域Cは、層状物質2の層間に第2層間物質12が存在する領域である。第2層間物質12は、電子吸引性の高い物質である。第2層間物質12が層間に存在する層状物質2の領域は、第2層間物質の電子吸引性によって、n型の性質を有する。n型領域Cの層状物質2は、第2層間物質12によってその層間が広がり、第2層間物質12が存在しない導電性領域Bの層状物質2の厚さよりも厚くなっている。
第2層間物質12には、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Y、Sc、Ba、Eu、Sm、Yb、HgとTlのうちのいずれか1種以上の元素が含まれる。第2層間物質12としては、例えば、Li、Na、K、Mg、Ca等のアルカリ金属またはアルカリ希土類等の元素を用いることができる。
導電性領域Bは、第1層間物質11及び第2層状物質12が存在しない層状物質2の領域である。導電性領域B上には、第1層間物質11及び第2層状物質12の挿入を防ぐ封止部材3が設けられる。封止部材3は、層状物質2の厚さの増加を制限する。厚さの増加の制限量は、第1層間物質11及び第2層状物質12の直径を超えない範囲である。つまり、導電性領域Bの層状物質2と導電性領域B上の封止部材3の距離は、第1層間物質11及び第2層状物質12の直径より小さい。封止部材3と層状物質2は接していても良い。
封止部材3は、層状物質2の厚さの増加を制限する。封止部材3によって、導電性領域Bを第1層間物質11と第2層間物質12のいずれもが通過できない。封止部材3によって、p型領域A、導電性領域Bとn型領域Cが混合しないように分離される。なお、層状物質2のn型領域Cの端部は、開口していると第2層間物質12が漏出しやすいため、図示しない封止部材などによって、その第2層間物質12が漏出しないように封止されていることが好ましい。蓋部材4を省略する場合は、p型領域A側の層状物質2の端部も、同様に封止されていることが好ましい。封止部材3は、第1層間物質11と第2層間物質12が通過不可能なように、層状物質2の厚さを制限するため、導電性領域Bの層状物質2と導電性領域B上の封止部材3の距離は、第1層間物質11及び第2層間物質12のうちの最小直径を有する物質の直径よりも小さいことが好ましい。なお、層状物質2の両端に導電材料からなる封止部材3を形成した場合、半導体装置200(ダイオード)のアノード電極又はカソード電極として機能することができる。
蓋部材4は、製造上の理由で設けられた部材である。蓋部材4は、仕切られた領域内の層間物質の挿入脱離を防ぐ機能を有する。蓋部材4は、導電材料又は絶縁材料のどちらでもよい。蓋部材4は、半導体装置の設計に応じて所要の処理の後に除去してもよい。
次に、図5、図6と図7の工程概念図を参照して、図4の半導体装置200の製造方法について説明する。
図5の工程概念図に示す部材201は、基板1上に層状物質2が形成され、さらに、封止部材3が形成される。封止部材3は、封止部材3の材料を堆積し、目的の形状になるように、マスクを用いるなどして加工して形成される。封止部材3は、基板1上の図示しない場所に固定される。
図5の工程概念図に示す部材201は、基板1上に層状物質2が形成され、さらに、封止部材3が形成される。封止部材3は、封止部材3の材料を堆積し、目的の形状になるように、マスクを用いるなどして加工して形成される。封止部材3は、基板1上の図示しない場所に固定される。
図6の工程概念図に示す部材202は、部材201に第1層間物質11が挿入される。封止部材3によって、封止部材3近傍下の層状物質2は、第1層間物質11が挿入できない。第1層間物質11が挿入可能な領域の層状物質2の層間には、第1層間物質11が挿入される。
図7の工程概念図に示す部材203は、部材202に蓋部材4が形成される。蓋部材4によって、層状物質2の一方の端部から第1層間物質11が漏出することを防ぐ。蓋部材4が形成されていない側の層状物質2の端部からは、第1層間物質11の漏出及び脱離が可能である。蓋部材4は、封止部材3と同様に形成される。次いで、部材203に熱処理を行うなどして、蓋部材4が形成されていない側の層状物質2の端部から第1層間物質11を脱離させる。次いで、蓋部材4が形成されていない層状物質2の端部から層状物質2の層間に第2層間物質12を挿入させる。封止部材3によって、封止部材3と蓋部材4で仕切られた領域へ第2層間物質12が挿入されない構成となっている。本処理によって、p型領域A、導電性領域Bとn型領域Cを有する図4の半導体装置200を得ることができる。第2層間物質12を層状物質2の層間に挿入する方法は、第1層間物質11の挿入方法と同様である。
(第3実施形態)
第3実施形態の半導体装置は、2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質を有し、層状物質は、第1層間物質を前記層状物質の層間に有するp型領域を有し、層状物質は、p型領域と隣接する第1層間物質を含まない導電性領域を有し、導電性領域上に封止部材を有し、導電性領域の層状物質と導電性領域上の封止部材の距離は、第1層間物質の最小直径を有する物質の直径よりも小さいことを特徴とする。層間物質が挿入された領域の形状に沿う形状の封止部材が存在する。なお、n型とp型が逆の構成の半導体装置でもよい。
第3実施形態の半導体装置は、2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質を有し、層状物質は、第1層間物質を前記層状物質の層間に有するp型領域を有し、層状物質は、p型領域と隣接する第1層間物質を含まない導電性領域を有し、導電性領域上に封止部材を有し、導電性領域の層状物質と導電性領域上の封止部材の距離は、第1層間物質の最小直径を有する物質の直径よりも小さいことを特徴とする。層間物質が挿入された領域の形状に沿う形状の封止部材が存在する。なお、n型とp型が逆の構成の半導体装置でもよい。
図8に第3実施形態の半導体装置300の概念図を示す。図8の半導体装置300は、基板1と、層状物質2と、封止部材3と、第1層間物質11を有する。p型領域Aは、導電性領域Bに隣接し、導電性領域Bの間に存在する。第3実施形態の半導体装置300は、第1実施形態の半導体装置100と第2実施形態の半導体装置200と多くの点で共通する。共通する構成や製造方法は、一部その説明を省略する。
封止部材3は、第1層間物質11が挿入された領域の形状に沿う形状である。封止部材3は、塑性変形可能な材料が好ましい。第1実施形態の半導体装置とは異なりp型領域A上と導電性領域B上に封止部材が設けられる。第1層間物質11が挿入された領域上の封止部材3は、第1層間物質11の体積分に対応するように凸形状に起伏している。凸形状に起伏した部分とそれ以外の部分の封止部材3と層状物質2の距離は、第1層間物質11の最小直径よりも小さい。図8の形態では、p型領域Aとp型領域Aの両側に導電性領域Bを有するが、p型領域Aやn型領域Cをさらに有する形態でもよい。
次に、図9と図10の工程概念図を参照して、図8の半導体装置300の製造方法について説明する。
図9の工程概念図に示す部材301は、基板1上に層状物質2が形成され、さらに、封止部材3が形成される。封止部材3は、封止部材3の材料を堆積して得られる。封止部材3は、基板1上の図示しない場所に固定される。
図9の工程概念図に示す部材301は、基板1上に層状物質2が形成され、さらに、封止部材3が形成される。封止部材3は、封止部材3の材料を堆積して得られる。封止部材3は、基板1上の図示しない場所に固定される。
図10の工程概念図に示す部材303は、部材302に熱処理Xが施される。熱処理Xは、第1層間物質11の存在下(気相中又は液相中)で行う。熱処理Xは、封止部材3の全体に行わず、第1層間物質11を挿入させる局所のみに行う。第1層間物質11を層状物質2の層間に挿入させるときは、層状物質2の端部から熱処理Xを行うことが好ましい。挿入させる熱処理Xによって、封止部材3は変形し、第1層間物質11が層状物質2の層間に挿入可能な領域が生じる。この領域に第1層間物質が挿入する。挿入によって生じたp型領域Aは、熱処理領域を移動することで、図8の概念図に示す位置に移動する。熱処理Xには、狭小領域に照射可能なレーザーや電子線を用いることが好ましい。
(第4実施形態)
第4実施形態の半導体装置は、基板と、基板中に電極と、基板上に2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質と、層状物質の両端に電極を有し、層状物質は、第1層間物質を前記層状物質の層間に有するp型領域と第2層間物質を層状物質の層間に有するn型領域を有し、n型領域は、2つあり、2つのn型領域は、p型領域の間にそれぞれ存在し、層状物質は、p型領域とn型領域と隣接する第1層間物質及び第2層間物質を含まない導電性領域を有し、導電性領域上、又は、導電性領域上及び層状物質の端部に、封止部材を有し、導電性領域の層状物質と導電性領域上の封止部材の距離は、第1層間物質及び第2層間物質のうちの最小直径を有する物質の直径よりも小さいことを特徴とする。第4実施形態の半導体装置は、電界効果トランジスタとして動作する。電界効果トランジスタ以外のトランジスタのn型領域とp型領域にも実施形態の半導体装置を応用することができる。なお、n型とp型が逆の構成の半導体装置でもよい。
第4実施形態の半導体装置は、基板と、基板中に電極と、基板上に2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質と、層状物質の両端に電極を有し、層状物質は、第1層間物質を前記層状物質の層間に有するp型領域と第2層間物質を層状物質の層間に有するn型領域を有し、n型領域は、2つあり、2つのn型領域は、p型領域の間にそれぞれ存在し、層状物質は、p型領域とn型領域と隣接する第1層間物質及び第2層間物質を含まない導電性領域を有し、導電性領域上、又は、導電性領域上及び層状物質の端部に、封止部材を有し、導電性領域の層状物質と導電性領域上の封止部材の距離は、第1層間物質及び第2層間物質のうちの最小直径を有する物質の直径よりも小さいことを特徴とする。第4実施形態の半導体装置は、電界効果トランジスタとして動作する。電界効果トランジスタ以外のトランジスタのn型領域とp型領域にも実施形態の半導体装置を応用することができる。なお、n型とp型が逆の構成の半導体装置でもよい。
図11に第4実施形態の半導体装置400の概念図を示す。図11の半導体装置は、基板1と、層状物質2と、封止部材3と、第1電極5と、第2電極6と、第3電極7と、絶縁膜8と、第1層間物質11と、第2層間物質12とを有する。p型領域Aとn型領域Cの間に導電性領域Bが存在し、2つのn型領域Cの間にp型領域Aが存在する。第4実施形態の半導体装置400は、第1実施形態の半導体装置100と、第2実施形態の半導体装置200と第3実施形態の半導体装置300と多くの点で共通する。共通する構成は、一部その説明を省略する。第4実施形態の半導体装置400の製造方法は、上述の第1実施形態から第3実施形態に記載した製法技術を採用することができる。
基板1中には、ゲート電極として、第1電極5が埋め込まれ、第1電極5上にゲート絶縁膜としてSiO2などの絶縁膜8が形成されている。p型領域Aは電界効果トランジスタのチャネル部21となる。n型領域Aの1つは、電界効果トランジスタのソース部22となる。n型領域Aの1つは電界効果トランジスタのドレイン部23となる。チャネル部の長さLは、典型的には、1nm以上100nm以下である。封止部材3の幅Dは、典型的には1nm以上10nm以下である。なお、n型とp型が逆の構成の半導体装置でもよい。
チャネル部21では、層状物質内の電子または正孔の密度は低く、ゲート電極5に電圧を印可することで、電子または正孔の密度を変化させることができる。ソース部22及びドレイン部23では、電子または正孔の密度が高く、抵抗が低いため、それぞれソース、ドレイン電極として用いることができる。このような半導体装置は、電界効果トランジスタと機能する。第2電極6と第3電極7は、それぞれ、ソース電極とドレイン電極として機能するが、省略してもよい。
(第5実施形態)
第5実施形態の半導体装置は、2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質を有し、層状物質は、第3層間物質を前記層状物質の層間に有する超伝導領域を有し、層状物質は、超伝導領域と隣接する第3層間物質を含まない導電性領域を有し、導電性領域上に封止部材を有し、導電性領域の層状物質と導電性領域上の封止部材の距離は、第3層間物質の最小直径を有する物質の直径よりも小さいことを特徴とする。第5実施形態の超伝導装置の製造方法は、上述の第1実施形態から第3実施形態に記載した製法技術を採用することができる。
第5実施形態の半導体装置は、2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質を有し、層状物質は、第3層間物質を前記層状物質の層間に有する超伝導領域を有し、層状物質は、超伝導領域と隣接する第3層間物質を含まない導電性領域を有し、導電性領域上に封止部材を有し、導電性領域の層状物質と導電性領域上の封止部材の距離は、第3層間物質の最小直径を有する物質の直径よりも小さいことを特徴とする。第5実施形態の超伝導装置の製造方法は、上述の第1実施形態から第3実施形態に記載した製法技術を採用することができる。
図12に第5実施形態の超伝導装置500の概念図を示す。図12の超伝導装置500は、基板1と、層状物質2と、封止部材3と、第3層間物質13と、冷凍機9を有する。超伝送装置500は、図示しない真空断熱容器と減圧装置を用いて、真空断熱下で冷却されていることが好ましい。超伝導領域Dを超伝導状態にするために、冷凍機9が用いられるが、その冷却は、超伝導状態とするための所要の条件を満たせばよい。超伝導装置500は、第3層間物質13によって、層状物質2が超伝導材料化した超伝導領域Dと、超伝導領域Dに挟まれた通常の導電性を有する導電性領域Bを有する。
層状物質2は、例えばグラファイト、多層グラフェン、FeAs、TiNClとBi2Se3のうちのいずれか1種以上の積層体である。
第3層間物質13は、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Y、Sc、Ba、Eu、Sm、YbとCuのうちのいずれか1種以上の元素を用いることができる。第3層間部室13としては、例えば、Li、N、K、Ca、Yb等のアルカリ金属またはアルカリ希土類または希土類を用いることができる。
第3層間物質13は、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Y、Sc、Ba、Eu、Sm、YbとCuのうちのいずれか1種以上の元素を用いることができる。第3層間部室13としては、例えば、Li、N、K、Ca、Yb等のアルカリ金属またはアルカリ希土類または希土類を用いることができる。
超伝導領域Dが超伝導状態の時、実施形態の装置は、超伝導-常伝導-超伝導接合型のジョセフソン接合となる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限られず、特許請求の範囲に記載の発明の要旨の範疇において様々に変更可能である。また、本発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。
1:基板
2:層状物質
3:封止部材
4:蓋部材
5:第1電極
6:第2電極
7:第3電極
8:絶縁膜
9:冷凍機
11:第1層間物質
12:第2層間物質
13:第3層間物質
21:チャネル部
22:ソース部
23:ドレイン部
100:半導体装置
200:半導体装置
300:半導体装置
400:半導体装置
500:超伝導装置
X:熱処理
2:層状物質
3:封止部材
4:蓋部材
5:第1電極
6:第2電極
7:第3電極
8:絶縁膜
9:冷凍機
11:第1層間物質
12:第2層間物質
13:第3層間物質
21:チャネル部
22:ソース部
23:ドレイン部
100:半導体装置
200:半導体装置
300:半導体装置
400:半導体装置
500:超伝導装置
X:熱処理
Claims (17)
- 2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質を有し、
前記層状物質は、第1層間物質を前記層状物質の層間に有するp型領域と第2層間物質を前記層状物質の層間に有するn型領域の少なくともいずれかの領域を有し、
前記層状物質は、前記p型領域と前記n型領域のうちの少なくともいずれかと隣接する前記第1層間物質及び前記第2層間物質を含まない導電性領域を有し、
前記導電性領域上、又は、前記導電性領域上及び前記層状物質の端部に、封止部材を有し、
前記導電性領域の層状物質と前記導電性領域上の封止部材の距離は、前記第1層間物質及び前記第2層間物質のうちの最小直径を有する物質の直径よりも小さいことを特徴とする半導体装置。 - 前記層状物質は、前記p型領域と前記n型領域を有し、
前記p型領域とn型領域の間に前記導電性領域を有し、
前記p型領域とn型領域はpn接合又はpin接合してなることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1層間物質は、F、Cl、Br、I、O、S、NとPのうちのいずれかの1種以上の元素を含む分子又は化合物であって、
前記第2層間物質は、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Y、Sc、Ba、Eu、Sm、Yb、HgとTlのうちのいずれか1種以上の元素を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。 - 前記層状物質は、グラファイト、多層グラフェンとh−BNのうちのいずれか1種以上の積層体であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記層状物質は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Ga、In、Ge、Sn、PbとBiのうちのいずれかの元素と、S、Se、TeとOのうちのいずれかの元素の化合物の積層体であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記層状物質の端部の封止部材は、導電性を有し、
前記封止部材は、請求項1又は2の半導体装置の電極であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質を有し、
前記層状物質は、第3層間物質を前記層状物質の層間に有する超伝導領域を有し、
前記層状物質は、前記超伝導領域と隣接する前記第3層間物質を含まない導電性領域を有し、
前記導電性領域上に、封止部材を有し、
前記導電性領域の層状物質と前記導電性領域上の封止部材の距離は、前記第3層間物質の最小直径を有する物質の直径よりも小さいことを特徴とする超伝導装置。 - 前記第3層間物質は、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Y、Sc、Ba、Eu、Sm、YbとCuのうちのいずれか1種以上の元素であることを特徴とする請求項6に記載の超伝導装置。
- 前記層状物質は、グラファイト、多層グラフェン、FeAs、TiNClとBi2Se3のうちのいずれか1種以上の積層体であることを特徴とする請求項7又は8に記載の超伝導装置。
- 2次元状の物質を2層以上積層させた層状物質を有する部材の層状物質の一部の上に、封止部材を形成し、
前記層状物質の層間に、層状物質をp型化、n型化と超伝導材料化するいずれかの層間物質を含む気相中又は液相中で、前記封止部材を形成した部材を処理することを特徴とする半導体装置又は超伝導装置の製造方法。 - 前記気相中又は液相中で処理した後に、前記層状物質の層間に存在する一部の領域の層間物質を封じ込める蓋部材を形成し、
前記蓋部材と封止部材の間以外の領域に存在する前記層間物質を前記層状物質の層間から脱離させることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置又は超伝導装置の製造方法。 - 前記脱離させた後に、前記p型化、n型化と超伝導材料化するいずれかの層間物質を含む気相中又は液相中で処理することを特徴とする請求項11に記載の半導体装置又は超伝導装置の製造方法。
- 前記気相中又は液相中での処理は、前記封止部材を局所加熱することを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1項に記載の半導体装置又は超伝導装置の製造方法。
- 前記局所加熱する領域を移動することを特徴とする請求項13に記載の半導体装置又は超伝導装置の製造方法。
- 前記p型化する層間物質は、F、Cl、Br、I、O、S、NとPのうちのいずれかの1種以上の元素を含む分子又は化合物であって、
前記n型化する層間物質は、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Y、Sc、Ba、Eu、Sm、Yb、HgとTlのうちのいずれか1種以上の元素を含み、
前記超伝導材料化する層間物質は、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Y、Sc、Ba、Eu、Sm、YbとCuのうちのいずれか1種以上の元素であることを特徴とする請求項10乃至14のいずれか1項に記載の半導体装置及び超伝導装置の製造方法。 - 前記層状物質は、グラファイト、多層グラフェン、h−BN、FeAs、TiNCl、Bi2Se3のうちのいずれか1種以上の積層体であることを特徴とする請求項10乃至15のいずれか1項に記載の半導体装置および超伝導装置の製造方法。
- 前記層状物質は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Ga、In、Ge、Sn、PbとBiのうちのいずれかの元素と、S、Se、TeとOのうちのいずれかの元素の化合物の積層体であることを特徴とする請求項10乃至15のいずれか1項に記載の半導体装置および超伝導装置の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013192900A JP6162555B2 (ja) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | 半導体装置、超伝導装置およびその製造方法 |
US14/475,846 US9768372B2 (en) | 2013-09-18 | 2014-09-03 | Semiconductor device, superconducting device, and manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013192900A JP6162555B2 (ja) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | 半導体装置、超伝導装置およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015060908A JP2015060908A (ja) | 2015-03-30 |
JP6162555B2 true JP6162555B2 (ja) | 2017-07-12 |
Family
ID=52668514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013192900A Expired - Fee Related JP6162555B2 (ja) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | 半導体装置、超伝導装置およびその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9768372B2 (ja) |
JP (1) | JP6162555B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016213280A (ja) * | 2015-05-01 | 2016-12-15 | 国立大学法人金沢大学 | 電界効果トランジスタ |
DE102017107597B4 (de) * | 2017-04-07 | 2019-05-02 | Bernd Burchard | Bauelemente mit einer bei Raumtemperatur supraleitenden Teilvorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
DE102017109759A1 (de) | 2017-04-07 | 2018-10-11 | Bernd Burchard | Magnetfeld sensitives Bauelement mit einer bei Raumtemperatur supraleitenden Teilvorrichtung |
US20200075832A1 (en) | 2017-04-07 | 2020-03-05 | Universität Leipzig | Graphite Superconductor and Use Thereof |
CN110429174B (zh) | 2019-08-14 | 2021-11-05 | 孙旭阳 | 石墨烯/掺杂二维层状材料范德瓦尔斯异质结超导复合结构、超导器件及其制备方法 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3335836B2 (ja) | 1996-03-15 | 2002-10-21 | 株式会社東芝 | 電子放出デバイス |
JP5019751B2 (ja) | 2006-01-31 | 2012-09-05 | 株式会社カネカ | グラファイトフィルムおよびグラファイトフィルムの製造方法 |
US8308886B2 (en) * | 2006-07-17 | 2012-11-13 | E I Du Pont De Nemours And Company | Donor elements and processes for thermal transfer of nanoparticle layers |
WO2008108383A1 (ja) * | 2007-03-02 | 2008-09-12 | Nec Corporation | グラフェンを用いる半導体装置及びその製造方法 |
US9991391B2 (en) * | 2008-07-25 | 2018-06-05 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Pristine and functionalized graphene materials |
JP5395542B2 (ja) | 2009-07-13 | 2014-01-22 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
US8563965B2 (en) * | 2010-02-02 | 2013-10-22 | The Invention Science Fund I, Llc | Doped graphene electronic materials |
US8890277B2 (en) * | 2010-03-15 | 2014-11-18 | University Of Florida Research Foundation Inc. | Graphite and/or graphene semiconductor devices |
JP5242643B2 (ja) | 2010-08-31 | 2013-07-24 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
CN103262210B (zh) * | 2010-09-10 | 2017-09-08 | 维尔雷思科技有限公司 | 使用与半导体施主分离的层来制造光电装置的方法和由该方法制成的装置 |
JP5550515B2 (ja) | 2010-10-05 | 2014-07-16 | 株式会社東芝 | グラフェン配線およびその製造方法 |
JP5629570B2 (ja) * | 2010-12-27 | 2014-11-19 | 株式会社日立製作所 | グラフェン膜と金属電極とが電気的接合した回路装置 |
KR101791938B1 (ko) * | 2010-12-29 | 2017-11-02 | 삼성전자 주식회사 | 복수의 그래핀 채널층을 구비하는 그래핀 전자소자 |
KR101469450B1 (ko) * | 2011-03-02 | 2014-12-05 | 그래핀스퀘어 주식회사 | 그래핀의 n-도핑 방법 |
US8728433B2 (en) * | 2011-05-11 | 2014-05-20 | Brookhaven Science Associates, Llc | Processing of monolayer materials via interfacial reactions |
KR101237351B1 (ko) * | 2011-05-27 | 2013-03-04 | 포항공과대학교 산학협력단 | 전극 및 이를 포함한 전자 소자 |
JP2013057006A (ja) | 2011-09-08 | 2013-03-28 | Daiwa Can Co Ltd | 金属酸化物を触媒に用いるポリエステルの解重合方法、および当該解重合方法を用いたポリエステル原料の回収方法 |
JP5813678B2 (ja) | 2013-02-15 | 2015-11-17 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
US9236432B2 (en) * | 2013-03-20 | 2016-01-12 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Graphene base transistor with reduced collector area |
WO2014162625A1 (ja) * | 2013-04-03 | 2014-10-09 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 接続構造及びその製造方法、半導体装置 |
WO2015102746A2 (en) * | 2013-11-04 | 2015-07-09 | Massachusetts Institute Of Technology | Electronics including graphene-based hybrid structures |
-
2013
- 2013-09-18 JP JP2013192900A patent/JP6162555B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-09-03 US US14/475,846 patent/US9768372B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US9768372B2 (en) | 2017-09-19 |
JP2015060908A (ja) | 2015-03-30 |
US20150080223A1 (en) | 2015-03-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6162555B2 (ja) | 半導体装置、超伝導装置およびその製造方法 | |
Retamal et al. | Charge carrier injection and transport engineering in two-dimensional transition metal dichalcogenides | |
Fu et al. | Self-modulation doping effect in the high-mobility layered semiconductor Bi 2 O 2 Se | |
Shi et al. | Superconductivity series in transition metal dichalcogenides by ionic gating | |
Chen et al. | Thickness-dependent electrical conductivities and ohmic contacts in transition metal dichalcogenides multilayers | |
Liu et al. | High-performance field-effect-transistors on monolayer-WSe2 | |
JP2017041646A (ja) | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 | |
KR20130009640A (ko) | 반도체 장치 | |
Kamata et al. | Operation of inverter and ring oscillator of ultrathin-body poly-Ge CMOS | |
Aftab et al. | Van der Waals heterojunction diode composed of WS2 flake placed on p-type Si substrate | |
US20170256455A1 (en) | Methods to form multi threshold-voltage dual channel without channel doping | |
Ghiasi et al. | Bilayer h-BN barriers for tunneling contacts in fully-encapsulated monolayer MoSe2 field-effect transistors | |
Liu et al. | Negative differential resistance in monolayer WTe2 tunneling transistors | |
Kim et al. | Super low work function of alkali-metal-adsorbed transition metal dichalcogenides | |
Zhu et al. | Thermoelectric transport properties of Ti doped/adsorbed monolayer blue phosphorene | |
Choi et al. | A transparent diode with high rectifying ratio using amorphous indium-gallium-zinc oxide/SiNx coupled junction | |
Wu et al. | High‐performance spin filters and spin field effect transistors based on bilayer VSe2 | |
Huang et al. | Enabling n-type polycrystalline Ge junctionless FinFET of low thermal budget by in situ doping of channel and visible pulsed laser annealing | |
An et al. | Multifunctional 2D CuSe monolayer nanodevice | |
Ni et al. | Status and prospects of Ohmic contacts on two-dimensional semiconductors | |
Peng et al. | Enhancing perovskite TFTs performance by optimizing the interface characteristics of metal/semiconductor contact | |
Li et al. | Chemical Vapor Deposition of Quaternary 2D BiCuSeO p‐Type Semiconductor with Intrinsic Degeneracy | |
Liu et al. | Electronic properties and transistors of the NbS2–MoS2–NbS2 NR heterostructure | |
Rasool et al. | The role of surface states in modification of carrier transport in silicon nanowires | |
Wang et al. | Tiny nano-scale junction built on B/N doped single carbon nanotube |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160316 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170516 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170615 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6162555 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |