(57)【要約】      （修正有）【課題】  シリコン等の基板上に鉄シリサイド系磁性材料を形成した積層構造、特にスピンに依存した電子現象を発揮することを可能にするそのような積層構造、その積層構造を使用した磁性又は電子装置、および電界効果スピントランジスタを提供することを目的とする。【解決手段】  シリコン等の基板上に、ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＹＳＺ，ＣａＦ２，ＳｒＦ２，ＢａＦ２，ＬａＦ３，ＮｄＦ３，ＣｅＦ３，（Ｂａ，Ｓｒ）Ｏ，ＣｅＯ２，ＺｒＯ２，ＭｇＡｌ２Ｏ４，ＳｒＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３，Ｙ２Ｏ３，ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＴｉＣあるいはβ−ＦｅＳｉ２などの中間層を介してＦｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦１．０５）の層を有する積層構造体。この積層構造体のＦｅ３±αＳｉ層が磁性素子又はその構成要素である磁気又は電子装置。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に中間層を介してＦｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦１．０５）層を有することを特徴とする積層構造体。
【請求項２】
Ｆｅ３±αＳｉがＦｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦０．０５）である請求項１記載の積層構造体。
【請求項３】
Ｆｅ３±αＳｉ層がエピタキシャル層である請求項１又は２記載の積層構造体。
【請求項４】
基板がシリコン基板である請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項５】
中間層が、ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＹＳＺ，ＣａＦ２，ＳｒＦ２，ＢａＦ２，ＬａＦ３，ＮｄＦ３，ＣｅＦ３，（Ｂａ，Ｓｒ）Ｏ，ＣｅＯ２，ＺｒＯ２，ＭｇＡｌ２Ｏ４，ＳｒＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３，Ｙ２Ｏ３，ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＴｉＣから選ばれる請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項６】
中間層がβ−ＦｅＳｉ２である請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層構造体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層構造体を含むことを特徴とする磁気又は電子装置。
【請求項８】
Ｆｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦１．０５）層が磁性素子又はその構成要素である請求項７記載の磁気又は電子装置。
【請求項９】
基板が半導体である請求項７又は８記載の磁気又は電子装置。
【請求項１０】
半導体基板上に中間層を介してＦｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦１．０５）層を有し、半導体基板にソースおよびドレーンが形成され、Ｆｅ３±αＳｉ層をゲートとして成る、電界効果スピントランジスタ。
【請求項１１】
半導体基板がシリコンである請求項１０に記載のトランジスタ。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載のトランジスタを含む半導体装置。
【請求項１３】
絶縁体基板上にＦｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦１．０５）層を有することを特徴とする積層構造体。
【請求項１４】
Ｆｅ３±αＳｉ層がエピタキシャル層である請求項１３記載の積層構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層構造体、具体的にはＦｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦１）層を含む積層構造体、およびこれを含む半導体装置およびトランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでの磁性材料と半導体材料との融合化は、高帯域まで変調可能な高周波対応デバイスや高速で大容量な記録素子への可能性が期待されている。
【０００３】
しかし、既存の研究対象はガリウム砒素やカドミニウム・テルル等にマンガンを添加した化合物半導体、すなわち、ＧａＭｎＡｓ（Ｔｃ〜２０Ｋ），ＣｄＭｎＴｅ(Ｔｃ〜５Ｋ)、ＭｎＳｉ(Ｔｃ〜１２０Ｋ)等であり、Ｓｉ上ではなく、また磁性発現も１００Ｋ以下の低温領域に限られている。
【０００４】
これまでＳｉ上への磁気デバイス集積化の検討は、シリコン上に磁性材料を載せた単純な構造でマクロな相関作用を利用するのみであり、キャリア電子の制御に至っていない。その理由は、シリコンへの結晶成長は困難であること、現状では１００Ｋ程度以下の低温領域での磁性発現であるためである。
【０００５】
また、鉄シリサイド（ＦｅとＳｉの化合物）はクラーク数の順位が２位と４位のもので、資源が豊富、廃棄する際に地球に優しいといった利点が大きい化合物である。
【０００６】
しかし、現在、Ｆｅ−Ｓｉを用いたデバイスは、トランジスタやメモリ、発光・受光素子としてβ−ＦｅＳｉ２が検討されているが、他の化合物よりずば抜けて優れた物性を示すものではなく、研究が滞っている感がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、シリコン等の基板上に鉄シリサイド系磁性材料を形成した積層構造、特にスピンに依存した電子現象を発揮することを可能にするそのような積層構造、その積層構造を使用した磁性又は電子装置、および電界効果スピントランジスタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、磁気モーメントが高温（８００Ｋ）まで維持されるＦｅ３Ｓｉ化合物に着目するものであるが、この化合物はシリコン上に成長しようとすると、室温のような低温でないかぎり、熱平衡的に、基板からシリコンが熱拡散してＦｅＳｉやβ−ＦｅＳｉ２が形成されてしまうという問題があった。室温では電子装置として利用する他の半導体層の形成や熱処理ができない。そこで、本発明者らは、基板上にＭｇＯ等の中間層を介在させることで、Ｆｅ３Ｓｉをシリコン基板上にエピタキシャル成長させることが可能であること、これによりスピンに依存した電子現象を発揮する電子装置をも実現することができることを確認することで、本発明を完成した。こうして下記を提供する。
【０００９】
〔１〕  基板上に中間層を介してＦｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦１．０５）層を有することを特徴とする積層構造体。
【００１０】
〔２〕  Ｆｅ３±αＳｉがＦｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦０．０５）である上記〔１〕記載の積層構造体。
【００１１】
〔３〕  Ｆｅ３±αＳｉ層がエピタキシャル層である上記〔１〕又は〔２〕記載の積層構造体。
【００１２】
〔４〕  基板がシリコン基板である上記〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の積層構造体。
【００１３】
〔５〕  中間層が、ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＹＳＺ，ＣａＦ２，ＳｒＦ２，ＢａＦ２，ＬａＦ３，ＮｄＦ３，ＣｅＦ３，（Ｂａ，Ｓｒ）Ｏ，ＣｅＯ２，ＺｒＯ２，ＭｇＡｌ２Ｏ４，ＳｒＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３，Ｙ２Ｏ３，ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＴｉＣから選ばれる上記〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の積層構造体。
【００１４】
〔６〕  中間層がβ−ＦｅＳｉ２である上記〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の積層構造体。
〔７〕  上記〔１〕〜〔６〕のいずれか１項に記載の積層構造体を含むことを特徴とする磁気又は電子装置。
【００１５】
〔８〕  Ｆｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦１．０５）層が磁性素子又はその構成要素である上記〔７〕記載の磁気又は電子装置。
【００１６】
〔９〕  基板が半導体である上記〔７〕又は〔８〕記載の磁気又は電子装置。
【００１７】
〔１０〕  半導体基板上に中間層を介してＦｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦１．０５）層を有し、半導体基板にソースおよびドレーンが形成され、Ｆｅ３±αＳｉ層をゲートとして成る、電界効果スピントランジスタ。
【００１８】
〔１１〕  半導体基板がシリコンである上記〔１０〕に記載のトランジスタ。
【００１９】
〔１２〕  上記〔１０〕又は〔１１〕に記載のトランジスタを含む半導体装置。
【００２０】
〔１３〕  絶縁体基板上にＦｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦１．０５）層を有することを特徴とする積層構造体。
【００２１】
〔１４〕  Ｆｅ３±αＳｉ層がエピタキシャル層である上記〔１３〕記載の積層構造体。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の基板上に中間層を介してＦｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦１．０５）層を有する積層構造体は、Ｆｅ３±αＳｉが強磁性を示しかつエピタキシャル成膜できるので、基板を所望のもの、たとえば、半導体とすることで、磁気デバイスを組み込んだ半導体装置を構成することも可能である等、強磁性体Ｆｅ３±αＳｉを利用した各種の磁気又は電子装置に応用が可能にされる。特にＦｅ３±αＳｉをゲートに使用した電界効果スピントランジスタが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
Ｆｅ３Ｓｉは磁気モーメント約２μＢ、キュリー温度約８００Ｋであり、強磁性元素である鉄（Ｆｅ）の磁気モーメントが約８００Ｋまで維持され、しかも格子定数（５．５６Å）がシリコンのそれ（５．４３Å）に近いので（格子不整合率約３％）、シリコン基板上に結晶成長させて、電子・磁性複合装置を構成できる可能性がある。しかし、熱平衡安定性がＦｅＳｉやβーＦｅＳｉ２よりも低いため、シリコン上に高温では形成しえなかった。また、たとえ低温で形成しても高温熱処理できないので、シリコン半導体基板を利用した電子・磁性複合装置を製造することはできなかった。
【００２４】
これに対して、本発明者らは、シリコン等の基板上に中間層を介してＦｅ３Ｓｉ層を形成すれば、高温熱処理に耐久性のある積層構造をなすことができるのではないかと考え、ＭｇＯ等の中間層の上にＦｅ３Ｓｉ層を成長することができることを確認し、本発明を完成した。
【００２５】
本発明において、以下簡単のためにＦｅ３Ｓｉと表記する場合もあるが、本発明が適用される強磁性体鉄シリサイドは一般式Ｆｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦１．０５）で表されるものをいい、好ましくはＦｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦０．０５）である。図１に示すように、鉄とシリコンの元素比を調整することで格子定数を変化させることができるので、鉄とシリコンの元素比を調整して、所望の強磁性と基板との格子整合との適正化を図ることができる。Ｆｅ３Ｓｉの格子定数は５．６５Åであるが、シリコンに対してはＦｅ３．０４Ｓｉにおいて格子定数が５．４３Åで一致するので好適である。
【００２６】
本発明においてＦｅ３Ｓｉの下地として用いられる基板は、中間層が存在するので、格別に限定されず、シリコン以外のいかなる物質でもよいが、Ｆｅ３Ｓｉに対してＦｅあるいはＳｉが熱拡散してＦｅ３Ｓｉの組成変動を起こしやすいＦｅあるいはＳｉ含有物質（例えば、β−ＦｅＳｉ２、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ）の場合に、中間層を介在させる意義が大きく、その応用の可能性の観点からシリコンが最も有用な基板材料である。また、半導体材料として、シリコン、β−ＦｅＳｉ２、ＳｉＣのほか、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓなどの上にＦｅ３Ｓｉを形成する場合にも、本発明は有用である。基板は半導体である必要はなく、金属、絶縁体でもよい。また、本発明は、基板が結晶性の場合に中間層を介してＦｅ３Ｓｉをいずれも結晶成長、特にエピタキシャル成長させることができ、これにより電子制御装置を形成できることは大きな利点である。
【００２７】
本発明において、基板は他の基板上に形成した表面層であってもよい。たとえば、絶縁性基板の表面に形成したシリコン層であってもよい。
【００２８】
本発明において、中間層は特に限定されず、基板上にＦｅ３Ｓｉ層を形成する場合になんらかの付加的意味を有するものすべてであることができる。代表的には、シリコン等の基板上にＦｅ３Ｓｉ層を形成する場合の拡散防止のためのバリヤ層である。中間層は基板とＦｅ３Ｓｉ層との間にあって両層間の元素の拡散を防止するバリヤ層のほか、結晶格子整合のためのバリヤ層であってもよい。また基板とＦｅ３Ｓｉ層の間に存在する電気的絶縁性材料であったり、導電性材料であったり、半導体材料であることができる。本発明において中間層は結晶層であることを意図して開発されたものであり、基板上に中間層をエピタキシャル成長しその上にＦｅ３Ｓｉ層をエピタキシャル成長できることは利点であるが、中間層は結晶層に限定されるわけではない。また、中間層は１層からなる必要はなく、複数層からなることができる。組成が漸進的に変化する層であってもよい。
【００２９】
本発明において、少なくともＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア），（Ｂａ，Ｓｒ）Ｏ，ＣｅＯ２，ＺｒＯ２，ＭｇＡｌ２Ｏ４，ＳｒＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３，Ｙ２Ｏ３などの酸化物、ＣａＦ２，ＳｒＦ２，ＢａＦ２，ＬａＦ３，ＮｄＦ３，ＣｅＦ３などのフッ化物、ＴｉＮ，ＺｒＮなどの窒化物，ＴｉＣなどの炭化物から選ばれる材料を使用することができる。また、β−ＦｅＳｉ２，ＧａＡｓ，ＧａＭｎＮなどの半導体材料を使用することもできる。これらの材料はドーピングしてその導電性を高めたり、絶縁性にして使用することもできる。少なくともこれらの材料の上には、Ｆｅ３Ｓｉをエピタキシャル成長させることができる。シリコン半導体基板上にエピタキシャル成長し、さらにその上にＦｅ３Ｓｉをエピタキシャル成長させることができること、格子整合が取りやすい点で、ＹＳＺ，ＭｇＯなどが好適である。
【００３０】
本発明において、Ｆｅ３Ｓｉ層はエピタキシャル成長させることが可能であることは大きな利点であるが、多結晶あるいは非晶質のＦｅ３Ｓｉであっても強磁性は発現するので、使用可能である。
【００３１】
本発明において、中間層の膜厚は特に限定されず、薄くても厚くてもよい。バリヤ層である場合は、バリヤの機能を発揮する限度でできるだけ薄いことが望ましいので、たとえば、０．５〜５０ｎｍ、さらには０．５〜５．０ｎｍが好ましい。基板とＦｅ３Ｓｉ層の間に介在する導電性層の場合にはこのような制限はなく、導電性層の特性と装置の目的から決定されるが、たとえば、１．０〜１００ｎｍであることができる。半導体層の場合、装置における中間層の機能から決定されるので、特に限定されない。
【００３２】
Ｆｅ３Ｓｉ層の成長方法は、本発明では中間層が存在することから、特に制限なく、各種の成膜法で製造できる。たとえば、スパッタ法、蒸着法、パルスレーザ・アブレーション法などのＰＶＤ法、ＭＯＣＶＤなどのＣＶＤ法などが好適に適用できる。とくに原料組成および製膜温度（あるいは基板温度）を調整することで比較的簡単にＦｅ３Ｓｉ層を成膜することができる。基板温度は２００℃以上が好適である。雰囲気は不活性ガス雰囲気あるいは還元ガス雰囲気が好ましい。エピタキシャル成長も中間層を適当に選択すれば簡単に成膜可能である。また、ＦｅとＳｉの組成比を変えてＦｅ３±αＳｉのαの値を調整することも可能である。
【００３３】
こうして、本発明によれば、基板上に中間層を介してＦｅ３±αＳｉ層が形成された積層構造体が得られる。
【００３４】
この積層構造体においてＦｅ３Ｓｉ層は強磁性材料であることから、積層構造体は磁性装置（磁性デバイス）として使用することができる。Ｆｅ３Ｓｉ層の強磁性を利用したマクロな磁性装置であることも可能であるが、Ｆｅ３Ｓｉ層はシリコンその他の半導体基板上に形成できる本発明の利点を生かして、Ｆｅ３Ｓｉ層の強磁性を電子的に制御する磁性装置あるいは電子磁性装置、特に強磁性素子を含む半導体装置（エレクトロニクス装置）として利用できることは、本発明の積層構造体の極めて大きな利点である。
【００３５】
Ｆｅ３Ｓｉ層の強磁性を利用する代表的な電子装置として、電界効果スピントランジスタ（スピンＦＥＴ）を挙げることができる。電界効果スピントランジスタの原理および構成は知られているが、本発明によればＦｅ３Ｓｉ層を半導体基板（特にシリコン）に希薄磁性層を介して形成しスピンゲートとすることでスピンＦＥＴを製造することが可能にされる。図２を参照すると、電界効果スピントランジスタ（スピンＦＥＴ）の一例が示されており、Ｓｉ半導体基板１上に希薄磁性半導体層（たとえば、ＭｎＳｉ１．７，ＧａＭｎＡｓ）２を介して強磁性層３を形成し、強磁性層３上にゲート電極を４形成し、希薄磁性半導体層２を介して強磁性層３の両側にソース電極５、ドレーン電極６を形成している。ソース・ドレーンとゲートの間に電界を加えて強磁性層３のスピン磁性を反転制御し、このスピン磁性の反転を利用してトランジスタのゲートとして作用させる。スピン反転は高速であることから、従来のＦＥＴと比べて高速なトランジスタを実現することが可能にされる。
【００３６】
本発明によれば、もう１つの側面において、絶縁体上にＦｅ３Ｓｉ層を形成した積層構造体も提供される。Ｆｅ３Ｓｉ層は強磁性材料であるから、この積層構造体も何らかの磁性装置（磁性デバイス）として使用することができる。Ｆｅ３Ｓｉは鉄とシリコンというクラーク数の順位が２位と４位のものから構成され、資源が豊富、廃棄する際に地球に優しいといった利点が大きい化合物であるので、これを磁性材料として使用する装置が帝位供されることの意義は明らかである。この場合の絶縁体としては、上記の中間層として挙げた材料のうち絶縁性である材料のほか、いかなる絶縁材料でもよい。結晶性のほか、非晶質でもよい。絶縁体上にＦｅ３Ｓｉ層を形成した積層構造体の応用例としては、限定するわけではないが、ＧＭＲ素子などがある。
【実施例】
【００３７】
比較のために、シリコン基板上にＳｉＨ４およびＦｅ（ＣＯ）５を原料として基板温度７５０℃および８００℃でＣＶＤ法にてＦｅ−Ｓｉ系膜を形成した。
【００３８】
得られた膜は、ＳｉＨ４およびＦｅ（ＣＯ）５の供給比に依存するが、Ｓｉ／Ｆｅを１／３〜２／１で変化させてもβーＦｅＳｉ２、ＦｅＳｉ、Ｓｉ又はこれらの混合物が得られ、さらにＦｅ（ＣＯ）５を大過剰（Ｓｉ／Ｆｅが１／３未満）にしても、熱的最安定相であるβーＦｅＳｉ２の形成が避けられず、Ｆｅ３Ｓｉ膜を得ることはできなかった。
【００３９】
シリコン基板に（１００）面ＭｇＯあるいは（１００）面ＹＳＺなどをエピタキシャル成長できることは公知である。（１１０）面ＭｇＯ、（００１）面Ａｌ２Ｏ３をエピタキシャル成長させることも可能である。
【００４０】
そこで、（１００）面ＭｇＯ、（１１０）面ＭｇＯ、（１１１)ＹＳＺ、（００１）面Ａｌ２Ｏ３などを下地として、Ｒｆスパッタ法で、Ｆｅ３Ｓｉ層を成膜した。ターゲットとしてＦｅとＳｉの複合ターゲットを用い、成膜温度７５０℃、成膜速度０．５５ｎｍ／ｍｉｎとした。
【００４１】
得られた膜の結晶性評価は４軸を備えた高分解能ＸＲＦ（Ｘ線回折装置），ＲＢＳ（ラザフオード後方散配合光分析）で行なった。
【００４２】
磁気特性評価は、ＶＳＭ（理研電子製）を用いて室温にて評価した。
【００４３】
膜の表面観察は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた。
【００４４】
図３に（１００）ＭｇＯ基板上にＦｅ／Ｓｉの比を変えて形成したＦｅ−Ｓｉ膜のＸ線分析を示す。２θ座標および極座標のいずれにおいてもＦｅ３ＳｉとＭｇＯだけの結晶の存在が確認され、ＭｇＯ表面にＦｅ３Ｓｉがエピタキシャル成長していることが確認された。
【００４５】
図３の２θ座標に見られるように、Ｆｅ／Ｓｉの組成比を振った場合に(１００)Ｆｅ３Ｓｉの結晶構造を有するが、Ｆｅ３．０４ＳｉのほかＦｅ２．０５ＳｉおよびＦｅ４．０３Ｓｉの組成であるＦｅ３±αＳｉ（式中、０≦α≦１．０５）のエピタキシャル膜が得られた。図１に、これらの膜について測定した格子定数をＳｉ含有率〔Ｓｉ／（Ｓｉ＋Ｆｅ）〕に対して示す。Ｓｉ含有率に比例して格子定数が変化していることが認められる。Ｓｉ含有率が２０ａｔ％（Ｆｅ４Ｓｉ）の場合、格子定数は約５．７４Åであり、Ｓｉ含有率が３６．６ａｔ％（Ｆｅ２Ｓｉ）の場合、格子定数は約５．６６Åである。
【００４６】
同様にして、（１１１）ＭｇＯ、（１１１）ＹＳＺ、（１１０）Ａｌ２Ｏ３上に成長したＦｅ３．０４Ｓｉ膜のＸ線分析結果を図４に示す。いずれも（１１０）Ｆｅ３Ｓｉのエピタキシャル膜が形成されている。
【００４７】
同様にして、（００１）Ａｌ２Ｏ３、（１０２）Ａｌ２Ｏ３上に成長したＦｅ３．０４Ｓｉ膜のＸ線分析結果を図５に示す。（００１）Ａｌ２Ｏ３上にはＦｅ３Ｓｉの多結晶膜が形成され、（１０２）Ａｌ２Ｏ３上にはＦｅ３Ｓｉの非晶質膜が形成された。
【００４８】
図６に、以上の実施例で成膜したＦｅ３．０４Ｓｉ組成を有する（１１０）エピタキシャルＦｅ３Ｓｉ膜、（１００）エピタキシャルＦｅ３Ｓｉ膜、多結晶Ｆｅ３Ｓｉ膜、非晶質Ｆｅ３Ｓｉ膜の表面および断面のモフォロジーをＳＥＭ写真で示す。
【００４９】
また、これらの４種のＦｅ３Ｓｉ膜の磁気特性を測定した結果を図７に示す。飽和磁化の大きさは（１１０）エピタキシャルＦｅ３Ｓｉ膜、非晶質Ｆｅ３Ｓｉ膜、（１００）エピタキシャルＦｅ３Ｓｉ膜、多結晶Ｆｅ３Ｓｉ膜の順序であり、（１１０）エピタキシャルＦｅ３Ｓｉ膜の飽和磁化の値８５０ｅｍｕ／ｃｍ３はバルクのＦｅ３Ｓｉの飽和磁化値（J.Moss and P.J.Brown: J.Phys. F2(1972)358)にほぼ等しい。
【００５０】
（１００）シリコン基板上に公知の製法で（１００）ＹＳＺを膜厚３０ｎｍにエピタキシャル成長させた後、上記のスパッタ法で（１００）Ｆｅ３Ｓｉを膜厚５０ｎｍにエピタキシャル成長させた。この（１００）Ｆｅ３Ｓｉ膜は図８に示したと同様の磁気特性を示す。
【００５１】
この後、公知の半導体プロセスを用いて、図２に示したように、Ｆｅ３Ｓｉ膜およびＹＳＺ膜をゲートとしてパターニングし、アルミニウムを堆積およびパターニングしてソース電極、ドレーン電極、ゲート電極を形成し、電界効果スピントランジスタを形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の積層構造はＦｅ３Ｓｉを中間層を介して基板上に形成したものであり、Ｆｅ３Ｓｉは鉄とシリコンというクラーク数の順位が２位と４位のものから構成され、資源が豊富、廃棄する際に地球に優しいといった利点を有する化合物でありかつ磁気特性を示すので、たとえばシリコン基板上にＦｅ３Ｓｉをエピタキシャル成長させた積層構造としてＦｅ３Ｓｉの磁気特性を利用した半導体装置、磁気・電子複合装置、その他の磁気装置を製造することができ、産業上の利用可能性は大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は鉄とシリコンの元素比に関する格子定数を変化を示す。
【図２】図２は電界効果スピントランジスタ（スピンＦＥＴ）の一例を示す。
【図３】図３は（１００）ＭｇＯ基板上にＦｅ／Ｓｉの比を変えて形成したＦｅ−Ｓｉ膜のＸ線分析を示す。
【図４】図４は（１１１）ＭｇＯ、（１１１）ＹＳＺ、（１１０）Ａｌ２Ｏ３上に成長したＦｅ３。０４Ｓｉ膜のＸ線分析結果を示す。
【図５】図５は（００１）Ａｌ２Ｏ３、（１０２）Ａｌ２Ｏ３上に成長したＦｅ３。０４Ｓｉ膜のＸ線分析結果を示す。
【図６】図６は、Ｆｅ３。０４Ｓｉ組成を有する（１１０）エピタキシャルＦｅ３Ｓｉ膜、（１００）エピタキシャルＦｅ３Ｓｉ膜、多結晶Ｆｅ３Ｓｉ膜、非晶質Ｆｅ３Ｓｉ膜の表面および断面のＳＥＭ写真を示す。
【図７】図７は図４の４種のＦｅ３Ｓｉ膜の磁気特性を測定した結果を示す。
【符号の説明】
【００５４】
１    Ｓｉ半導体基板
２    希薄磁性半導体層
３    強磁性層
４    ゲート電極
５    ソース電極
６    ドレーン電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図６】
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