(57)【要約】      （修正有）【課題】改良された短チャンネル制御、より高いボディファクタ、及びシフトしたＶＴと組み合わせた低いソース／ドレインキャパシタンスを示すインプラントフリー量子井戸トランジスタを提供する。【解決手段】ドープ領域１３は、基板２の隣り合う領域のドーパント濃度に比べて増加したドーパント濃度を有し、実質的に、量子井戸領域３のゲート領域４とは反対側に配置される注入領域１４を含むインプラントフリー量子井戸。【選択図】図１
2013145882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インプラントフリー量子井戸（ＩＦＱＷ）トランジスタ（１）であって、
基板（２）と、
トランジスタ（１）の量子井戸（３）を形成し、基板（２）を覆う量子井戸領域（３）と、
トランジスタゲート（５）を形成し、量子井戸領域（３）の第１部分（６）を覆うゲート領域（４）と、
トランジスタソース（８）を形成し、量子井戸領域（３）の第１部分（６）とは異なりこれと隣り合う第２部分（９）を覆うソース領域（７）と、
トランジスタドレイン（１１）を形成し、量子井戸領域（３）の第１部分（６）とは異なりこれと隣り合う第３部分（１２）を覆うドレイン領域（１０）と、を含み、
ソース領域（７）とドレイン領域（１０）はゲート領域（４）の反対側に配置され、基板（２）は、ゲートに与えられるゲート電圧によりトランジスタソース（８）とトランジスタドレイン（１１）との間に電気的接続を形成するために、可動電荷キャリア濃度を制御するドープ領域（１３）を含み、
ドープ領域（１３）は、基板（２）の隣り合う領域（１５）のドーパント濃度に比べて増加したドーパント濃度を有する注入領域（１４）を含み、注入領域（１４）は、量子井戸領域（３）のゲート領域（４）とは反対側に実質的に配置され、注入領域（１４）はソース領域（７）またはドレイン領域（１０）の下には実質的に延びないことを特徴とするＩＦＱＷトランジスタ。
【請求項２】
注入領域（１４）のドーパント濃度は、１ｃｍ３当たり１×１０１６粒子と、１ｃｍ３当たり５×１０１８粒子との間、好適には１ｃｍ３当たり５×１０１６粒子と、１ｃｍ３当たり５×１０１８粒子との間、より好適には１ｃｍ３当たり５×１０１６粒子と、１ｃｍ３当たり３×１０１８粒子との間、より好適には１ｃｍ３当たり１×１０１７粒子と、１ｃｍ３当たり３×１０１８粒子との間であり、最も好適には１ｃｍ３当たり２×１０１７粒子と、１ｃｍ３当たり２×１０１８粒子との間であることを特徴とする請求項１に記載のＩＦＱＷトランジスタ。
【請求項３】
注入領域（１４）は、基板（２）の隣り合う領域（１５）に囲まれることを特徴とする請求項１または２に記載のＩＦＱＷトランジスタ。
【請求項４】
ドープ領域（１３）は、量子井戸領域（３）のソース領域（７）、ドレイン領域（８）およびゲート領域（４）とは反対側に延びることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＩＦＱＷトランジスタ。
【請求項５】
注入領域（１４）を除くドープ領域（１３）は、１ｃｍ３当たり１×１０１６粒子と、１ｃｍ３当たり５×１０１８粒子との間、好適には１ｃｍ３当たり５×１０１６粒子と、１ｃｍ３当たり５×１０１８粒子との間、より好適には１ｃｍ３当たり５×１０１６粒子と、１ｃｍ３当たり３×１０１８粒子との間、より好適には１ｃｍ３当たり１×１０１７粒子と、１ｃｍ３当たり３×１０１８粒子との間であることを特徴とする請求項４に記載のＩＦＱＷトランジスタ。
【請求項６】
トランジスタ（１）は、ゲート領域（４）と、ソース（７）およびドレイン領域（１０）との間にスペーサを含み、トランジスタゲート（５）をトランジスタソース（８）およびトランジスタドレイン（１１）から実質的に電気的に絶縁することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＩＦＱＷトランジスタ。
【請求項７】
基板（２）および／または量子井戸（３）の材料は、Ｓｉ、Ｇｅ、特にＳｉＧｅ、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体、アンチモン化物、の１またはそれ以上の半導体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のＩＦＱＷトランジスタ。
【請求項８】
量子井戸（３）は積層であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＩＦＱＷトランジスタ。
【請求項９】
基板（２）の材料がＳｉおよび／またはＧｅ、特にＳｉＧｅの場合、ドーパントは、ホウ素、ガリウム、インジウム、リン、アンチモン化物、ヒ素、の１またはそれ以上であることを特徴とする請求項７に記載のＩＦＱＷトランジスタ。
【請求項１０】
インプラントフリー量子井戸（ＩＦＱＷ）トランジスタの作製方法であって、
最初の工程で、ダミーゲートＩＦＱＷトランジスタ（２０）を形成し、ダミーゲートＩＦＱＷトランジスタ（２０）は、基板（２）と、トランジスタ（２０）の量子井戸（３）を形成し基板（２）を覆う量子井戸領域（３）と、量子井戸領域（３）の第１部分（３）を覆うダミーゲート領域（１６）と、トランジスタソース（８）を形成し、量子井戸領域（３）の第１部分（６）とは異なりこれと隣り合う第２部分（９）を覆うソース領域（７）と、トランジスタドレイン（１１）を形成し量子井戸領域（３）の第１部分（６）とは異なりこれと隣り合う第３部分（１２）を覆うドレイン領域（１０）を含み、ソース領域（７）とドレイン領域（１０）はダミーゲート領域（１６）の反対側に配置され、
この工程の後に、量子井戸領域（３）が露出するように少なくとも部分的にダミーゲート領域（１６）を除去する工程と、量子井戸領域（３）の第１部分（６）の実質的に下方の基板（２）の注入領域（１４）に注入することにより基板（２）をドープし、基板（２）の隣り合う領域に比べて増加したドーパント濃度を得る工程と、ダミーゲート領域（１６）の除去された部分を少なくとも部分的に置き換えるように置き換えゲート領域（４）を適用する工程と、が行われ、置き換えゲートは、得られたＩＦＱＷトランジスタ（１）のトランジスタゲート（５）を形成し、ゲート領域（４）は、実質的に、量子井戸領域（３）の注入領域（１４）とは反対側に配置され、基板（２）の注入領域（１４）は、トランジスタゲート（５）に与えられたゲート電圧に応じて、トランジスタソース（８）とトランジスタドレイン（１１）との間に、電気的な接続を形成するための、可動な電荷キャリア濃度を制御するＩＦＱＷの作製方法。
【請求項１１】
ダミーゲートを除去する前に、ダミーゲートＩＦＱＷの上面（１８）に、ソース領域（７）、ドレイン領域（１０）およびダミーゲート領域（４）を覆う酸化物フィル（１７）を形成することを特徴とする請求項１０に記載のＩＦＱＷの作製方法。
【請求項１２】
酸化物フィル（１７）を形成した後、ダミーゲートを除去する前に、ダミーゲート領域（１６）を露出させることを特徴とする請求項１１に記載のＩＦＱＷの作製方法。
【請求項１３】
ダミーゲートを露出させる工程は、化学機械研磨により行われることを特徴とする請求項１２に記載のＩＦＱＷの作製方法。
【請求項１４】
ダミーゲートは、エッチングにより除去されることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のＩＦＱＷの作製方法。
【請求項１５】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のＩＦＱＷトランジスタ（１）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１請求項のプレアンブルにかかるインプラントフリー（implant free）量子井戸トランジスタに関する。
【０００２】
本発明は、また、そのようなインプラントフリー量子井戸トランジスタの作製方法、およびそのようなインプラントフリー量子井戸トランジスタの使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
そのようなインプラントフリー量子井戸トランジスタは、既に当業者にとって公知である。例えば、Geert Hellings らの、"Implant-Free SiGe Quantum Well pFET: A novel, highly scalable and low thermal budget device, featuring raised source/drain and high-mobility channel", IEEE international Electron Devices Meeting-IEDM, pp.241-244, 2010、欧州特許出願 EP 2 120 266 A1 及びGeert Hellings らの、"The implant-free quantum well field-effect transistor: Harnessing the power of heterostructures", proceedings of ICSI 2011 conference に、そのようなインプラントフリー量子井戸（ＩＦＱＷ）トランジスタが記載されている。
【０００４】
トランジスタは、基板を含む。トランジスタの量子井戸を形成する多層量子井戸領域は基板を覆う。更にトランジスタゲートを形成するゲート領域、手短に言えばゲートは、量子井戸領域の第１部分を覆い、一方、トランジスタソースを形成するソース領域、手短に言えばソースは、量子井戸領域の第１部分とは異なり、これと隣り合う第２部分を覆い、トランジスタドレインを形成するドレイン領域、手短に言えばドレインは、量子井戸領域の第１部分とは異なり、これと隣り合う第３部分を覆う。ソース領域およびドレイン領域は、ゲート領域の反対側に配置される。基板は、ゲートに与えられるゲート電圧に応じて、ソースとドレインの間で電気的接続を形成するための可動電荷キャリア濃度を制御するためのドープ領域を含む。ドープ領域は、量子井戸の、ソース領域、ドレイン領域およびゲート領域とは反対側で、基板全体に延びる。
【０００５】
そのようなＩＦＱＷトランジスタの第１形態では、ドープ領域、即ち基板は、低い均一分布ドーピング、即ち１ｃｍ３当たり１×１０１７粒子の濃度の均一ドーピングを有する。そのようなトランジスタは、低いソース／ドレインキャパシタンスを示すことが見出されたが、そのようなトランジスタは制限された短チャネル制御、小さいボディファクタ（body factor）、およびＶＴが的外れかもしれないという欠点を有する。
【０００６】
そのようなＩＦＱＷトランジスタの第２形態では、ドープされた領域、即ち基板は、高い均一分布ドーピング、即ち１ｃｍ３当たり１×１０１８粒子の濃度の均一ドーピングを有する。そのようなトランジスタは、高いソース／ドレインキャパシタンスを示すことが見出されたが、それらは改良された短チャネル制御、高いボディファクタ、およびシフトしたＶＴを示す。Mitard らの "1mA/μm-ION strained SiGe45%-IFQW pFET with raised and embedded S/D" p134-135 Digest of Technicap papers, Symposium on VLSI circuit (VLSIC) Kyoto 2011に、関連する情報が見られる。
【発明の概要】
【０００７】
それゆえに、本発明の目的は、改良された短チャネル制御、より高いボディファクタ、およびシフトしたＶＴと組み合わせた低いソース／ドレインキャパシタンスを示すＩＦＱＷトランジスタを提供することである。
【０００８】
これは、第１請求項の特徴部分にかかるＩＦＱＷにより達成される。
【０００９】
それに加えて、ドープされた領域は、好適には局在し、基板の隣り合う領域のドーパント濃度に比べて増加した（高い）ドーパント濃度を有する注入領域を含み、この注入領域は、量子井戸領域の、ゲート領域に対向する側に実質的に配置される。
【００１０】
増加したドーパント濃度は、実質的にゲート領域の下に限定されて、ソースまたはドレインの下には実質的に延びず、または好適には全く延びないため、そのような注入領域は、比較的低いソースドレインキャパシタンスを有するという長所を提供することが見出された。更に、高均一に分布した基板ドーピングの利点は、驚くべきことに、それでもなお、注入領域により提供される。本発明にかかるＩＦＱＷトランジスタは、それゆえに、従来技術にかかる双方の具体例の組み合わされた利点を示し、一方でそれらの関係する欠点を回避する。
【００１１】
更に、高均一にドープされた基板の公知の濃度より低い、比較的低いドーパント濃度では、既に良好に機能するトランジスタゲートが、ソースとドレインの間に得ることができることが見出された。注入領域のドーパント濃度は、例えば、１ｃｍ３当たり１×１０１６粒子と、１ｃｍ３当たり５×１０１８粒子との間、好適には、１ｃｍ３当たり５×１０１６粒子と、１ｃｍ３当たり５×１０１８粒子との間、更に好適には１ｃｍ３当たり５×１０１６粒子と、１ｃｍ３当たり３×１０１８粒子との間、より好適には１ｃｍ３当たり１×１０１７粒子と、１ｃｍ３当たり３×１０１８粒子との間、最も好適には１ｃｍ３当たり２×１０１７粒子と、１ｃｍ３当たり２×１０１８粒子との間である。
【００１２】
本発明の好適な具体利では、注入領域は、基板の隣り合う領域により囲まれる。そのような形態では、注入領域の一部ではない少なくとも基板の一部は、注入領域と量子井戸領域との間に配置され、ソースとドレインの間を移動する際、ソースとドレインの間が電気的に接続される間、荷電キャリアが注入領域に注入されたドーパントと衝突し、荷電キャリアの移動度を低減し、それゆえにソースとドレインとの間のコンダクタンスを低減するリスクとなる。
【００１３】
本発明の好適な具体例では、ドープされた領域は、ソース領域、ドレイン領域、およびゲート領域に対向する、量子井戸領域の側で延びる。そのような具体例では、大部分がドープされ、または実質的には全ての基板がドープされる。
【００１４】
本発明の好適な具体例では、注入領域を除いたドープ領域は、１ｃｍ３当たり１×１０１６粒子と、１ｃｍ３当たり５×１０１８粒子との間、好適には、１ｃｍ３当たり５×１０１６粒子と、１ｃｍ３当たり５×１０１８粒子との間、更に好適には１ｃｍ３当たり５×１０１６粒子と、１ｃｍ３当たり３×１０１８粒子との間、最も好適には１ｃｍ３当たり１×１０１７粒子と、１ｃｍ３当たり３×１０１８粒子との間である。注入領域を除くドープされた領域のドーパントの濃度と、注入領域のドーパントの濃度とは、好適には部分的に、基板の隣り合う領域のドーパント濃度に比べて、いずれの場合も注入領域が増加したドーパント濃度となるように選択される。
【００１５】
本発明の好適な具体例では、もし注入領域を除くドープ領域がドープされた場合、注入領域のドーパントの濃度は、注入領域を除くドープ領域のドーパントの濃度の、例えば実質的に２倍と５倍の間、好適には２倍と３倍の間、最も好適には２倍となる。
【００１６】
本発明の好適な具体例では、トランジスタは、ゲート領域と、ソースおよびドレイン領域との間に、ソースおよびドレインからゲートを電気的に絶縁するためにスペーサを含み、そのようなスペーサは、ソース、ドレイン、またはゲートの１つが電気的に相互接続される、望まないリスクを低減する。
【００１７】
本発明の好適な具体例では、基板および／または量子井戸の材料は半導体であり、より好適には以下の１またはそれ以上である。Ｓｉ、Ｇｅ、特にＳｉＧｅ、比較的低濃度の炭素のような追加元素を加えることもできる。ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体。アンチモン化物。
【００１８】
本発明の好適な具体例では、量子井戸領域は積層される。
【００１９】
本発明の好適な具体例では、基板および／または量子井戸の材料がＳｉおよび／またはＧｅ、より好適にはＳｉＧｅの場合、ドーパントは以下の１またはそれ以上である。ホウ素、ガリウム、インジウム、リン、アンチモン化物、ヒ素。
【００２０】
本発明はまた、本発明にかかるインプラントフリー量子井戸トランジスタの作製方法に関する。
【００２１】
本発明にかかる方法の好適な具体例では、最初の工程で、ダミーゲートＩＦＱＷトランジスタが形成される。ダミーゲートＩＦＷＱＷトランジスタは、基板、トランジスタの量子井戸を形成し基板を覆う量子井戸領域、量子井戸の第１部分を覆うダミーゲート領域、トランジスタのソースを形成し、量子井戸の第１部分とは異なりこれと隣り合う第２部分を覆うソース領域、および量子井戸の第１部分とは異なりこれと隣り合う第３部分を覆うドレイン領域を含む。ソース領域およびドレイン領域は、ダミーゲート領域の、対向する側に配置される。続いて、ダミーゲート領域は、量子井戸領域が露出するように少なくとも部分的に除去されて、量子井戸領域の第１部分の実質的に下方の基板の注入領域に注入することにより基板がドープされ、基板の隣り合う領域に対して増加したドーパント濃度が得られ、置き換えゲート領域が、ダミーゲート領域の除去された部分を少なくとも部分的に置き換える。置き換えゲート領域は、ＩＦＱＷトランジスタのトランジスタゲートを形成する。ゲート領域は、実質的に、注入領域に対向する、量子井戸の側に配置される。基板の注入領域は、トランジスタゲートに与えられたゲート電圧に応じて、トランジスタソースとトランジスタドレインとの間に、電気的な接合を形成するために、電荷キャリアを制御する。
【００２２】
量子井戸の構造や組成に深刻な影響を与えることなく、量子井戸チャネル領域の下の基板に注入できることが驚くべきことに見出された。
【００２３】
特に、注入領域のドーパント濃度が１ｃｍ３当たり５×１０１８粒子より低い場合、ソースとドレインとの間を電気的接続するために十分な電荷キャリアが得られ、一方ドーパント濃度が高均一に分布したドーピングを有する公知の基板でのドーパント濃度に対応する注入領域に対して、量子井戸チャネル領域を損傷するリスクが低減されることが見出された。
【００２４】
本発明の方法の好適な具体例では、ダミーゲートを除去する前に、ダミーゲートＩＦＱＷの上面に、ソース領域、ドレイン領域、およびダミーゲート領域を覆う酸化物フィルが形成される。
【００２５】
本発明の方法の好適な具体例では、酸化物フィルを形成した後に、ダミーゲートの除去前に、ダミーゲート領域を露出させる。
【００２６】
本発明の方法の好適な具体例では、ダミーゲートの露出は、化学機械ポリッシングで行われる。
【００２７】
本発明の方法の好適な具体例では、ダミーゲートはエッチングで除去される。
【００２８】
本発明は、また、本発明のＩＦＱＷトランジスタの、例えばチップのような電子回路中での使用のような本発明のＩＦＱＷトランジスタの使用に関する。
【００２９】
本発明は、更に以下の記載と添付した図面の手段により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明にかかるインプラントフリー量子井戸（ＩＦＱＷ）の具体例の模式的な断面を示す。
【図２】図２ａ〜図２ｆは、本発明にかかる方法の具体例の異なる工程を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
ここで、特定の化学名または化学式は、材料がその化学名により定義される化学量論的に正確な化学式の、非化学量論的な変形を含むように与えられる。化学式中の元素の数字の下付き文字の欠落は、化学量論的に数字１を表す。正確な化学量論的数字のプラス／マイナス２０％のばらつきは、本目的のために化学名または化学式に含まれる。数字の下付き文字が与えられた場合、それぞれの下付き文字の値に対してプラス／マイナス約２０％の範囲のばらつきが含まれる。そのようにばらついた値は、合計して整数になる必要はなく、このずれが考慮される。そのようなばらつきは、プロセス条件の意図した選択や制御により起きるかもしれず、またはプロセスの意図しないばらつきにより起きるかも知れない。
【００３２】
本発明では、「ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体」の用語は、周期律表のＩＩＩ族から選ばれる少なくとも１つの元素と、周期律表のＶ族から選ばれる少なくとも１つの元素とを含む。一般には、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体は、ＩＩＩ／Ｖ元素を含む２元、３元、または４元の合金である。本発明で使用されるＩＩＩ−Ｖ化合物半導体の例は、これらに限定されるものではないが、ＩｎＡｌＧａＡｓ、ＡｌＡｓ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ、ＩｎＡｌＡｓＳｂ、ＩｎＡｌＡｓＰ、およびＩｎＧａＡｓＰの合金を含む。
【００３３】
以下の詳細な説明では、多くの特定の詳細が、本発明の全体の理解と、それが特定の具体例でどのように実施されるかを与えるために説明される。しかしながら、本発明は、それらの特定の細部無しに実施できることが理解される。他の例では、公知の方法、手順、および技術は、本発明を不明瞭にしないために詳細には記載されない。本発明は特定の具体例について所定の図面を参照しながら説明されるが、本発明はこれに限定されるものではない。ここに含まれ記載された図面は、模式的であり、本発明の範囲を限定するものではない。図面において、図示目的にために、いくつかの要素のサイズは拡張され、それゆえに縮尺通りではない。
【００３４】
本発明は、特定の具体例について、特定の図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではなく、請求の範囲によってのみ限定されるものである。記載された図面は、単に模式的であり、限定的ではない。図面において、図示目的で、いくつかの要素の大きさは拡張され、縮尺通りに記載されていない。寸法と相対寸法は、本発明の実施の実際の縮小には対応していない。
【００３５】
更に、明細書や請求の範囲中の、第１、第２、第３等の用語は、類似の要素の間で区別するために使用され、時間的、時代的順序等を表す必要はない。用語は、適当な状況下で入替え可能であり、本発明の具体例は、ここに記載や図示されたものと異なる順序によっても操作できる。
【００３６】
また、明細書や請求の範囲中の、上、下、上に、下に等の用語は、記載目的のために使用され、相対的な位置を示すものではない。そのように使用される用語は、適当な状況下で入替え可能であり、ここに記載された発明の具体例は、ここに記載や図示されたものと異なる位置でも操作できる。
【００３７】
また、請求の範囲で使用される「含む（comprising）」の用語は、それ以降に示される要素に限定して解釈されるべきではなく、他の要素や工程を排除しない。このように言及された特徴、数字、工程、または成分は、その通りに解釈することが必要であり、１またはそれ以上の他の特徴、数字、工程、または成分、またはこれらの組み合わせの存在または追加を排除してはならない。このように、「手段ＡおよびＢを含むデバイス」の表現の範囲は、構成要素ＡとＢのみを含むデバイスに限定されるべきではない。
【００３８】
１．ＩＦＱＷトランジスタ
２．基板
３．量子井戸領域
４．ゲート領域
５．トランジスタゲート
６．第１部分
７．ソース領域
８．トランジスタソース
９．第２部分
１０．ドレイン領域
１１．トランジスタドレイン
１２．第３部分
１３．ドープ領域
１４．注入領域
１５．隣り合う領域
１６．ダミーゲート領域
１７．酸化物フィル
１８．ダミーゲートの上面
１９．スペーサ
２０．ダミーゲートＩＦＱＷトランジスタ
【００３９】
図１は、本発明にかかるインプラントフリー量子井戸（ＩＦＱＷ）トランジスタの好適な具体例を示す。
【００４０】
ＩＦＱＷトランジスタ１は、
基板２と、
トランジスタ１の量子井戸３を形成し、基板２を覆う量子井戸領域３と、
トランジスタゲート５を形成し、量子井戸領域３の第１部分６を覆うゲート領域４と、
トランジスタソース８を形成し、量子井戸領域３の第１部分６とは異なりこれと隣り合う第２部分９を覆うソース領域７と、
トランジスタドレイン１１を形成し、量子井戸領域３の第１部分６とは異なりこれと隣り合う第３部分１２を覆うドレイン領域１０と、を含む。
【００４１】
ソース領域７とドレイン領域１０は、ゲート領域４の反対側に配置され、基板２は、ゲートに与えられるゲート電圧に応じてトランジスタソース８とトランジスタドレイン１１との間に電気的接続を形成するために、可動電荷キャリア濃度を制御するドープ領域１３を含む。
【００４２】
ドープ領域１３は、基板２の隣り合う領域１５のドーパント濃度に比べて、増加したドーパント濃度を有する注入領域１４を含み、注入領域１４は、ゲート領域４に対向する側の、量子井戸領域３に実質的に配置される。
【００４３】
図１から分かるように、注入領域１４は、基板２の隣り合う領域１５により、好適には囲まれ、好適には完全に囲まれる。しかしながら、これは本発明にとって重要ではなく、注入領域１４は、基板２の隣り合う領域１５により単に部分的に囲まれても良い。
【００４４】
図１に示された注入領域１４は、楕円形状の断面を有するが、注入領域１４の正確な形状は本発明では重要ではなく、他の断面形状が、例えば所望のトランジスタ１のソース８、ドレイン１１およびゲート５の性質に応じて、当業者により適当に使用できるであろう。
【００４５】
好適には、図１に示されたように、注入領域１４は、トランジスタゲート５の実質的に下方に、好適には直下に配置され、注入領域１４が上で検討したような高均一基板ドーピングの望まない影響にリスクを増加させるため、好適にはソース７またはドレイン１０の領域に面する基板２の領域には延びない。
【００４６】
図１には単一の注入領域１４が記載されたが、複数の注入領域１４も可能である。しかしながら、好適には、全ての注入領域１４はゲート５の実質的に下方に配置され、上で検討したような高均一基板ドーピングの望まない影響にリスクを回避する。
【００４７】
量子井戸３の面に対して実質的に平行な面において、ソース７、ドレイン１０、およびゲート４領域に対して注入領域１４の位置の隣に、量子井戸３に対する基板中の注入領域１４の深さが、例えば所望のトランジスタ１のソース８、ドレイン１１、およびゲート５の性質に応じて、当業者は決定できる。
【００４８】
図１は、ドープ領域１３が注入領域１４に等しく、注入領域１４を除く基板２の部分はドープされないことを示す。これは、しかしながら、本発明には重要ではなく、図１には示されないが、ドープ領域１３は、ソース領域７、ドレイン領域１０、更にはゲート４領域に対向する量子井戸領域３の側で、注入領域１４から延びても良い。例えば、注入領域１４を除く基板２の部分もドープされても良く、注入領域１４を除く基板２の部分がドープされても良い。注入領域１４の下に延びた場合、ドープ領域１３のドーピングは、例えばトランジスタ１の所望の特性等に応じて、当業者が決定することができる。
【００４９】
図１には示されないが、好適にはトランジスタ１は、トランジスタソース８とトランジスタドレイン１１からトランジスタゲート５を実質的に電気的に分離するために、ゲート領域４と、ソース７およびドレイン１０領域との間にスペーサを含む。例えば図２ｆはそのようなスペーサ１９を示す。
【００５０】
ドーピング領域１３および／またはより特別な注入領域１４のために、いずれのタイプのドーパントも当業者は使用できるが、基板２の材料がＳｉおよび／またはＧｅ、より特別にはＳｉＧｅの場合、ドーパントは、好ましくは以下の１またはそれ以上である。ホウ素、ガリウム、インジウム、リン、アンチモン化物、ヒ素。基板の材料が例えば１またはそれ以上のＩＩＩ／Ｖ材料の場合、ドーパントは好適には以下の１またはそれ以上である。シリコン、炭素、亜鉛。
【００５１】
例えば参照することでここに組み込まれるＥＰ  ２  １２０  ２６６Ａ１に記載された積層量子井戸および／または、Geert Hellings らの、"Implant-Free SiGe Quantum Well pFET: A novel, highly scalable and low thermal budget device, featuring raised source/drain and high-mobility channel", IEEE international Electron Devices Meeting-IEDM, pp.241-244, 2010およびＥＰ  ２  １２０  ２６６Ａ１に記載された量子井戸のような、いずれのタイプの量子井戸も当業者は適当に使用できるであろう。
【００５２】
また、ソースおよびドレインの性質は、ＩＦＱＷトランジスタ１の所望の特性、例えば量子井戸３、ソース８、ドレイン１１、ゲート５、基板２等の特性に応じて、当業者が決定できる。
【００５３】
図２ａ〜図２ｆは、本発明のインプラントフリー量子井戸（ＩＦＱＷ）トランジスタ１を作製する方法の好適な具体例を示す。
【００５４】
図２ａは、ダミーゲートＩＦＱＷトランジスタ２０が形成される最初の工程を示す。ダミーゲートＩＦＱＷトランジスタ２０は、
基板２と、
トランジスタ２０の量子井戸３を形成し、基板２を覆う量子井戸領域３と、
量子井戸領域３の第１部分６を覆うダミーゲート領域１６と、
トランジスタソース８を形成し、量子井戸領域３の第１部分６とは異なりこれと隣り合う第２部分９を覆うソース領域７と、
トランジスタドレイン１１を形成し、量子井戸領域３の第１部分６とは異なりこれと隣り合う第３部分１２を覆うドレイン領域１０と、を含む。
【００５５】
ソース領域７およびドレイン領域１０は、ダミーゲート領域１６の対向する側に配置される。
【００５６】
ダミーゲート領域１６は、当業者が適当と考えるいずれのタイプでも良い。
【００５７】
図２ｂは、ソース領域７、ドレイン領域１０、およびダミーゲート領域４を覆うように、ダミーゲートＩＦＱＷ２０の上面１８に酸化物フィル１７を形成する、次の好適な工程を示す。この工程が好ましくなくても、本発明の方法の更なる工程中に、ソース領域７およびドレイン領域１０を保護するように、ソース領域７およびドレイン領域１０の上に保護層を形成する。
【００５８】
図２ｃは、酸化物フィル１７の形成後に、好適には化学機械研磨により、ダミーゲート１６の除去に先立ってダミーゲート領域１６を露出させる、次の好適な工程を示す。本発明にとってこの工程は重要でなくても、続く工程でダミーゲート１６を除去しやすくする。
【００５９】
図２ｄは、量子井戸領域３を露出させるために、ダミーゲート領域１６が少なくとも部分的に除去される、次の工程を示す。好適には、これはエッチングで行われる。好適には、ダミーゲート領域１６が除去され、ダミーゲート領域１６の下の量子井戸領域３も可能な限り露出する。これにより、好適にはダミーゲート領域１６は完全に除去される。
【００６０】
図２ｅは、次の工程で、量子井戸領域３の第１部分６の実質的に下方の基板２の注入領域１４に注入することにより基板２がドープされ、基板２の隣り合う領域に比べて増加したドーパント濃度が得られることを示す。上述のように、いずれのタイプのドーパントが使用されても良い。また、基板中でドーパントに適用されるエネルギーは、当業者により決定できる。例えば、１ｃｍ３当たり１×１０１７粒子と、１ｃｍ３当たり１×１０１８粒子との間の濃度が基板に追加され、可能であれば基板中に存在するドーパント濃度に加えて追加され、注入領域１４を形成する。異なる応用に対する同様の技術が、例えば、参照することによりここに組み込まれる、Rubin, L.M. らの、"Process control issues for retrograde well implants for narrow n+/p+ isolation in CMOS", Ion Implantation Technology. 2002. Proceedings of the 14th International Conference on, vol., no., pp.17-20, 27-27 Sept. 2002 に記載されている。
【００６１】
図２ｆは、置き換えゲート領域４が、ダミーゲート領域１６の一部を、少なくとも部分的に置き換えるように適用される最終工程を示す。置き換えゲートは、得られたＩＦＱＷトランジスタ１のトランジスタゲート５を形成する。ゲート領域４は、量子井戸領域３の注入領域１４と反対側に実質的に配置される。基板２の注入領域１４は、トランジスタゲート５に与えられるゲート電圧に応じて、トランジスタソース８とトランジスタドレイン１１の間に形成され、電気的接続を形成する、可動電荷キャリア濃度を制御する。
【図１】
2013145882.tif 000003
【図２】
2013145882.tif 000004
【外国語明細書】
2013145882.tif 000005
2013145882.tif 000006
2013145882.tif 000007
2013145882.tif 000008
2013145882.tif 000009
2013145882.tif 000010
2013145882.tif 000011
2013145882.tif 000012
2013145882.tif 000013
2013145882.tif 000014
2013145882.tif 000015
2013145882.tif 000016
2013145882.tif 000017
2013145882.tif 000018
2013145882.tif 000019
2013145882.tif 000020
2013145882.tif 000021
2013145882.tif 000022
2013145882.tif 000023
2013145882.tif 000024