配線構造の製造方法及び配線構造
【課題】本発明は、簡素な工程で配線構造を形成することができ、簡素な構成で自由度の高い配線の取り出しが可能な配線構造の製造方法及び配線構造を提供することを目的とする。
【解決手段】接合界面に電荷蓄積が発生する異種材料を積層して積層体を形成し、該積層体の接合界面に２次元電子ガス層を形成する２次元電子ガス層形成工程と、
該２次元電子ガス層を選択的に加熱して該２次元電子ガス層に非導電性領域を選択的に形成し、非加熱の導電性領域とで所定の配線構造を形成する選択的加熱工程と、を含むことを特徴とする。
【解決手段】接合界面に電荷蓄積が発生する異種材料を積層して積層体を形成し、該積層体の接合界面に２次元電子ガス層を形成する２次元電子ガス層形成工程と、
該２次元電子ガス層を選択的に加熱して該２次元電子ガス層に非導電性領域を選択的に形成し、非加熱の導電性領域とで所定の配線構造を形成する選択的加熱工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線構造の製造方法及び配線構造に関し、特に、２次元電子ガス層を用いた配線構造の製造方法及び配線構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、導電性基板上に、第１の化合物半導体層と、第１の化合物半導体層と組成の異なる第２の化合物半導体層とを積層することにより、両者の接合界面に２次元電子ガス層を形成した後、第１の化合物半導体層と第２の化合物半導体層の不要部分に酸素イオンを注入して半導体の性質を消滅させ、不要な２次元電子ガスを絶縁化するとともに必要な２次元電子ガス層を線状に残し、更に線状の２次元電子ガス層の両端の第２の化合物半導体層上に電極を設け、電極下に２次元電子ガス層に至るオーミック拡散層を形成したインピーダンス線路が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３２６７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、絶縁部分の幅を縮小することによる微細化加工を低コストで行うことは困難であり、なおかつ多重配線を行うために、配線の取り出し部分の設計の自由度が制限されるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、簡素な工程で配線構造を形成することができ、簡素な構成で自由度の高い配線の取り出しが可能な配線構造の製造方法及び配線構造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】
【０００６】
上記目的を達成するため、第１の発明に係る配線構造の製造方法は、接合界面に電荷蓄積が発生する異種材料を積層して積層体を形成し、該積層体の接合界面に２次元電子ガス層を形成する２次元電子ガス層形成工程と、
該２次元電子ガス層を選択的に加熱して該２次元電子ガス層に非導電性領域を選択的に形成し、非加熱の導電性領域とで所定の配線構造を形成する選択的加熱工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
これにより、２次元電子ガス層を形成してから選択的加熱を行うという簡素な工程で省スペース化が図られた配線構造を製造することができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明に係る配線構造の製造方法において、
前記選択的加熱工程は、前記導電性領域を形成する位置の上方の前記積層体の表面上に、断熱性を有するマスクを形成するマスク形成工程と、
該マスクよりも上方から熱を供給して加熱処理を行う加熱工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
これにより、マスクの形成により容易に選択的加熱工程を実行することができ、工程の簡素化を図ることができる。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明に係る配線構造の製造方法において、
前記選択的加熱工程は、前記マスク形成工程と前記加熱工程との間に、前記積層体の表面に軽元素を注入し、前記マスクが存在しない領域に結晶欠陥を発生させる軽元素注入工程を更に含むことを特徴とする。
【００１１】
これにより、選択的加熱工程における２次元電子ガス層の非導電性領域の形成を促進することができる。
【００１２】
第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明に係る配線構造の製造方法において、
前記選択的加熱工程の後に、前記導電性領域の上方の前記積層体の表面上に保護膜を形成する保護膜形成工程を更に有することを特徴とする。
【００１３】
これにより、積層体の上層に、大気と触れると表面に電荷が発生／蓄積し易い材料が用いられた場合であっても、配線間のリークを防ぐことができる。
【００１４】
第５の発明は、第１〜３のいずれかの発明に係る配線構造の製造方法を繰り返し、多層の前記導電性領域を含む多層配線を形成することを特徴とする。
【００１５】
これにより、省スペース化された多層構造の配線を、簡素な工程を繰り返すことで容易に形成することができる。
【００１６】
第６の発明に係る配線構造は、接合界面に導電性を有する２次元電子ガス層を有する異種材料からなる積層部と、
前記２次元電子ガス層に接触する部分と、前記積層部の外部に存在する部分を有する取り出し電極と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
これにより、取り出し電極を制約の少ない簡素な構成で設けることができ、省スペース化と配線構成の自由度を向上させることができる。
【００１８】
第７の発明は、第６の発明に係る配線構造において、
前記積層部は、第１の材料層上に第２の材料層が部分的に積層されて構成され、
前記取り出し電極は、前記第１の材料層上に形成された金属薄膜であることを特徴とする。
【００１９】
これにより、金属薄膜を用いた簡素な構造で取り出し電極を設けることができ、取り出し電極のためのスペースを個別に設けることなく配線構造を構成することができる。
【００２０】
第８の発明は、第６又は第７の発明に係る配線構造において、
前記取り出し電極の前記積層部の外部に存在する部分は、露出していることを特徴とする。
【００２１】
これにより、露出部分に直接的に外部から電力を供給することができ、ロスを少なく電力供給を行うことができる。
【００２２】
第９の発明は、第７の発明に係る配線構造において、
前記取り出し電極の上層には、非導電性領域が形成され、
該非導電性領域には、前記取り出し電極と電気的に接続するコンタクトホールが形成されていることを特徴とする。
【００２３】
これにより、一般的な半導体装置と同様にコンタクトホールを用いて配線構造の配線と外部の電極又は配線との電気的接続を行うことができる。
【００２４】
第１０の発明は、第７又は９の発明に係る配線構造において、
前記積層部は、前記第１の材料層と前記第２の材料層が交互に積層された多層構造を有することを特徴とする。
【００２５】
これにより、取り出し電極のスペースを個別に設けないで多層配線構造を構成することができ、多層化により構造が複雑化し、自由度が制限される事態を防ぎ、簡素な構造で高い自由度で多層配線構造を実現することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、配線構造の製造工程を簡素化でき、配線の自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施例に係る配線構造の製造方法により製造された配線構造の例を示した図である。図１（Ａ）は、非導電性領域５０を含む配線構造の一例を示した図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）と積層材料の積層関係を逆にした配線構造の一例を示した図である。
【図２】本実施例に係る配線構造の製造方法により製造された多層の配線構造の例を示した図である。図２（Ａ）は、多層界面を用いた配線構造の一例を示した図である。図２（Ｂ）は、上下に並列して配置された多層界面を用いた配線構造の一例を示した図である。
【図３】本実施例に係る配線構造の製造方法により製造された非導電性領域５０を含まない配線構造の例を示した図である。図３（Ａ）は、保護膜６０のない配線構造例を示した断面図である。図３（Ｂ）は、保護膜６０を有する配線構造例を示した断面図である。
【図４Ａ】実施例１に係る配線構造の製造方法の２次元電子ガス層形成工程の一例を示した図である。
【図４Ｂ】実施例１に係る配線構造の製造方法のマスク形成工程の一例を示した図である。
【図４Ｃ】実施例１に係る配線構造の製造方法の軽元素注入工程の一例を示した図である。
【図４Ｄ】実施例１に係る配線構造の製造方法の加熱工程の一例を示した図である。
【図４Ｅ】実施例１に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程の一例を示した図である。
【図４Ｆ】実施例１に係る配線構造の製造方法の保護膜形成工程の一例を示した図である。
【図５】多層配線構造を製造するための２次元電子ガス層形成工程例を示した図である。
【図６Ａ】実施例２に係る配線構造の製造方法の２次元電子ガス層形成工程の一例を示した図である。
【図６Ｂ】実施例２に係る配線構造の製造方法のマスク形成工程の一例を示した図である。
【図６Ｃ】実施例２に係る配線構造の製造方法のエッチング工程の一例を示した図である。
【図６Ｄ】実施例２に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程の一例を示した図である。
【図６Ｅ】実施例２に係る配線構造の製造方法の保護膜形成工程の一例を示した図である。
【図７Ａ】実施例３に係る配線構造の製造方法のイオン注入工程の一例を示した図である。
【図７Ｂ】実施例３に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程及び拡散工程の一例を示した図である。
【図７Ｃ】実施例３に係る配線構造の製造方法の第１の材料層積層工程の一例を示した図である。
【図７Ｄ】実施例３に係る配線構造の製造方法の２次元電子ガス層形成工程の一例を示した図である。
【図７Ｅ】実施例３に係る配線構造の製造方法のエッチング工程の一例を示した図である。
【図７Ｆ】実施例３に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程の一例を示した図である。
【図８】本発明の実施例４に係る配線構造の一例を示した図である。図８（Ａ）は、実施例４に係る配線構造の断面図である。図８（Ｂ）は、実施例４の係る配線構造の斜視図である。
【図９】実施例５に係る配線構造の断面構成の一例を示した図である。
【図１０】実施例６に係る配線構造の断面構成の一例を示した図である。
【図１１】実施例７に係る配線構造の断面構成の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００２９】
図１は、本発明の実施例に係る配線構造の製造方法により製造された配線構造の例を示した図である。図１（Ａ）は、非導電性領域５０を含む配線構造の一例を示した図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）と積層材料の積層関係を逆にした配線構造の一例を示した図である。
【００３０】
図１（Ａ）において、本実施例に係る配線構造の製造方法により製造された配線構造は、第１の材料層１０と、第２の材料層２０と、２次元電子ガス層４０と、非導電性領域５０とを有する。第１の材料層１０の上に、第２の材料層２０が積層され、積層部３０を構成している。積層部３０は、凸状に形成されている。２次元電子ガス層４０は、第１の材料層１０と第２の材料層２０との接合界面に形成されている。また、非導電性領域５０は、凸状の積層部３０を周囲から覆うように、積層部３０以外の領域を満たしている。
【００３１】
第１の材料層１０及び第２の材料層２０は、積層されて構成されたときに、両者の接合界面に電荷蓄積が発生するような組み合わせの異種材料から構成され、例えば、半導体と絶縁体又は異種半導体同士から構成される。ここで、接合界面に電荷蓄積が発生するというのは、接合界面に２次元状に電子が分布し、電子が充満した状態を意味する。第１の材料層１０と第２の材料層２０との接合界面に形成された２次元電子ガス層４０内は、そのような電子が充満した状態となっている。２次元電子ガス層４０内の電子は、接合界面に沿って運動し、２次元平面にのみ運動量を持つ希薄な電子となっている。よって、２次元電子ガス層４０は、２次元の導電性領域を構成する。
【００３２】
第１の材料層１０及び第２の材料層２０は、積層されたときに積層界面に２次元電子ガス層を形成する種々の異種材料から構成され得るが、例えば、ＩｎＡｓとＡｌＳｂ、ＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓ、ＧａＮとＡｌＧａＮ等の種々の組み合わせが考えられる。また、異なる異種材料の組み合わせを、同一の半導体装置に用いる配線構造であってもよく、例えば、ＡｌＳｂ及びＩｎＡｓで形成した２次元配線と、ＧａＡｓ及びＡｌＧａＡｓで形成した２次元配線が、同一の半導体装置に形成されていてもよい。図１（Ａ）の例においては、左側の凸状の配線構造体と右側の凸状の配線構造体が、異なる異種材料の組み合わせであってもよい。なお、図１（Ａ）においては、第１の材料層１０がＡｌＳｂから構成され、第２の材料層２０がＩｎＡｓから構成されており、異なる組成の半導体材料が用いられていることとする。
【００３３】
非導電性領域５０は、導電性を有しない、絶縁体の領域である。本実施例に係る配線構造の製造方法においては、導電性を有する２次元電子ガス層４０の領域と、導電性を有しない非導電性領域５０により、配線構造を構成する。
【００３４】
図１（Ｂ）は、図１における第１の材料層１０に用いられているＡｌＳｂを第２の材料層２１に用い、図１の第２の材料層２０に用いられているＩｎＡｓを第１の材料層１１に用い、積層部３１を構成している例を示している。第１の材料層１１と第２の材料層２１との接合界面には、導電性の２次元電子ガス層４１が形成され、その周囲を非導電性領域５１が覆うように満たしている。この場合においても、図１（Ａ）と同様の配線構造が実現される。
【００３５】
このように、第１の材料層１０と第２の材料層２０は、接合界面に２次元電子ガス層４０、４１を形成する異種材料同士の組み合わせであれば、いずれを上層側としてもよい。例えば、積層部３０の表面が露出される場合には、第２の材料層２０をより酸化され難い材料として構成するようにしてもよい。
【００３６】
図２は、本実施例に係る配線構造の製造方法により製造された多層構造の配線構造の例を示した図である。図２（Ａ）は、多層界面を用いた配線構造の一例を示した図であり、図２（Ｂ）は、上下に並列して配置された多層界面を用いた配線構造の一例を示した図である。なお、図１と同様の構成要素には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
図２（Ａ）において、第１の材料層１０と第２の材料層２０とが積層されて構成された積層部３０が、積層界面において２次元電子ガス層４０を有し、その周囲が非導電性領域５０で充填されている点は、図１（Ａ）と同様である。図２（Ａ）においては、積層部３０及び非導電性領域５０の上層に更に第１の材料層１２が積層され、第２の材料層２２とで積層部３２を構成している点で、図１（Ａ）と異なっている。上層の積層部３２は、第１の材料層１２と第２の材料層２２の異種材料の積層体として構成され、第１の材料層１２と第２の材料層２２との接合界面に、２次元電子ガス層４２が形成され、その周囲を非導電性領域５２が充填して覆っている点は、下層の積層部３０と同様である。このように、積層部３０、３２を多層構造として形成し、多層配線構造を構成するようにしてもよい。
【００３８】
また、図２（Ａ）においては、積層部３０の２次元電子ガス層４０と、積層部３２の２次元電子ガス層４２とは、独立して構成されており、２次元電子ガス層４０、４２は、各層を異なる配線として用いる例が示されている。このように、各層の２次元電子ガス層４０、４２は、各々を独立して構成することができる。
【００３９】
なお、図２（Ａ）において、第１の材料層１０、１２の双方をＡｌＳｂで構成し、第２の材料層２０、２２の双方をＩｎＡｓで構成するようにし、同じ組み合わせの異種材料を用いて積層部３０、３２を構成するようにしてもよいし、積層部３０、３２を異なる組み合わせの異種材料で構成するようにしてもよい。
【００４０】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）とは異なり、上下に並列した多層界面を用いた多層配線の断面構成の一例を示した図である。図２（Ｂ）においては、第１の材料層１０と第２の材料層２０が積層されて２次元電子ガス層４０を形成している点は、図２（Ａ）と同様である。しかしながら、図２（Ｂ）においては、第２の材料層２０の上に１層だけ第３の材料層１３を積層し、第２の材料層２０と第３の材料層１３との間に２次元電子ガス層４３を形成するとともに、２次元電子ガス層４０、４３の周囲を共通の非導電性領域５３で満たしている点で、図２（Ａ）の多層配線構造とは異なっている。２次元電子ガス層４０、４３は、上下に平行して形成されている。このような配線構造においては、２次元電子ガス領域４０、４３を、上下に複数本平行配置した２次元配線として用いることができる。
【００４１】
なお、第３の材料層１３は、第１の材料層１０と同じ材料（例えば、ＡｌＳｂ）を用いるようにしてもよいし、第１の材料層１０及び第２の材料層２０の双方と異なる材料を用いるようにしてもよい。
【００４２】
また、図２（Ａ）、（Ｂ）において、多層配線構造は２層を例に挙げて説明したが、更に層を積層して更に層数の覆い多層構造に構成してもよい。
【００４３】
図３は、本実施例に係る配線構造の製造方法により製造された非導電性領域５０を含まない配線構造の例を示した図である。図３（Ａ）は、保護膜６０で覆われていない配線構造の一例を示した断面図であり、図３（Ｂ）は、保護膜６０で覆われている配線構造の一例を示した断面図である。
【００４４】
図３（Ａ）において、第１の材料層１４の上に、部分的に第２の材料層２４が積層され、積層部３４を構成している。また、第１の材料層１４と第２の材料層２４との接合界面には、２次元電子ガス層４４が形成されている。図１（Ａ）と異なる点は、積層部３４を周囲から覆う非導電性領域５０が形成されておらず、非導電性領域５０が存在しない点である。このように、配線を構成する２次元電子ガス層４４が不要な領域については、２次元電子ガス層４４を除去することにより配線構造を形成してもよい。例えば、２次元電子ガス層４４が不要な領域について、積層部３４をエッチングで除去することにより、図３（Ａ）のような構成の配線構造を形成することができる。
【００４５】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の配線構造の表面を、保護膜６０で覆った構成の配線構造を示している。図３（Ａ）に示す構成では、第２の材料層２４の表面、導電性領域である２次元電子ガス層４４の側面及び第１の材料層１４の表面が空気に曝されることになるので、図３（Ｂ）に示す構成では、酸化や異物の付着を防ぐべく、露出部分を保護膜６０で覆っている。このように、配線構造の表面を、保護膜６０で覆うようにしてもよい。
【００４６】
なお、図１乃至図３において説明した導電性領域（配線部分）を構成する２次元電子ガス層４０〜４４は、１０〔ｎｍ〕以下で構成することができる。半導体プロセスで用いられるイオン注入及び熱拡散による配線構造の形成では、熱拡散によりイオン注入部分が側方及び深さ方向に拡大して数１０〜数１００〔ｎｍ〕の深さを必要とするのに対し、非常に薄く導電性領域を構成することができ、配線構造の省スペース化を図ることができる。
【実施例１】
【００４７】
図４Ａ〜図４Ｆは、本発明の実施例１に係る配線構造の製造方法の一連の工程を示した図である。実施例１に係る配線構造の製造方法においては、例として、ＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｓを用いた場合の配線構造の製造方法について説明する。これらは、界面に電荷が蓄積する異種材料の組み合わせであれば、種々の組み合わせを適用することができ、例えば、ＡｌＳｂとＩｎＡｓ、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓ、ＧａＮとＡｌＧａＮ等の組み合わせであってもよい。本実施例に係る配線構造の製造方法においては、理解の容易のため、具体的な材料を例に挙げて説明することとする。
【００４８】
図４Ａは、実施例１に係る配線構造の製造方法の２次元電子ガス層形成工程の一例を示した図である。図４Ａにおいて、ＩｎＰ基板１上に、ｎドープＩｎＡｌＡｓ層２、アンドープＩｎＡｌＡｓ層１５、ＩｎＧａＡｓ層２５が形成された状態が示されている。アンドープＩｎＡｌＡｓ層１５は第１の材料層に相当し、ＩｎＧａＡｓ層２５は第２の材料層に相当する。また、アンドープＩｎＡｌＡｓ層１５とＩｎＧａＡｓ層２５とで、積層体３５を構成する。また、第１の材料層であるアンドープＩｎＡｌＡｓ層１５と第２の材料層であるＩｎＧａＡｓ層２５との接合界面には、界面電荷を有した導電性領域である２次元電子ガス層４５が形成されている。
【００４９】
実施例１に係る配線構造の製造方法の２次元電子ガス層形成工程においては、ＩｎＰ基板１上に、分子線エピタキシー（ＭＢＥ、Molecular Beam Epitaxy）法でｎドープＩｎＡｌＡｓ層２、アンドープＩｎＡｌＡｓ層１５、ＩｎＧａＡｓ層２５を形成することにより、アンドープＩｎＡｌＡｓ層１５とＩｎＧａＡｓ層２５の接合界面に２次元電子ガス層４５を形成する。層厚は、例えば、ｎドープＩｎＡｌＡｓ層２が３〔ｎｍ〕、アンドープＩｎＡｌＡｓ層１５が１５〔ｎｍ〕、ＩｎＧａＡｓ層２５が１０〔ｎｍ〕程度であってもよい。
【００５０】
このように、２次元電子ガス層形成工程においては、異種材料の第１の材料層と第２の材料層を積層することにより、積層体３５の接合界面の全体に２次元電子ガス層４５を形成する。
【００５１】
図４Ｂは、実施例１に係る配線構造の製造方法のマスク形成工程の一例を示した図である。マスク形成工程においては、積層体３５の表面上、つまり第２の積層体であるＩｎＧａＡｓ等２５の表面上に、配線形状に合わせてマスク７０を形成し、マスク７０のパターニングを行う。なお、マスク７０は、断熱材料を用いて構成し、例えば、ポリイミド等の断熱材で構成する。また、マスク７０は、配線として残す部分を覆うように形成する。マスク７０は、例えば、厚さ２００〔ｎｍ〕、幅２００〔ｎｍ〕程度で形成するようにしてもよい。
【００５２】
図４Ｃは、実施例１に係る配線構造の製造方法の軽元素注入工程の一例を示した図である。軽元素注入工程においては、積層体３５を表面に有する基板の表面に、マスク７０をパターニングした状態で軽元素を注入する。軽元素の注入により、積層体３５のマスク７０が存在しない領域に、結晶欠陥が発生する。これにより、次に行う加熱処理において、結晶欠陥が存在する部分がアロイ化し易くなる。なお、軽元素注入時点では、積層体３５は未だアロイ化されていない。軽元素注入工程は、その後の熱処理によるアロイ化を促進させる役割を果たす。ここで、アロイ化とは、積層体３５が、接合界面に導電性を有する２次元電子ガス層４５が形成され易い量子井戸を有するエネルギーバンド構造から、そのような量子井戸を有しないエネルギーバンド構造に変化し、２次元電子ガス層４５が導電性を有しない非導電性領域に変化すること、つまり絶縁化することを意味する。
【００５３】
また、軽元素注入工程で注入する軽元素は、例えば、He＋、He２＋、H＋等であり、例えば、加速器で注入してよい。
【００５４】
なお、軽元素注入工程は、本実施例に係る配線構造の製造方法において、必須の工程ではなく、必要に応じて行うようにしてよい。
【００５５】
図４Dは、実施例１に係る配線構造の製造方法の加熱工程の一例を示した図である。加熱工程においては、マスク７０が形成された積層体３５の上面全面から加熱処理を行い、２次元電子ガス層４５も含めて積層体３５に熱を供給する。加熱処理は、例えば、積層体３５の上面全面にレーザ等を照射し、４００℃、５分程度の加熱処理を行うようにしてもよいし、ヒータ等を用いた他の手段による加熱処理が行われてもよい。加熱処理により、２次元電子ガス層４５も含めて積層体３５はアロイ化し、断熱材料のマスク７０の下方以外の領域では、ＩｎＡｌＡｓ層１５とＩｎＧａＡｓ層２５の界面に電荷が蓄積しなくなる。これは、２次元電子ガス層４５が形成されている場合には、ＩｎＡｌＡｓ層１５とＩｎＧａＡｓ層２５の積層体３５の界面のエネルギーバンド構造において、電子が溜まりやすい量子井戸が形成されているが、加熱処理によりＩｎＡｌＡｓ層１５とＩｎＧａＡｓ層２５が反応し、量子井戸の部分が消滅してしまうためと考えられる。加熱処理により、マスク７０で覆われた箇所以外の領域には、非導電性領域５５が形成されることになる。
【００５６】
このように、加熱工程においては、マスク７０を用いた状態で非導電性領域５５を形成するため、高精度に配線構造を形成することができる。また、形成できる配線幅は、マスクパターン幅２００〔ｎｍ〕より小さくすることも可能である。つまり、加熱時間を長くすることにより、非導電性領域５５を拡大させることができるため、配線幅をマスク幅よりも小さくすることができ、例えば、幅１０〔ｎｍ〕の配線を形成することも可能である。
【００５７】
なお、図４Ｂ〜図４Ｄに示した工程で、２次元電子ガス層４５を含めた積層体３５の選択的加熱を行うので、これらの一連の工程を、選択的加熱工程と呼んでもよい。なお、選択的加熱工程において、軽元素注入工程は、必要に応じて設けられてよい点は、図４Ｃにおいて説明した通りである。
【００５８】
また、実施例１においては、選択的加熱工程を、マスク７０を用いた例を挙げて説明したが、２次元電子ガス層４５を含む積層体３５の選択的加熱が可能であれば、他の方法によってもよい。例えば、指向性の極めて高い加熱手段で、マスク７０を設けずに選択的加熱が可能な場合には、マスク形成工程を省略して、加熱工程のみを行うことも可能である。また、第１の材料層であるＩｎＡｌＡｓ層１５と、第２の材料層であるＩｎＧａＡｓ層２５は、そのままの状態では導電性を有しないので、例えば、積層体３５の表面からではなく、側面から加熱を行い、２次元電子ガス層４５のみ加熱することが可能な手法があれば、そのような手法により、２次元電子ガス層４５のみをアロイ化して配線構造を形成してもよい。原理的には、２次元電子ガス層４５のみが導電性領域であるので、積層体３５の総てを加熱しなくても、２次元電子ガス層４５のみ加熱して絶縁化できれば、配線構造の形成は可能である。
【００５９】
図４Ｅは、実施例１に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程の一例を示した図である。マスク除去工程においては、加熱工程終了後の積層体３５の表面から、マスク７０を除去する。マスク７０の除去は、種々の方法により行われてよいが、例えば、エッチングにより行われてもよい。
【００６０】
図４Ｆは、実施例１に係る配線構造の製造方法の保護膜形成工程の一例を示した図である。保護膜形成工程においては、積層体３５の表面、つまり第２の材料層であるＩｎＧａＡｓ層２５の表面に、保護膜６５を形成する。本実施例で用いたＩｎＧａＡｓ層２５を含むＩｎＡｓ層は、大気と接触すると表面に電荷が発生及び／又は蓄積するため、配線間でリークが発生するおそれがある。そこで、積層体３５の表面材料が、露出していると電荷発生や電荷蓄積が起こる性質の材料である場合、表面に保護膜６５を形成し、配線間のリーク電流を抑制することが好ましいので、本工程により保護膜６５を形成する。
【００６１】
なお、保護膜形成工程は、積層体３５の表面材料の性質に応じて、必要に応じて設けるようにしてよい。
【００６２】
また、実施例１に係る配線構造の製造方法においては、単相構造の配線構造を製造する例を挙げて説明したが、２層構造以上の積層構造でもよく、また、積層構造は、図２において例示したように、種々の積層構造をとることができる。
【００６３】
具体的には、図２（Ａ）に示した配線構造を製造するためには、図４Ｅに示したマスク除去工程の後、積層体３５の表面に、更に積層体３５又は積層体３５とは異なる積層体を形成し、図４Ａの２次元電子ガス層形成工程、図４Ｂ〜図４Ｄの選択的加熱工程、図４Ｅのマスク除去工程を繰り返すことにより、多層構造の配線構造を製造することができる。そして、多層構造の配線構造を形成した後、保護膜６５の形成が必要であれば、最後に図４Ｆの保護膜形成工程を行うようにすればよい。これにより、多層構造の配線構造も容易に製造することができる。
【００６４】
また、図２（Ｂ）に示した配線構造を製造する製造方法を、図５を用いて説明する。
【００６５】
図５は、図２（Ｂ）の示した多層構造の配線構造を製造するための、２次元電子ガス層形成工程の一例を示した図である。図５に示すように、２次元電子ガス層形成工程において、積層体３５の上に、更に第３の材料層１３ａを積層し、積層体３３ａを形成する。そして、２次元電子ガス層４３ａを積層体３５の表面のＩｎＧａＡｓ層２５と第３の材料層１３ａとの接合界面に形成する。
【００６６】
その後、図４Ｂ〜図４Ｄの選択的加熱工程、図４Ｅのマスク除去工程、必要に応じて図４Ｆの保護膜形成工程を行うことにより、図２（Ｂ）に示した上下に平行な２次元配線を有する配線構造を製造することができる。つまり、図５の積層体３３ａの表面、つまり第３の材料層１３ａの上にマスク７０を形成し、以下、図４Ｂ〜図４Ｅに示した工程を順次行うことにより、積層体３３の配線不要部分をまとめてアロイ化し、多層化された導電性領域４５、４３ａと、非導電性領域５５を形成することができる。
【００６７】
同様に、２次元電子ガス層形成工程において、更に層数の多い積層体を構成すれば、３層以上の多層構造の配線構造を製造することができる。
【００６８】
また、実施例１に係る配線構造の製造方法においては、用途を問わない一般的な配線の製造方法について説明したが、第１の材料層１５及び／又は第２の材料層２５に半導体材料を用い、半導体装置の配線構造を製造するようにすれば、実施例１に係る配線構造の製造方法を、半導体装置の製造方法に用いることができる。
【００６９】
実施例１に係る配線構造の製造方法によれば、実質的に、２次元電子ガス層形成工程と選択的加熱工程の２つの工程で構成されるという簡素な製造工程により、高精度に所望の配線構造を容易に形成することができる。
【実施例２】
【００７０】
図６Ａ〜図６Ｅは、本発明の実施例２に係る配線構造の製造方法の一連の工程を示した図である。実施例２に係る配線構造の製造方法においては、図３（Ａ）、（Ｂ）に係る配線構造の製造方法について説明する。よって、参照符号は、図３と同様の構成要素には、同一の参照符号を付する。また、実施例２に係る配線構造の製造方法においては、第１の材料層１４にＡｌＳｂ層を用い、第２の材料層２４にＩｎＡｓ層を用いた例について説明する。他の材料として、ＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓ、ＧａＮとＡｌＧａＮ等の組み合わせてもよく、接合界面に電荷蓄積が発生する材料の組み合わせであれば、種々の材料を適用できる点は、実施例１と同様である。また、例として、単層の配線層（電導性領域）を含む配線構造の製造方法を示すが、多層の配線層を含む配線構造でもよい点も、実施例１と同様である。
【００７１】
図６Ａは、実施例２に係る配線構造の製造方法の２次元電子ガス層形成工程の一例を示した図である。２次元電子ガス層形成工程においては、第１の材料層１４のＡｌＳｂ上に第２の材料層２４のＩｎＡｓを分子線エピタキシー法で形成して積層体３４を形成することで、第１の材料層１４と第２の材料層２４との接合界面に、導電性を有する２次元電子ガス層４４を形成する。層厚は、例えば、第１の材料層１４のＡｌＳｂが１０〔ｎｍ〕、第２の材料層のＩｎＡｓが１０〔ｎｍ〕程度であってもよい。また、第１の材料層１４の下層に、支持基板としてＡｌＧａＳｂ層等の他の材料が存在してもよい。以下の図６Ａ〜図６Ｅにおいては、簡略化のため、第１の材料層１４と第２の材料層２４のみを記載する。
【００７２】
図６Ｂは、実施例２に係る配線構造の製造方法のマスク形成工程の一例を示した図である。マスク形成工程においては、積層体３４の表面である第２の材料層２４の表面上に、配線形状に合わせてエッチング用マスク７１を形成し、マスクパターニングを行う。マスク７１には、例えば、レジストが用いられてもよい。また、マスク７１は、例えば、厚さが２００〔ｎｍ〕、幅が２００〔ｎｍ〕程度で形成されてもよい。
【００７３】
図６Ｃは、実施例２に係る配線構造の製造方法のエッチング工程の一例を示した図である。エッチング工程においては、第２の材料層２４を完全にエッチングし、マスク７１の下方の部位のみ積層体３４の積層構造とする。なお、等方的なエッチングを行うことで、形成可能な配線幅は、マスクパターン幅の２００〔ｎｍ〕よりも小さくすることが可能である。つまり、エッチング時間を長くすることにより、マスク７１の下方の領域を側方から除去していき、配線幅を小さくすることが可能である。例えば、幅１０〔ｎｍ〕の配線を形成することも可能である。
【００７４】
図６Ｄは、実施例２に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程の一例を示した図である。マスク除去工程においては、マスク７１を除去し、導電性領域である２次元電子ガス層４４が形成された配線構造が完成する。これにより、図２（Ａ）に示した配線構造が製造されたことになる。なお、マスク７１の除去は、例えば、エッチング等により行われてもよい。
【００７５】
図６Ｅは、実施例２に係る配線構造の製造方法の保護膜形成工程の一例を示した図である。保護膜形成工程においては、露出している第１の材料層１４の表面、第２の材料層２４の表面及び２次元電子ガス層４４の側面を覆うように、保護膜６０が形成される。例えば、本実施例において説明したＩｎＡｓ層は、大気に触れると表面に電荷が発生及び／又は発生するため、配線間でリークを発生するおそれがある。よって、表面材料が、露出により電荷の発生や蓄積を生ずる性質を有する材料の場合には、表面に保護膜６０を形成し、配線間のリーク電流を抑制する。なお、保護膜形成工程は、必要に応じて設けるようにしてよい。
【００７６】
実施例２に係る配線構造の製造方法によれば、エッチングにより、容易に省スペース化が図られた配線構造を製造することができる。
【実施例３】
【００７７】
図７Ａ〜図７Ｅは、本発明の実施例３に係る配線構造の製造方法の一連の工程の一例を示した図である。実施例３に係る配線構造の製造方法においては、半導体基板に配線構造を形成し、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ又は高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ、High Electron Mobility Transistor）のゲート電極を製造する半導体装置の製造方法について説明する。
【００７８】
なお、実施例３に係る配線構造の製造方法においては、ゲート電極の形成のために、ＩｎＡｓとＡｌＳｂを材料として用いた例を挙げて説明するが、積層したときに接合界面に電荷が蓄積する材料の組み合わせであれば種々の異種材料の組み合わせを利用することができる点は、今までの説明と同様である。例えば、ＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓ、ＧａＮとＡｌＧａＮ等の組み合わせであってもよい。
【００７９】
図７Ａは、実施例３に係る配線構造の製造方法のイオン注入工程の一例を示した図である。イオン注入工程においては、基板３のソース領域４及びドレイン領域５を形成する領域に、不純物のイオンを注入する。イオンの注入は、基板３の、ソース領域４及びドレイン領域５を形成しない領域の表面にマスク７２が形成された状態で、イオン注入法により行われてよい。基板３は、種々の半導体材料からなる半導体基板を適用することができるが、例えば、ＩｎＡｌＡｓを用いてもよい。また、マスク７２には、例えばレジストが用いられてよい。マスク７２の大きさは、ゲート長、ゲート幅等の設計仕様に応じて定められてよいが、一例として例えば、厚さ１〔μｍ〕、幅（ソース−ドレイン間距離）２５〔μｍ〕程度であってもよい。また、注入される不純物も、用途に応じて適切なイオンが選択されてもよいが、例えば、Ｓｉが注入されてもよい。
【００８０】
図７Ｂは、実施例３に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程及び拡散工程の一例を示した図である。マスク除去工程においては、マスク７２が、エッチング等により除去される。また、拡散工程においては、基板３が加熱され、ソース領域４及びドレイン領域５内の注入された不純物が熱拡散する。
【００８１】
図７Ｃは、実施例３に係る配線構造の製造方法の第１の材料層積層工程の一例を示した図である。第１の材料層積層工程においては、基板３の上の全面に、第１の材料層１６が積層される。第１の材料層１６には、上述のように、例えば、ＩｎＡｓが用いられてよい。第１の材料層１６の積層は、種々の方法により行われてよいが、例えば、分子線エピタキシー法により行われてよい。
【００８２】
図７Ｄは、実施例３に係る配線構造の製造方法の２次元電子ガス層形成工程の一例を示した図である。２次元電子ガス層形成工程においては、第１の材料層１６の上の全面に第２の材料層２６を積層し、積層体３６を形成するとともに、第１の材料層１６と第２の材料層２６との接合界面に、界面電荷が満たされた２次元電子ガス層４６を形成する。これにより、２次元配線層が形成されることになる。第２の材料層は、上述のように、例えば、ＡｌＳｂが用いられてよい。本工程により、ＩｎＡｓ層とＡｌＳｂ層の界面に界面電荷が発生することになる。また、第２の材料層２６の積層は、種々の方法により行われてよいが、例えば、分子線エピタキシー法により行われてもよい。
【００８３】
図７Ｅは、実施例３に係る配線構造の製造方法のエッチング工程の一例を示した図である。エッチング工程においては、第２の材料層２６の表面上のゲート電極を形成する領域にマスク７３を形成した後、第２の材料層２６の上面全面からエッチングを行う。エッチングは、積層体３６の深さ分行い、これにより、第２の材料層２６及び第１の材料層１６の不要部分が除去される。例えば、積層体３６が２０〔ｎｍ〕の厚さを有する場合には、２０〔ｎｍ〕の深さ分エッチングが行われる。エッチング工程により、マスク７３以外の領域は、２次元電子ガス層４６を形成するＡｌＳｂ／ＩｎＡｓ界面が消滅し、そこに含まれる界面電荷が消滅する。これにより、ゲート電極が所望の形状に形成されることになる。
【００８４】
図７Ｆは、実施例３に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程の一例を示した図である。マスク除去工程においては、エッチング等により、マスク７３が除去される。これにより、残された第１の材料層１６と第２の材料層２６との接合界面に存在する２次元電子ガス層４６が、ゲート電極として機能する半導体装置が完成する。
【００８５】
２次元電子ガス層４６を用いたゲート電極は、厚さ１０〔ｎｍ〕以下に形成することが可能であるので、従来の金属やポリシリコンで形成した１００〔ｎｍ〕程度の厚さを有するゲート電極よりも、大幅に厚さを薄くすることができる。これにより、製造されるデバイス（半導体装置）を小型化することができる。
【実施例４】
【００８６】
図８は、本発明の実施例４に係る配線構造の一例を示した図である。図８（Ａ）は、実施例４に係る配線構造の断面図の一例であり、図８（Ｂ）は、実施例４の係る配線構造の斜視図の一例である。実施例４に係る配線構造においては、２次元配線を形成した場合の外部電極取り出し構造について説明する。
【００８７】
図８（Ａ）において、実施例４に係る配線構造は、第１の材料層１７と、第２の材料層２７と、取り出し電極８０とを備える。第１の材料層１７の上に第２の材料層２７が積層されて積層部３７が構成され、第１の材料層１７と第２の材料層２７の接合界面に２次元電子ガス層４７が形成されている点は、今まで説明した配線構造と同様である。実施例４に係る配線構造においては、積層部３７が、第１の材料層１７の全面ではなく一部に形成され、積層部３７の端部を跨ぐように取り出し電極８０が備えられている点で、今まで説明した配線構造と異なっている。取り出し電極８０は、一部が２次元配線を構成する２次元電子ガス層４５に接触して導通され、一部が露出している。これにより、２次元電子ガス層４７は、取り出し電極８０を介して外部の電極又は配線と接続可能となり、外部から２次元電子ガス層４７に電力を供給することが可能となる。
【００８８】
なお、取り出し電極８０は、例えば、金属薄膜で構成されてもよい。取り出し電極８０の厚さを薄く構成することができるとともに、金属蒸着等を用いて容易に形成することができる。
【００８９】
図８（Ｂ）において、図８（Ａ）の右側の取り出し電極８０が斜視図として示されている。図８（Ｂ）に示されるように、第１の材料層１７を基板として、第２の材料層２７が第１の材料層１７の一部に形成され、積層部３７は、アロイ化されて非導電性領域５７となった領域と、導電性領域で配線となる２次元電子ガス層４７とを含んでいる。２次元電子ガス層４７は、第１の材料層１７と第２の材料層２７の接合界面に形成されている。また、一部が２次元電子ガス層４７に接触し、一部が露出するように、第１の材料層１７の表面上の積層部３７の境界領域に、取り出し電極８０が形成されている。かかる構成により、取り出し電極８０の露出部分を、外部の電極や配線との接続に用いることができる。
【００９０】
このように、実施例４に係る配線構造は、２次元電子ガス層４７による２次元配線の外部電極取り出し構造を有し、２次元電子ガス層４７への電力の供給が容易な構成となっている。従来、オーミック拡散を用いて、複雑な構成で外部電極取り出し構造を構成していたが、実施例４に係る配線構造によれば、簡素な構成で外部電極取り出し構造を構成することができる。
【００９１】
なお、取り出し電極８０に用いる材料は、種々の金属を利用することができ、例えば、Ａｌを用いてもよい。また、取り出し電極８０の厚さも、用途に応じて種々の厚さに構成してよいが、例えば、１００〔ｎｍ〕程度としてもよい。
【００９２】
また、取り出し電極８０は、第１の材料層１７の表面上に金属蒸着等により金属薄膜を予め形成しておき、その後に第２の材料層２７を第１の材料層１７の上に積層して積層部３７を形成するようにすれば、実施例４に係る配線構造を製造することができる。
【実施例５】
【００９３】
図９は、本発明の実施例５に係る配線構造の断面構成の一例を示した図である。実施例５に係る配線構造は、実施例４に係る配線構造と同様に、外部電極取り出し構造を有するが、外部電極取り出し構造の構成が異なる。
【００９４】
図９において、実施例５に係る配線構造は、第１の材料層１８と、第２の材料層２８と、２次元電子ガス層４８と、非導電性領域５６と、取り出し電極８１と、コンタクトホール８１とを有する。第１の材料層１８と第２の材料層２８とが積層されて積層部３８を構成するとともに、接合界面に２次元電子ガス層４８が形成されており、取り出し電極８１が、２次元電子ガス層４８に接触する部分と、積層体３８の外部に存在する部分を有する点は、実施例４に係る配線構造と同様である。実施例５に係る配線構造においては、積層部３８の外側に非導電性領域５６が形成されており、取り出し電極８１が露出していない点で、実施例４に係る配線構造と異なっている。また、実施例５に係る配線構造は、取り出し電極８１と接続するコンタクトホール８２を有し、コンタクトホール８２に充填された金属等の導体を介して外部の電極又は配線と接続が可能に構成されている点で、実施例４に係る配線構造と異なっている。
【００９５】
このように、取り出し電極８１は、積層部３８の外部に存在する部分があれば、その部分が必ずしも露出していなくてもよい。図９に示すように、取り出し電極８１と接続するコンタクトホール８２等の配線手段を設ければ、そのような配線手段を介して外部の電極又は配線と接続が可能となるからである。
【００９６】
なお、実施例５に係る配線構造は、取り出し電極８１となる金属薄膜を第１の材料層１８に形成してから第２の材料層２８を積層し、側方を選択的に加熱してアロイ化し、非導電性領域５６とすればよい。取り出し電極８１は、金属薄膜により構成されているので、加熱処理がなされても、アロイ化する訳ではなく、そのまま金属薄膜として存在することになる。その後、取り出し電極８１の上方を、選択的エッチングによりコンタクトホール８２を形成し、コンタクトホール８２にめっきや蒸着等で導体を充填することにより、実施例５に係る配線構造を製造することができる。
【００９７】
実施例５に係る配線構造によれば、表面が露出しない外部電極取り出し構造をとりながらも、コンタクトホール８２を用いて外部との電気的接続を容易に行うことができる。
【実施例６】
【００９８】
図１０は、本発明の実施例６に係る配線構造の断面構成の一例を示した図である。実施例６に係る配線構造は、実施例４及び実施例５に係る配線構造と同様に、外部電極取り出し構造を有するが、取り出し電極８３が、金属薄膜ではなく、金属片である点で、実施例４及び実施例５に係る配線構造と異なる。
【００９９】
図１０において、実施例６に係る配線構造は、第１の材料層１９と、第２の材料層２９と、２次元電子ガス層４８と、取り出し電極８３とを有する。第１の材料層１９と第２の材料層２９の積層により、積層部３９が形成され、第１の材料層１９と第２の材料層２９の接合界面に２次元電子ガス層４８が形成されており、取り出し電極８３は、一部が２次元電子ガス層４８に接触しており、一部が積層部２９の外部にある点は、実施例４及び実施例５に係る配線構造と同様である。実施例６に係る配線構造は、取り出し電極８３の露出部分が、両面とも露出しており、第１の材料層１９に支持されていない点で、実施例４及び実施例５に係る配線構造と異なっている。
【０１００】
このように、取り出し電極８３の露出部分は、表裏面の双方とも露出されていてもよい。但し、この場合には、取り出し電極８３を金属薄膜として構成することはできないので、支持がなくても形状を保つことができる金属片であることが好ましい。用途によっては、配線構造を、このように構成してもよい。より直接的に、２次元電子ガス層４８との接続を行うことができる。
【実施例７】
【０１０１】
図１１は、本発明の実施例７に係る配線構造の断面構成の一例を示した図である。実施例７に係る配線構造は、１層目と２層目の構成は、実施例４に係る配線構造と同様であるが、第２の材料層２７の更に上層に、第３の材料層１３ｂが積層されている点で、実施例４に係る配線構造と異なっている。なお、図１１において、実施例４に係る配線構造と同様の構成要素には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【０１０２】
図１１において、実施例７に係る配線構造は、第１の配線層１７上に第２の材料層２７が積層されており、接合界面に２次元電子ガス層４７が形成され、２次元電子ガス層４７に接触する取り出し電極８０を備える点では、実施例４に係る配線構造と同様である。実施例９に係る配線構造においては、第２の材料層２７の上に、第３の材料層１３ｂが積層され、全体で積層部３３ｂを構成している。そして、第２の材料層２７と第３の材料層１３ｂの接合界面には、第２の２次元電子ガス層４３ｂが形成されており、第２の２次元電子ガス層４３ｂと一部が接触し、一部が露出する第２の取り出し電極８４が設けられている。
【０１０３】
このように、外部電極取り出し構造を、多層の配線構造に適用することも可能である。また、この場合においても、実施例５のように、取り出し電極８０、８４の表面を露出させず、コンタクトホール８２等の接続手段を用いて、外部との接続を図るようにしてもよいし、実施例６のように、取り出し電極８０、８４の両面を露出する構成としてもよい。
【０１０４】
また、実施例７においては、２層の２次元電子ガス層８０、８４を含む配線構造の例を挙げて説明したが、更に多数の配線層を含む配線構造とすることも可能である。
【０１０５】
実施例７に係る配線構造によれば、多層の配線構造においても、簡素な取り出し電極を設けて、配線設計の自由度を高めることができる。
【０１０６】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、種々の配線が必要な配線構造に利用することができ、例えば、半導体装置の配線構造に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１、３ 基板
４ ソース領域
５ ドレイン領域
１０、１１、１２、１４〜１９ 第１の材料層
１３、１３ａ、１３ｂ 第３の材料層
２０〜２９ 第２の材料層
３０〜３３、３３ａ、３３ｂ、３４、３７、３８、３９ 積層部
３５、３６ 積層体
４０〜４３、４３ａ、４３ｂ、４４〜４８ ２次元電子ガス層
５０〜５６ 非導電性領域
６０、６５ 保護膜
７０、７１、７２ マスク
８０、８１、８３、８４ 取り出し電極
８２ コンタクトホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線構造の製造方法及び配線構造に関し、特に、２次元電子ガス層を用いた配線構造の製造方法及び配線構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、導電性基板上に、第１の化合物半導体層と、第１の化合物半導体層と組成の異なる第２の化合物半導体層とを積層することにより、両者の接合界面に２次元電子ガス層を形成した後、第１の化合物半導体層と第２の化合物半導体層の不要部分に酸素イオンを注入して半導体の性質を消滅させ、不要な２次元電子ガスを絶縁化するとともに必要な２次元電子ガス層を線状に残し、更に線状の２次元電子ガス層の両端の第２の化合物半導体層上に電極を設け、電極下に２次元電子ガス層に至るオーミック拡散層を形成したインピーダンス線路が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３２６７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、絶縁部分の幅を縮小することによる微細化加工を低コストで行うことは困難であり、なおかつ多重配線を行うために、配線の取り出し部分の設計の自由度が制限されるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、簡素な工程で配線構造を形成することができ、簡素な構成で自由度の高い配線の取り出しが可能な配線構造の製造方法及び配線構造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】
【０００６】
上記目的を達成するため、第１の発明に係る配線構造の製造方法は、接合界面に電荷蓄積が発生する異種材料を積層して積層体を形成し、該積層体の接合界面に２次元電子ガス層を形成する２次元電子ガス層形成工程と、
該２次元電子ガス層を選択的に加熱して該２次元電子ガス層に非導電性領域を選択的に形成し、非加熱の導電性領域とで所定の配線構造を形成する選択的加熱工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
これにより、２次元電子ガス層を形成してから選択的加熱を行うという簡素な工程で省スペース化が図られた配線構造を製造することができる。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明に係る配線構造の製造方法において、
前記選択的加熱工程は、前記導電性領域を形成する位置の上方の前記積層体の表面上に、断熱性を有するマスクを形成するマスク形成工程と、
該マスクよりも上方から熱を供給して加熱処理を行う加熱工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
これにより、マスクの形成により容易に選択的加熱工程を実行することができ、工程の簡素化を図ることができる。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明に係る配線構造の製造方法において、
前記選択的加熱工程は、前記マスク形成工程と前記加熱工程との間に、前記積層体の表面に軽元素を注入し、前記マスクが存在しない領域に結晶欠陥を発生させる軽元素注入工程を更に含むことを特徴とする。
【００１１】
これにより、選択的加熱工程における２次元電子ガス層の非導電性領域の形成を促進することができる。
【００１２】
第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明に係る配線構造の製造方法において、
前記選択的加熱工程の後に、前記導電性領域の上方の前記積層体の表面上に保護膜を形成する保護膜形成工程を更に有することを特徴とする。
【００１３】
これにより、積層体の上層に、大気と触れると表面に電荷が発生／蓄積し易い材料が用いられた場合であっても、配線間のリークを防ぐことができる。
【００１４】
第５の発明は、第１〜３のいずれかの発明に係る配線構造の製造方法を繰り返し、多層の前記導電性領域を含む多層配線を形成することを特徴とする。
【００１５】
これにより、省スペース化された多層構造の配線を、簡素な工程を繰り返すことで容易に形成することができる。
【００１６】
第６の発明に係る配線構造は、接合界面に導電性を有する２次元電子ガス層を有する異種材料からなる積層部と、
前記２次元電子ガス層に接触する部分と、前記積層部の外部に存在する部分を有する取り出し電極と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
これにより、取り出し電極を制約の少ない簡素な構成で設けることができ、省スペース化と配線構成の自由度を向上させることができる。
【００１８】
第７の発明は、第６の発明に係る配線構造において、
前記積層部は、第１の材料層上に第２の材料層が部分的に積層されて構成され、
前記取り出し電極は、前記第１の材料層上に形成された金属薄膜であることを特徴とする。
【００１９】
これにより、金属薄膜を用いた簡素な構造で取り出し電極を設けることができ、取り出し電極のためのスペースを個別に設けることなく配線構造を構成することができる。
【００２０】
第８の発明は、第６又は第７の発明に係る配線構造において、
前記取り出し電極の前記積層部の外部に存在する部分は、露出していることを特徴とする。
【００２１】
これにより、露出部分に直接的に外部から電力を供給することができ、ロスを少なく電力供給を行うことができる。
【００２２】
第９の発明は、第７の発明に係る配線構造において、
前記取り出し電極の上層には、非導電性領域が形成され、
該非導電性領域には、前記取り出し電極と電気的に接続するコンタクトホールが形成されていることを特徴とする。
【００２３】
これにより、一般的な半導体装置と同様にコンタクトホールを用いて配線構造の配線と外部の電極又は配線との電気的接続を行うことができる。
【００２４】
第１０の発明は、第７又は９の発明に係る配線構造において、
前記積層部は、前記第１の材料層と前記第２の材料層が交互に積層された多層構造を有することを特徴とする。
【００２５】
これにより、取り出し電極のスペースを個別に設けないで多層配線構造を構成することができ、多層化により構造が複雑化し、自由度が制限される事態を防ぎ、簡素な構造で高い自由度で多層配線構造を実現することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、配線構造の製造工程を簡素化でき、配線の自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施例に係る配線構造の製造方法により製造された配線構造の例を示した図である。図１（Ａ）は、非導電性領域５０を含む配線構造の一例を示した図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）と積層材料の積層関係を逆にした配線構造の一例を示した図である。
【図２】本実施例に係る配線構造の製造方法により製造された多層の配線構造の例を示した図である。図２（Ａ）は、多層界面を用いた配線構造の一例を示した図である。図２（Ｂ）は、上下に並列して配置された多層界面を用いた配線構造の一例を示した図である。
【図３】本実施例に係る配線構造の製造方法により製造された非導電性領域５０を含まない配線構造の例を示した図である。図３（Ａ）は、保護膜６０のない配線構造例を示した断面図である。図３（Ｂ）は、保護膜６０を有する配線構造例を示した断面図である。
【図４Ａ】実施例１に係る配線構造の製造方法の２次元電子ガス層形成工程の一例を示した図である。
【図４Ｂ】実施例１に係る配線構造の製造方法のマスク形成工程の一例を示した図である。
【図４Ｃ】実施例１に係る配線構造の製造方法の軽元素注入工程の一例を示した図である。
【図４Ｄ】実施例１に係る配線構造の製造方法の加熱工程の一例を示した図である。
【図４Ｅ】実施例１に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程の一例を示した図である。
【図４Ｆ】実施例１に係る配線構造の製造方法の保護膜形成工程の一例を示した図である。
【図５】多層配線構造を製造するための２次元電子ガス層形成工程例を示した図である。
【図６Ａ】実施例２に係る配線構造の製造方法の２次元電子ガス層形成工程の一例を示した図である。
【図６Ｂ】実施例２に係る配線構造の製造方法のマスク形成工程の一例を示した図である。
【図６Ｃ】実施例２に係る配線構造の製造方法のエッチング工程の一例を示した図である。
【図６Ｄ】実施例２に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程の一例を示した図である。
【図６Ｅ】実施例２に係る配線構造の製造方法の保護膜形成工程の一例を示した図である。
【図７Ａ】実施例３に係る配線構造の製造方法のイオン注入工程の一例を示した図である。
【図７Ｂ】実施例３に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程及び拡散工程の一例を示した図である。
【図７Ｃ】実施例３に係る配線構造の製造方法の第１の材料層積層工程の一例を示した図である。
【図７Ｄ】実施例３に係る配線構造の製造方法の２次元電子ガス層形成工程の一例を示した図である。
【図７Ｅ】実施例３に係る配線構造の製造方法のエッチング工程の一例を示した図である。
【図７Ｆ】実施例３に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程の一例を示した図である。
【図８】本発明の実施例４に係る配線構造の一例を示した図である。図８（Ａ）は、実施例４に係る配線構造の断面図である。図８（Ｂ）は、実施例４の係る配線構造の斜視図である。
【図９】実施例５に係る配線構造の断面構成の一例を示した図である。
【図１０】実施例６に係る配線構造の断面構成の一例を示した図である。
【図１１】実施例７に係る配線構造の断面構成の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００２９】
図１は、本発明の実施例に係る配線構造の製造方法により製造された配線構造の例を示した図である。図１（Ａ）は、非導電性領域５０を含む配線構造の一例を示した図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）と積層材料の積層関係を逆にした配線構造の一例を示した図である。
【００３０】
図１（Ａ）において、本実施例に係る配線構造の製造方法により製造された配線構造は、第１の材料層１０と、第２の材料層２０と、２次元電子ガス層４０と、非導電性領域５０とを有する。第１の材料層１０の上に、第２の材料層２０が積層され、積層部３０を構成している。積層部３０は、凸状に形成されている。２次元電子ガス層４０は、第１の材料層１０と第２の材料層２０との接合界面に形成されている。また、非導電性領域５０は、凸状の積層部３０を周囲から覆うように、積層部３０以外の領域を満たしている。
【００３１】
第１の材料層１０及び第２の材料層２０は、積層されて構成されたときに、両者の接合界面に電荷蓄積が発生するような組み合わせの異種材料から構成され、例えば、半導体と絶縁体又は異種半導体同士から構成される。ここで、接合界面に電荷蓄積が発生するというのは、接合界面に２次元状に電子が分布し、電子が充満した状態を意味する。第１の材料層１０と第２の材料層２０との接合界面に形成された２次元電子ガス層４０内は、そのような電子が充満した状態となっている。２次元電子ガス層４０内の電子は、接合界面に沿って運動し、２次元平面にのみ運動量を持つ希薄な電子となっている。よって、２次元電子ガス層４０は、２次元の導電性領域を構成する。
【００３２】
第１の材料層１０及び第２の材料層２０は、積層されたときに積層界面に２次元電子ガス層を形成する種々の異種材料から構成され得るが、例えば、ＩｎＡｓとＡｌＳｂ、ＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓ、ＧａＮとＡｌＧａＮ等の種々の組み合わせが考えられる。また、異なる異種材料の組み合わせを、同一の半導体装置に用いる配線構造であってもよく、例えば、ＡｌＳｂ及びＩｎＡｓで形成した２次元配線と、ＧａＡｓ及びＡｌＧａＡｓで形成した２次元配線が、同一の半導体装置に形成されていてもよい。図１（Ａ）の例においては、左側の凸状の配線構造体と右側の凸状の配線構造体が、異なる異種材料の組み合わせであってもよい。なお、図１（Ａ）においては、第１の材料層１０がＡｌＳｂから構成され、第２の材料層２０がＩｎＡｓから構成されており、異なる組成の半導体材料が用いられていることとする。
【００３３】
非導電性領域５０は、導電性を有しない、絶縁体の領域である。本実施例に係る配線構造の製造方法においては、導電性を有する２次元電子ガス層４０の領域と、導電性を有しない非導電性領域５０により、配線構造を構成する。
【００３４】
図１（Ｂ）は、図１における第１の材料層１０に用いられているＡｌＳｂを第２の材料層２１に用い、図１の第２の材料層２０に用いられているＩｎＡｓを第１の材料層１１に用い、積層部３１を構成している例を示している。第１の材料層１１と第２の材料層２１との接合界面には、導電性の２次元電子ガス層４１が形成され、その周囲を非導電性領域５１が覆うように満たしている。この場合においても、図１（Ａ）と同様の配線構造が実現される。
【００３５】
このように、第１の材料層１０と第２の材料層２０は、接合界面に２次元電子ガス層４０、４１を形成する異種材料同士の組み合わせであれば、いずれを上層側としてもよい。例えば、積層部３０の表面が露出される場合には、第２の材料層２０をより酸化され難い材料として構成するようにしてもよい。
【００３６】
図２は、本実施例に係る配線構造の製造方法により製造された多層構造の配線構造の例を示した図である。図２（Ａ）は、多層界面を用いた配線構造の一例を示した図であり、図２（Ｂ）は、上下に並列して配置された多層界面を用いた配線構造の一例を示した図である。なお、図１と同様の構成要素には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
図２（Ａ）において、第１の材料層１０と第２の材料層２０とが積層されて構成された積層部３０が、積層界面において２次元電子ガス層４０を有し、その周囲が非導電性領域５０で充填されている点は、図１（Ａ）と同様である。図２（Ａ）においては、積層部３０及び非導電性領域５０の上層に更に第１の材料層１２が積層され、第２の材料層２２とで積層部３２を構成している点で、図１（Ａ）と異なっている。上層の積層部３２は、第１の材料層１２と第２の材料層２２の異種材料の積層体として構成され、第１の材料層１２と第２の材料層２２との接合界面に、２次元電子ガス層４２が形成され、その周囲を非導電性領域５２が充填して覆っている点は、下層の積層部３０と同様である。このように、積層部３０、３２を多層構造として形成し、多層配線構造を構成するようにしてもよい。
【００３８】
また、図２（Ａ）においては、積層部３０の２次元電子ガス層４０と、積層部３２の２次元電子ガス層４２とは、独立して構成されており、２次元電子ガス層４０、４２は、各層を異なる配線として用いる例が示されている。このように、各層の２次元電子ガス層４０、４２は、各々を独立して構成することができる。
【００３９】
なお、図２（Ａ）において、第１の材料層１０、１２の双方をＡｌＳｂで構成し、第２の材料層２０、２２の双方をＩｎＡｓで構成するようにし、同じ組み合わせの異種材料を用いて積層部３０、３２を構成するようにしてもよいし、積層部３０、３２を異なる組み合わせの異種材料で構成するようにしてもよい。
【００４０】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）とは異なり、上下に並列した多層界面を用いた多層配線の断面構成の一例を示した図である。図２（Ｂ）においては、第１の材料層１０と第２の材料層２０が積層されて２次元電子ガス層４０を形成している点は、図２（Ａ）と同様である。しかしながら、図２（Ｂ）においては、第２の材料層２０の上に１層だけ第３の材料層１３を積層し、第２の材料層２０と第３の材料層１３との間に２次元電子ガス層４３を形成するとともに、２次元電子ガス層４０、４３の周囲を共通の非導電性領域５３で満たしている点で、図２（Ａ）の多層配線構造とは異なっている。２次元電子ガス層４０、４３は、上下に平行して形成されている。このような配線構造においては、２次元電子ガス領域４０、４３を、上下に複数本平行配置した２次元配線として用いることができる。
【００４１】
なお、第３の材料層１３は、第１の材料層１０と同じ材料（例えば、ＡｌＳｂ）を用いるようにしてもよいし、第１の材料層１０及び第２の材料層２０の双方と異なる材料を用いるようにしてもよい。
【００４２】
また、図２（Ａ）、（Ｂ）において、多層配線構造は２層を例に挙げて説明したが、更に層を積層して更に層数の覆い多層構造に構成してもよい。
【００４３】
図３は、本実施例に係る配線構造の製造方法により製造された非導電性領域５０を含まない配線構造の例を示した図である。図３（Ａ）は、保護膜６０で覆われていない配線構造の一例を示した断面図であり、図３（Ｂ）は、保護膜６０で覆われている配線構造の一例を示した断面図である。
【００４４】
図３（Ａ）において、第１の材料層１４の上に、部分的に第２の材料層２４が積層され、積層部３４を構成している。また、第１の材料層１４と第２の材料層２４との接合界面には、２次元電子ガス層４４が形成されている。図１（Ａ）と異なる点は、積層部３４を周囲から覆う非導電性領域５０が形成されておらず、非導電性領域５０が存在しない点である。このように、配線を構成する２次元電子ガス層４４が不要な領域については、２次元電子ガス層４４を除去することにより配線構造を形成してもよい。例えば、２次元電子ガス層４４が不要な領域について、積層部３４をエッチングで除去することにより、図３（Ａ）のような構成の配線構造を形成することができる。
【００４５】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の配線構造の表面を、保護膜６０で覆った構成の配線構造を示している。図３（Ａ）に示す構成では、第２の材料層２４の表面、導電性領域である２次元電子ガス層４４の側面及び第１の材料層１４の表面が空気に曝されることになるので、図３（Ｂ）に示す構成では、酸化や異物の付着を防ぐべく、露出部分を保護膜６０で覆っている。このように、配線構造の表面を、保護膜６０で覆うようにしてもよい。
【００４６】
なお、図１乃至図３において説明した導電性領域（配線部分）を構成する２次元電子ガス層４０〜４４は、１０〔ｎｍ〕以下で構成することができる。半導体プロセスで用いられるイオン注入及び熱拡散による配線構造の形成では、熱拡散によりイオン注入部分が側方及び深さ方向に拡大して数１０〜数１００〔ｎｍ〕の深さを必要とするのに対し、非常に薄く導電性領域を構成することができ、配線構造の省スペース化を図ることができる。
【実施例１】
【００４７】
図４Ａ〜図４Ｆは、本発明の実施例１に係る配線構造の製造方法の一連の工程を示した図である。実施例１に係る配線構造の製造方法においては、例として、ＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｓを用いた場合の配線構造の製造方法について説明する。これらは、界面に電荷が蓄積する異種材料の組み合わせであれば、種々の組み合わせを適用することができ、例えば、ＡｌＳｂとＩｎＡｓ、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓ、ＧａＮとＡｌＧａＮ等の組み合わせであってもよい。本実施例に係る配線構造の製造方法においては、理解の容易のため、具体的な材料を例に挙げて説明することとする。
【００４８】
図４Ａは、実施例１に係る配線構造の製造方法の２次元電子ガス層形成工程の一例を示した図である。図４Ａにおいて、ＩｎＰ基板１上に、ｎドープＩｎＡｌＡｓ層２、アンドープＩｎＡｌＡｓ層１５、ＩｎＧａＡｓ層２５が形成された状態が示されている。アンドープＩｎＡｌＡｓ層１５は第１の材料層に相当し、ＩｎＧａＡｓ層２５は第２の材料層に相当する。また、アンドープＩｎＡｌＡｓ層１５とＩｎＧａＡｓ層２５とで、積層体３５を構成する。また、第１の材料層であるアンドープＩｎＡｌＡｓ層１５と第２の材料層であるＩｎＧａＡｓ層２５との接合界面には、界面電荷を有した導電性領域である２次元電子ガス層４５が形成されている。
【００４９】
実施例１に係る配線構造の製造方法の２次元電子ガス層形成工程においては、ＩｎＰ基板１上に、分子線エピタキシー（ＭＢＥ、Molecular Beam Epitaxy）法でｎドープＩｎＡｌＡｓ層２、アンドープＩｎＡｌＡｓ層１５、ＩｎＧａＡｓ層２５を形成することにより、アンドープＩｎＡｌＡｓ層１５とＩｎＧａＡｓ層２５の接合界面に２次元電子ガス層４５を形成する。層厚は、例えば、ｎドープＩｎＡｌＡｓ層２が３〔ｎｍ〕、アンドープＩｎＡｌＡｓ層１５が１５〔ｎｍ〕、ＩｎＧａＡｓ層２５が１０〔ｎｍ〕程度であってもよい。
【００５０】
このように、２次元電子ガス層形成工程においては、異種材料の第１の材料層と第２の材料層を積層することにより、積層体３５の接合界面の全体に２次元電子ガス層４５を形成する。
【００５１】
図４Ｂは、実施例１に係る配線構造の製造方法のマスク形成工程の一例を示した図である。マスク形成工程においては、積層体３５の表面上、つまり第２の積層体であるＩｎＧａＡｓ等２５の表面上に、配線形状に合わせてマスク７０を形成し、マスク７０のパターニングを行う。なお、マスク７０は、断熱材料を用いて構成し、例えば、ポリイミド等の断熱材で構成する。また、マスク７０は、配線として残す部分を覆うように形成する。マスク７０は、例えば、厚さ２００〔ｎｍ〕、幅２００〔ｎｍ〕程度で形成するようにしてもよい。
【００５２】
図４Ｃは、実施例１に係る配線構造の製造方法の軽元素注入工程の一例を示した図である。軽元素注入工程においては、積層体３５を表面に有する基板の表面に、マスク７０をパターニングした状態で軽元素を注入する。軽元素の注入により、積層体３５のマスク７０が存在しない領域に、結晶欠陥が発生する。これにより、次に行う加熱処理において、結晶欠陥が存在する部分がアロイ化し易くなる。なお、軽元素注入時点では、積層体３５は未だアロイ化されていない。軽元素注入工程は、その後の熱処理によるアロイ化を促進させる役割を果たす。ここで、アロイ化とは、積層体３５が、接合界面に導電性を有する２次元電子ガス層４５が形成され易い量子井戸を有するエネルギーバンド構造から、そのような量子井戸を有しないエネルギーバンド構造に変化し、２次元電子ガス層４５が導電性を有しない非導電性領域に変化すること、つまり絶縁化することを意味する。
【００５３】
また、軽元素注入工程で注入する軽元素は、例えば、He＋、He２＋、H＋等であり、例えば、加速器で注入してよい。
【００５４】
なお、軽元素注入工程は、本実施例に係る配線構造の製造方法において、必須の工程ではなく、必要に応じて行うようにしてよい。
【００５５】
図４Dは、実施例１に係る配線構造の製造方法の加熱工程の一例を示した図である。加熱工程においては、マスク７０が形成された積層体３５の上面全面から加熱処理を行い、２次元電子ガス層４５も含めて積層体３５に熱を供給する。加熱処理は、例えば、積層体３５の上面全面にレーザ等を照射し、４００℃、５分程度の加熱処理を行うようにしてもよいし、ヒータ等を用いた他の手段による加熱処理が行われてもよい。加熱処理により、２次元電子ガス層４５も含めて積層体３５はアロイ化し、断熱材料のマスク７０の下方以外の領域では、ＩｎＡｌＡｓ層１５とＩｎＧａＡｓ層２５の界面に電荷が蓄積しなくなる。これは、２次元電子ガス層４５が形成されている場合には、ＩｎＡｌＡｓ層１５とＩｎＧａＡｓ層２５の積層体３５の界面のエネルギーバンド構造において、電子が溜まりやすい量子井戸が形成されているが、加熱処理によりＩｎＡｌＡｓ層１５とＩｎＧａＡｓ層２５が反応し、量子井戸の部分が消滅してしまうためと考えられる。加熱処理により、マスク７０で覆われた箇所以外の領域には、非導電性領域５５が形成されることになる。
【００５６】
このように、加熱工程においては、マスク７０を用いた状態で非導電性領域５５を形成するため、高精度に配線構造を形成することができる。また、形成できる配線幅は、マスクパターン幅２００〔ｎｍ〕より小さくすることも可能である。つまり、加熱時間を長くすることにより、非導電性領域５５を拡大させることができるため、配線幅をマスク幅よりも小さくすることができ、例えば、幅１０〔ｎｍ〕の配線を形成することも可能である。
【００５７】
なお、図４Ｂ〜図４Ｄに示した工程で、２次元電子ガス層４５を含めた積層体３５の選択的加熱を行うので、これらの一連の工程を、選択的加熱工程と呼んでもよい。なお、選択的加熱工程において、軽元素注入工程は、必要に応じて設けられてよい点は、図４Ｃにおいて説明した通りである。
【００５８】
また、実施例１においては、選択的加熱工程を、マスク７０を用いた例を挙げて説明したが、２次元電子ガス層４５を含む積層体３５の選択的加熱が可能であれば、他の方法によってもよい。例えば、指向性の極めて高い加熱手段で、マスク７０を設けずに選択的加熱が可能な場合には、マスク形成工程を省略して、加熱工程のみを行うことも可能である。また、第１の材料層であるＩｎＡｌＡｓ層１５と、第２の材料層であるＩｎＧａＡｓ層２５は、そのままの状態では導電性を有しないので、例えば、積層体３５の表面からではなく、側面から加熱を行い、２次元電子ガス層４５のみ加熱することが可能な手法があれば、そのような手法により、２次元電子ガス層４５のみをアロイ化して配線構造を形成してもよい。原理的には、２次元電子ガス層４５のみが導電性領域であるので、積層体３５の総てを加熱しなくても、２次元電子ガス層４５のみ加熱して絶縁化できれば、配線構造の形成は可能である。
【００５９】
図４Ｅは、実施例１に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程の一例を示した図である。マスク除去工程においては、加熱工程終了後の積層体３５の表面から、マスク７０を除去する。マスク７０の除去は、種々の方法により行われてよいが、例えば、エッチングにより行われてもよい。
【００６０】
図４Ｆは、実施例１に係る配線構造の製造方法の保護膜形成工程の一例を示した図である。保護膜形成工程においては、積層体３５の表面、つまり第２の材料層であるＩｎＧａＡｓ層２５の表面に、保護膜６５を形成する。本実施例で用いたＩｎＧａＡｓ層２５を含むＩｎＡｓ層は、大気と接触すると表面に電荷が発生及び／又は蓄積するため、配線間でリークが発生するおそれがある。そこで、積層体３５の表面材料が、露出していると電荷発生や電荷蓄積が起こる性質の材料である場合、表面に保護膜６５を形成し、配線間のリーク電流を抑制することが好ましいので、本工程により保護膜６５を形成する。
【００６１】
なお、保護膜形成工程は、積層体３５の表面材料の性質に応じて、必要に応じて設けるようにしてよい。
【００６２】
また、実施例１に係る配線構造の製造方法においては、単相構造の配線構造を製造する例を挙げて説明したが、２層構造以上の積層構造でもよく、また、積層構造は、図２において例示したように、種々の積層構造をとることができる。
【００６３】
具体的には、図２（Ａ）に示した配線構造を製造するためには、図４Ｅに示したマスク除去工程の後、積層体３５の表面に、更に積層体３５又は積層体３５とは異なる積層体を形成し、図４Ａの２次元電子ガス層形成工程、図４Ｂ〜図４Ｄの選択的加熱工程、図４Ｅのマスク除去工程を繰り返すことにより、多層構造の配線構造を製造することができる。そして、多層構造の配線構造を形成した後、保護膜６５の形成が必要であれば、最後に図４Ｆの保護膜形成工程を行うようにすればよい。これにより、多層構造の配線構造も容易に製造することができる。
【００６４】
また、図２（Ｂ）に示した配線構造を製造する製造方法を、図５を用いて説明する。
【００６５】
図５は、図２（Ｂ）の示した多層構造の配線構造を製造するための、２次元電子ガス層形成工程の一例を示した図である。図５に示すように、２次元電子ガス層形成工程において、積層体３５の上に、更に第３の材料層１３ａを積層し、積層体３３ａを形成する。そして、２次元電子ガス層４３ａを積層体３５の表面のＩｎＧａＡｓ層２５と第３の材料層１３ａとの接合界面に形成する。
【００６６】
その後、図４Ｂ〜図４Ｄの選択的加熱工程、図４Ｅのマスク除去工程、必要に応じて図４Ｆの保護膜形成工程を行うことにより、図２（Ｂ）に示した上下に平行な２次元配線を有する配線構造を製造することができる。つまり、図５の積層体３３ａの表面、つまり第３の材料層１３ａの上にマスク７０を形成し、以下、図４Ｂ〜図４Ｅに示した工程を順次行うことにより、積層体３３の配線不要部分をまとめてアロイ化し、多層化された導電性領域４５、４３ａと、非導電性領域５５を形成することができる。
【００６７】
同様に、２次元電子ガス層形成工程において、更に層数の多い積層体を構成すれば、３層以上の多層構造の配線構造を製造することができる。
【００６８】
また、実施例１に係る配線構造の製造方法においては、用途を問わない一般的な配線の製造方法について説明したが、第１の材料層１５及び／又は第２の材料層２５に半導体材料を用い、半導体装置の配線構造を製造するようにすれば、実施例１に係る配線構造の製造方法を、半導体装置の製造方法に用いることができる。
【００６９】
実施例１に係る配線構造の製造方法によれば、実質的に、２次元電子ガス層形成工程と選択的加熱工程の２つの工程で構成されるという簡素な製造工程により、高精度に所望の配線構造を容易に形成することができる。
【実施例２】
【００７０】
図６Ａ〜図６Ｅは、本発明の実施例２に係る配線構造の製造方法の一連の工程を示した図である。実施例２に係る配線構造の製造方法においては、図３（Ａ）、（Ｂ）に係る配線構造の製造方法について説明する。よって、参照符号は、図３と同様の構成要素には、同一の参照符号を付する。また、実施例２に係る配線構造の製造方法においては、第１の材料層１４にＡｌＳｂ層を用い、第２の材料層２４にＩｎＡｓ層を用いた例について説明する。他の材料として、ＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓ、ＧａＮとＡｌＧａＮ等の組み合わせてもよく、接合界面に電荷蓄積が発生する材料の組み合わせであれば、種々の材料を適用できる点は、実施例１と同様である。また、例として、単層の配線層（電導性領域）を含む配線構造の製造方法を示すが、多層の配線層を含む配線構造でもよい点も、実施例１と同様である。
【００７１】
図６Ａは、実施例２に係る配線構造の製造方法の２次元電子ガス層形成工程の一例を示した図である。２次元電子ガス層形成工程においては、第１の材料層１４のＡｌＳｂ上に第２の材料層２４のＩｎＡｓを分子線エピタキシー法で形成して積層体３４を形成することで、第１の材料層１４と第２の材料層２４との接合界面に、導電性を有する２次元電子ガス層４４を形成する。層厚は、例えば、第１の材料層１４のＡｌＳｂが１０〔ｎｍ〕、第２の材料層のＩｎＡｓが１０〔ｎｍ〕程度であってもよい。また、第１の材料層１４の下層に、支持基板としてＡｌＧａＳｂ層等の他の材料が存在してもよい。以下の図６Ａ〜図６Ｅにおいては、簡略化のため、第１の材料層１４と第２の材料層２４のみを記載する。
【００７２】
図６Ｂは、実施例２に係る配線構造の製造方法のマスク形成工程の一例を示した図である。マスク形成工程においては、積層体３４の表面である第２の材料層２４の表面上に、配線形状に合わせてエッチング用マスク７１を形成し、マスクパターニングを行う。マスク７１には、例えば、レジストが用いられてもよい。また、マスク７１は、例えば、厚さが２００〔ｎｍ〕、幅が２００〔ｎｍ〕程度で形成されてもよい。
【００７３】
図６Ｃは、実施例２に係る配線構造の製造方法のエッチング工程の一例を示した図である。エッチング工程においては、第２の材料層２４を完全にエッチングし、マスク７１の下方の部位のみ積層体３４の積層構造とする。なお、等方的なエッチングを行うことで、形成可能な配線幅は、マスクパターン幅の２００〔ｎｍ〕よりも小さくすることが可能である。つまり、エッチング時間を長くすることにより、マスク７１の下方の領域を側方から除去していき、配線幅を小さくすることが可能である。例えば、幅１０〔ｎｍ〕の配線を形成することも可能である。
【００７４】
図６Ｄは、実施例２に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程の一例を示した図である。マスク除去工程においては、マスク７１を除去し、導電性領域である２次元電子ガス層４４が形成された配線構造が完成する。これにより、図２（Ａ）に示した配線構造が製造されたことになる。なお、マスク７１の除去は、例えば、エッチング等により行われてもよい。
【００７５】
図６Ｅは、実施例２に係る配線構造の製造方法の保護膜形成工程の一例を示した図である。保護膜形成工程においては、露出している第１の材料層１４の表面、第２の材料層２４の表面及び２次元電子ガス層４４の側面を覆うように、保護膜６０が形成される。例えば、本実施例において説明したＩｎＡｓ層は、大気に触れると表面に電荷が発生及び／又は発生するため、配線間でリークを発生するおそれがある。よって、表面材料が、露出により電荷の発生や蓄積を生ずる性質を有する材料の場合には、表面に保護膜６０を形成し、配線間のリーク電流を抑制する。なお、保護膜形成工程は、必要に応じて設けるようにしてよい。
【００７６】
実施例２に係る配線構造の製造方法によれば、エッチングにより、容易に省スペース化が図られた配線構造を製造することができる。
【実施例３】
【００７７】
図７Ａ〜図７Ｅは、本発明の実施例３に係る配線構造の製造方法の一連の工程の一例を示した図である。実施例３に係る配線構造の製造方法においては、半導体基板に配線構造を形成し、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ又は高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ、High Electron Mobility Transistor）のゲート電極を製造する半導体装置の製造方法について説明する。
【００７８】
なお、実施例３に係る配線構造の製造方法においては、ゲート電極の形成のために、ＩｎＡｓとＡｌＳｂを材料として用いた例を挙げて説明するが、積層したときに接合界面に電荷が蓄積する材料の組み合わせであれば種々の異種材料の組み合わせを利用することができる点は、今までの説明と同様である。例えば、ＩｎＡｌＡｓとＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓ、ＧａＮとＡｌＧａＮ等の組み合わせであってもよい。
【００７９】
図７Ａは、実施例３に係る配線構造の製造方法のイオン注入工程の一例を示した図である。イオン注入工程においては、基板３のソース領域４及びドレイン領域５を形成する領域に、不純物のイオンを注入する。イオンの注入は、基板３の、ソース領域４及びドレイン領域５を形成しない領域の表面にマスク７２が形成された状態で、イオン注入法により行われてよい。基板３は、種々の半導体材料からなる半導体基板を適用することができるが、例えば、ＩｎＡｌＡｓを用いてもよい。また、マスク７２には、例えばレジストが用いられてよい。マスク７２の大きさは、ゲート長、ゲート幅等の設計仕様に応じて定められてよいが、一例として例えば、厚さ１〔μｍ〕、幅（ソース−ドレイン間距離）２５〔μｍ〕程度であってもよい。また、注入される不純物も、用途に応じて適切なイオンが選択されてもよいが、例えば、Ｓｉが注入されてもよい。
【００８０】
図７Ｂは、実施例３に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程及び拡散工程の一例を示した図である。マスク除去工程においては、マスク７２が、エッチング等により除去される。また、拡散工程においては、基板３が加熱され、ソース領域４及びドレイン領域５内の注入された不純物が熱拡散する。
【００８１】
図７Ｃは、実施例３に係る配線構造の製造方法の第１の材料層積層工程の一例を示した図である。第１の材料層積層工程においては、基板３の上の全面に、第１の材料層１６が積層される。第１の材料層１６には、上述のように、例えば、ＩｎＡｓが用いられてよい。第１の材料層１６の積層は、種々の方法により行われてよいが、例えば、分子線エピタキシー法により行われてよい。
【００８２】
図７Ｄは、実施例３に係る配線構造の製造方法の２次元電子ガス層形成工程の一例を示した図である。２次元電子ガス層形成工程においては、第１の材料層１６の上の全面に第２の材料層２６を積層し、積層体３６を形成するとともに、第１の材料層１６と第２の材料層２６との接合界面に、界面電荷が満たされた２次元電子ガス層４６を形成する。これにより、２次元配線層が形成されることになる。第２の材料層は、上述のように、例えば、ＡｌＳｂが用いられてよい。本工程により、ＩｎＡｓ層とＡｌＳｂ層の界面に界面電荷が発生することになる。また、第２の材料層２６の積層は、種々の方法により行われてよいが、例えば、分子線エピタキシー法により行われてもよい。
【００８３】
図７Ｅは、実施例３に係る配線構造の製造方法のエッチング工程の一例を示した図である。エッチング工程においては、第２の材料層２６の表面上のゲート電極を形成する領域にマスク７３を形成した後、第２の材料層２６の上面全面からエッチングを行う。エッチングは、積層体３６の深さ分行い、これにより、第２の材料層２６及び第１の材料層１６の不要部分が除去される。例えば、積層体３６が２０〔ｎｍ〕の厚さを有する場合には、２０〔ｎｍ〕の深さ分エッチングが行われる。エッチング工程により、マスク７３以外の領域は、２次元電子ガス層４６を形成するＡｌＳｂ／ＩｎＡｓ界面が消滅し、そこに含まれる界面電荷が消滅する。これにより、ゲート電極が所望の形状に形成されることになる。
【００８４】
図７Ｆは、実施例３に係る配線構造の製造方法のマスク除去工程の一例を示した図である。マスク除去工程においては、エッチング等により、マスク７３が除去される。これにより、残された第１の材料層１６と第２の材料層２６との接合界面に存在する２次元電子ガス層４６が、ゲート電極として機能する半導体装置が完成する。
【００８５】
２次元電子ガス層４６を用いたゲート電極は、厚さ１０〔ｎｍ〕以下に形成することが可能であるので、従来の金属やポリシリコンで形成した１００〔ｎｍ〕程度の厚さを有するゲート電極よりも、大幅に厚さを薄くすることができる。これにより、製造されるデバイス（半導体装置）を小型化することができる。
【実施例４】
【００８６】
図８は、本発明の実施例４に係る配線構造の一例を示した図である。図８（Ａ）は、実施例４に係る配線構造の断面図の一例であり、図８（Ｂ）は、実施例４の係る配線構造の斜視図の一例である。実施例４に係る配線構造においては、２次元配線を形成した場合の外部電極取り出し構造について説明する。
【００８７】
図８（Ａ）において、実施例４に係る配線構造は、第１の材料層１７と、第２の材料層２７と、取り出し電極８０とを備える。第１の材料層１７の上に第２の材料層２７が積層されて積層部３７が構成され、第１の材料層１７と第２の材料層２７の接合界面に２次元電子ガス層４７が形成されている点は、今まで説明した配線構造と同様である。実施例４に係る配線構造においては、積層部３７が、第１の材料層１７の全面ではなく一部に形成され、積層部３７の端部を跨ぐように取り出し電極８０が備えられている点で、今まで説明した配線構造と異なっている。取り出し電極８０は、一部が２次元配線を構成する２次元電子ガス層４５に接触して導通され、一部が露出している。これにより、２次元電子ガス層４７は、取り出し電極８０を介して外部の電極又は配線と接続可能となり、外部から２次元電子ガス層４７に電力を供給することが可能となる。
【００８８】
なお、取り出し電極８０は、例えば、金属薄膜で構成されてもよい。取り出し電極８０の厚さを薄く構成することができるとともに、金属蒸着等を用いて容易に形成することができる。
【００８９】
図８（Ｂ）において、図８（Ａ）の右側の取り出し電極８０が斜視図として示されている。図８（Ｂ）に示されるように、第１の材料層１７を基板として、第２の材料層２７が第１の材料層１７の一部に形成され、積層部３７は、アロイ化されて非導電性領域５７となった領域と、導電性領域で配線となる２次元電子ガス層４７とを含んでいる。２次元電子ガス層４７は、第１の材料層１７と第２の材料層２７の接合界面に形成されている。また、一部が２次元電子ガス層４７に接触し、一部が露出するように、第１の材料層１７の表面上の積層部３７の境界領域に、取り出し電極８０が形成されている。かかる構成により、取り出し電極８０の露出部分を、外部の電極や配線との接続に用いることができる。
【００９０】
このように、実施例４に係る配線構造は、２次元電子ガス層４７による２次元配線の外部電極取り出し構造を有し、２次元電子ガス層４７への電力の供給が容易な構成となっている。従来、オーミック拡散を用いて、複雑な構成で外部電極取り出し構造を構成していたが、実施例４に係る配線構造によれば、簡素な構成で外部電極取り出し構造を構成することができる。
【００９１】
なお、取り出し電極８０に用いる材料は、種々の金属を利用することができ、例えば、Ａｌを用いてもよい。また、取り出し電極８０の厚さも、用途に応じて種々の厚さに構成してよいが、例えば、１００〔ｎｍ〕程度としてもよい。
【００９２】
また、取り出し電極８０は、第１の材料層１７の表面上に金属蒸着等により金属薄膜を予め形成しておき、その後に第２の材料層２７を第１の材料層１７の上に積層して積層部３７を形成するようにすれば、実施例４に係る配線構造を製造することができる。
【実施例５】
【００９３】
図９は、本発明の実施例５に係る配線構造の断面構成の一例を示した図である。実施例５に係る配線構造は、実施例４に係る配線構造と同様に、外部電極取り出し構造を有するが、外部電極取り出し構造の構成が異なる。
【００９４】
図９において、実施例５に係る配線構造は、第１の材料層１８と、第２の材料層２８と、２次元電子ガス層４８と、非導電性領域５６と、取り出し電極８１と、コンタクトホール８１とを有する。第１の材料層１８と第２の材料層２８とが積層されて積層部３８を構成するとともに、接合界面に２次元電子ガス層４８が形成されており、取り出し電極８１が、２次元電子ガス層４８に接触する部分と、積層体３８の外部に存在する部分を有する点は、実施例４に係る配線構造と同様である。実施例５に係る配線構造においては、積層部３８の外側に非導電性領域５６が形成されており、取り出し電極８１が露出していない点で、実施例４に係る配線構造と異なっている。また、実施例５に係る配線構造は、取り出し電極８１と接続するコンタクトホール８２を有し、コンタクトホール８２に充填された金属等の導体を介して外部の電極又は配線と接続が可能に構成されている点で、実施例４に係る配線構造と異なっている。
【００９５】
このように、取り出し電極８１は、積層部３８の外部に存在する部分があれば、その部分が必ずしも露出していなくてもよい。図９に示すように、取り出し電極８１と接続するコンタクトホール８２等の配線手段を設ければ、そのような配線手段を介して外部の電極又は配線と接続が可能となるからである。
【００９６】
なお、実施例５に係る配線構造は、取り出し電極８１となる金属薄膜を第１の材料層１８に形成してから第２の材料層２８を積層し、側方を選択的に加熱してアロイ化し、非導電性領域５６とすればよい。取り出し電極８１は、金属薄膜により構成されているので、加熱処理がなされても、アロイ化する訳ではなく、そのまま金属薄膜として存在することになる。その後、取り出し電極８１の上方を、選択的エッチングによりコンタクトホール８２を形成し、コンタクトホール８２にめっきや蒸着等で導体を充填することにより、実施例５に係る配線構造を製造することができる。
【００９７】
実施例５に係る配線構造によれば、表面が露出しない外部電極取り出し構造をとりながらも、コンタクトホール８２を用いて外部との電気的接続を容易に行うことができる。
【実施例６】
【００９８】
図１０は、本発明の実施例６に係る配線構造の断面構成の一例を示した図である。実施例６に係る配線構造は、実施例４及び実施例５に係る配線構造と同様に、外部電極取り出し構造を有するが、取り出し電極８３が、金属薄膜ではなく、金属片である点で、実施例４及び実施例５に係る配線構造と異なる。
【００９９】
図１０において、実施例６に係る配線構造は、第１の材料層１９と、第２の材料層２９と、２次元電子ガス層４８と、取り出し電極８３とを有する。第１の材料層１９と第２の材料層２９の積層により、積層部３９が形成され、第１の材料層１９と第２の材料層２９の接合界面に２次元電子ガス層４８が形成されており、取り出し電極８３は、一部が２次元電子ガス層４８に接触しており、一部が積層部２９の外部にある点は、実施例４及び実施例５に係る配線構造と同様である。実施例６に係る配線構造は、取り出し電極８３の露出部分が、両面とも露出しており、第１の材料層１９に支持されていない点で、実施例４及び実施例５に係る配線構造と異なっている。
【０１００】
このように、取り出し電極８３の露出部分は、表裏面の双方とも露出されていてもよい。但し、この場合には、取り出し電極８３を金属薄膜として構成することはできないので、支持がなくても形状を保つことができる金属片であることが好ましい。用途によっては、配線構造を、このように構成してもよい。より直接的に、２次元電子ガス層４８との接続を行うことができる。
【実施例７】
【０１０１】
図１１は、本発明の実施例７に係る配線構造の断面構成の一例を示した図である。実施例７に係る配線構造は、１層目と２層目の構成は、実施例４に係る配線構造と同様であるが、第２の材料層２７の更に上層に、第３の材料層１３ｂが積層されている点で、実施例４に係る配線構造と異なっている。なお、図１１において、実施例４に係る配線構造と同様の構成要素には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【０１０２】
図１１において、実施例７に係る配線構造は、第１の配線層１７上に第２の材料層２７が積層されており、接合界面に２次元電子ガス層４７が形成され、２次元電子ガス層４７に接触する取り出し電極８０を備える点では、実施例４に係る配線構造と同様である。実施例９に係る配線構造においては、第２の材料層２７の上に、第３の材料層１３ｂが積層され、全体で積層部３３ｂを構成している。そして、第２の材料層２７と第３の材料層１３ｂの接合界面には、第２の２次元電子ガス層４３ｂが形成されており、第２の２次元電子ガス層４３ｂと一部が接触し、一部が露出する第２の取り出し電極８４が設けられている。
【０１０３】
このように、外部電極取り出し構造を、多層の配線構造に適用することも可能である。また、この場合においても、実施例５のように、取り出し電極８０、８４の表面を露出させず、コンタクトホール８２等の接続手段を用いて、外部との接続を図るようにしてもよいし、実施例６のように、取り出し電極８０、８４の両面を露出する構成としてもよい。
【０１０４】
また、実施例７においては、２層の２次元電子ガス層８０、８４を含む配線構造の例を挙げて説明したが、更に多数の配線層を含む配線構造とすることも可能である。
【０１０５】
実施例７に係る配線構造によれば、多層の配線構造においても、簡素な取り出し電極を設けて、配線設計の自由度を高めることができる。
【０１０６】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、種々の配線が必要な配線構造に利用することができ、例えば、半導体装置の配線構造に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１、３ 基板
４ ソース領域
５ ドレイン領域
１０、１１、１２、１４〜１９ 第１の材料層
１３、１３ａ、１３ｂ 第３の材料層
２０〜２９ 第２の材料層
３０〜３３、３３ａ、３３ｂ、３４、３７、３８、３９ 積層部
３５、３６ 積層体
４０〜４３、４３ａ、４３ｂ、４４〜４８ ２次元電子ガス層
５０〜５６ 非導電性領域
６０、６５ 保護膜
７０、７１、７２ マスク
８０、８１、８３、８４ 取り出し電極
８２ コンタクトホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合界面に電荷蓄積が発生する異種材料を積層して積層体を形成し、該積層体の接合界面に２次元電子ガス層を形成する２次元電子ガス層形成工程と、
該２次元電子ガス層を選択的に加熱して該２次元電子ガス層に非導電性領域を選択的に形成し、非加熱の導電性領域とで所定の配線構造を形成する選択的加熱工程と、を含むことを特徴とする配線構造の製造方法。
【請求項２】
前記選択的加熱工程は、前記導電性領域を形成する位置の上方の前記積層体の表面上に、断熱性を有するマスクを形成するマスク形成工程と、
該マスクよりも上方から熱を供給して加熱処理を行う加熱工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の配線構造の製造方法。
【請求項３】
前記選択的加熱工程は、前記マスク形成工程と前記加熱工程との間に、前記積層体の表面に軽元素を注入し、前記マスクが存在しない領域に結晶欠陥を発生させる軽元素注入工程を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の配線構造の製造方法。
【請求項４】
前記選択的加熱工程の後に、前記導電性領域の上方の前記積層体の表面上に保護膜を形成する保護膜形成工程を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線構造の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線構造の製造方法を繰り返し、多層の前記導電性領域を含む多層配線を形成することを特徴とする配線構造の製造方法。
【請求項６】
接合界面に導電性を有する２次元電子ガス層を有する異種材料からなる積層部と、
前記２次元電子ガス層に接触する部分と、前記積層部の外部に存在する部分を有する取り出し電極と、を含むことを特徴とする配線構造。
【請求項７】
前記積層部は、第１の材料層上に第２の材料層が部分的に積層されて構成され、
前記取り出し電極は、前記第１の材料層上に形成された金属薄膜であることを特徴とする請求項６に記載の配線構造。
【請求項８】
前記取り出し電極の前記積層部の外部に存在する部分は、露出していることを特徴とする請求項６又は７に記載の配線構造。
【請求項９】
前記取り出し電極の上層には、非導電性領域が形成され、
該非導電性領域には、前記取り出し電極と電気的に接続するコンタクトホールが形成されていることを特徴とする請求項７に記載の配線構造。
【請求項１０】
前記積層部は、前記第１の材料層と前記第２の材料層が交互に積層された多層構造を有することを特徴とする請求項７又は９に記載の配線構造。
【請求項１】
接合界面に電荷蓄積が発生する異種材料を積層して積層体を形成し、該積層体の接合界面に２次元電子ガス層を形成する２次元電子ガス層形成工程と、
該２次元電子ガス層を選択的に加熱して該２次元電子ガス層に非導電性領域を選択的に形成し、非加熱の導電性領域とで所定の配線構造を形成する選択的加熱工程と、を含むことを特徴とする配線構造の製造方法。
【請求項２】
前記選択的加熱工程は、前記導電性領域を形成する位置の上方の前記積層体の表面上に、断熱性を有するマスクを形成するマスク形成工程と、
該マスクよりも上方から熱を供給して加熱処理を行う加熱工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の配線構造の製造方法。
【請求項３】
前記選択的加熱工程は、前記マスク形成工程と前記加熱工程との間に、前記積層体の表面に軽元素を注入し、前記マスクが存在しない領域に結晶欠陥を発生させる軽元素注入工程を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の配線構造の製造方法。
【請求項４】
前記選択的加熱工程の後に、前記導電性領域の上方の前記積層体の表面上に保護膜を形成する保護膜形成工程を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線構造の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線構造の製造方法を繰り返し、多層の前記導電性領域を含む多層配線を形成することを特徴とする配線構造の製造方法。
【請求項６】
接合界面に導電性を有する２次元電子ガス層を有する異種材料からなる積層部と、
前記２次元電子ガス層に接触する部分と、前記積層部の外部に存在する部分を有する取り出し電極と、を含むことを特徴とする配線構造。
【請求項７】
前記積層部は、第１の材料層上に第２の材料層が部分的に積層されて構成され、
前記取り出し電極は、前記第１の材料層上に形成された金属薄膜であることを特徴とする請求項６に記載の配線構造。
【請求項８】
前記取り出し電極の前記積層部の外部に存在する部分は、露出していることを特徴とする請求項６又は７に記載の配線構造。
【請求項９】
前記取り出し電極の上層には、非導電性領域が形成され、
該非導電性領域には、前記取り出し電極と電気的に接続するコンタクトホールが形成されていることを特徴とする請求項７に記載の配線構造。
【請求項１０】
前記積層部は、前記第１の材料層と前記第２の材料層が交互に積層された多層構造を有することを特徴とする請求項７又は９に記載の配線構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図７Ｅ】
【図７Ｆ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１２４２７３（Ｐ２０１１−１２４２７３Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７８５７３（Ｐ２００９−２７８５７３）
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月８日（２００９．１２．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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