金属ソース／ドレイン及びコンフォーマル再成長ソース／ドレインにより発生される一軸性歪みを有する量子井戸ＭＯＳＦＥＴチャネル
開示の実施形態は、ＭＯＳチャネル領域に一軸性歪みを与える金属ソース／ドレイン及びコンフォーマル再成長ソース／ドレインを備えた、歪みトランジスタ量子井戸（ＱＷ）チャネル領域を含む。チャネル層の除去された部分が、チャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有するジャンクション材料で充填されることで、量子井戸の頂部バリア層及び底部バッファ層によってチャネル層に発生される二軸性歪みに加えて、一軸性歪みがチャネルに発生される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
回路デバイス、並びに回路デバイスの製造方法及び構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上の回路デバイス（例えば、半導体（例えばシリコン）基板上の集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、抵抗、キャパシタなど）における、ますます高まる性能は、典型的に、それらのデバイスの設計、製造及び動作中に考慮される主要な因子（ファクタ）である。例えば、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）で使用されるような金属酸化物半導体（ＭＯＳ）トランジスタデバイスの設計、製造又は形成において、Ｎ型ＭＯＳデバイス（ｎ−ＭＯＳ）チャネルの電子の動きを高めること、及びＰ型ＭＯＳデバイス（ｐ−ＭＯＳ）チャネルの正に帯電した正孔の動きを高めることが好ましいことがよくある。デバイス性能を調べる際の主要パラメータは、所与の設計電圧で送り届けられる電流である。このパラメータは一般に、トランジスタの駆動電流又は飽和電流（ＩＤｓａｔ）と呼ばれている。駆動電流は、トランジスタのチャネル移動度及び外部抵抗を含む複数の因子によって影響される。故に、デバイス性能は、チャネル移動度（例えば、ソースとドレインとの間のチャネル内でのキャリア移動度）、及び外部抵抗（Ｒｅｘｔ）（例えば、ソースへのコンタクトとドレインへのコンタクトとの間に見られる外部抵抗）によって影響される。
【０００３】
トランジスタのチャネル領域におけるキャリア（すなわち、正孔及び電子）の移動度は、チャネルの材料組成、ドーピング、及び歪み（例えば、引っ張り歪み又は圧縮歪み）によって影響され得る。高められたキャリア移動度は、直接的に、所与の設計電圧及びゲート長での高められた駆動電流をもたらす。キャリア移動度は、チャネル領域の格子を歪ませることによって高められることができる。ｐ−ＭＯＳデバイスでは、キャリア移動度（すなわち、正孔移動度）は、トランジスタのチャネル領域に圧縮歪みを生成することによって高められる。ｎ−ＭＯＳデバイスでは、キャリア移動度（すなわち、電子移動度）は、トランジスタのチャネル領域に引っ張り歪みを生成することによって高められる。
【０００４】
Ｒｅｘｔは、チャネルの材料組成、ドーピング及び歪みによって影響され得る。Ｒｅｘｔはまた、ソース／ドレインの材料組成及びドーピング；ソース／ドレインコンタクトの組成及びドーピング；並びにソース／ドレインコンタクトとソース及びドレイン材料との界面によって影響され得る。外部抵抗は、（１）オーミックコンタクト（金属−半導体及び半導体−金属）に付随する抵抗と、（２）ソース／ドレイン領域そのもの内の抵抗と、（３）チャネル領域とソース／ドレイン領域との間の領域（例えば、先端（tip）領域）の抵抗と、（４）当初の基板−エピ層界面の位置での不純物（炭素、窒素、酸素）汚染に起因する界面抵抗と、の和として参照し得る。
【０００５】
一部のトランジスタは、例えばソースとドレインとの間などに、“量子井戸”（ＱＷ）を使用している。量子井戸は、ＭＯＳＦＥＴデバイスに関して、輸送に関与するキャリアに対してエネルギー領域を制限するチャネル“スタック”の設計を含む概念である。ここで、制限されたエネルギー領域（例えば、１つの層）は、各々がより高いバンドギャップを有する頂部層（トップレイヤ）と底部層（ボトムレイヤ）との間に閉じ込められた、より低いバンドギャップを有する領域である。例えば、量子井戸は、２つのシリコン層間のゲルマニウム（Ｇｅ）層又はシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）層を含み得る。他の例では、量子井戸は、インジウム隣（ＩｎＰ）の頂部層とインジウムアルミニウム砒素（ＩｎＡｌＡｓ）の底部層との間のインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）の層を含み得る。それぞれの場合において、頂部層は、“チャネル”層内のキャリアの閉じ込めを提供し且つチャネル（例えば、埋込チャネル構造）のキャリア移動度に対するゲートスタック内の欠陥の散乱の影響を最小化する“バッファ”層及び／又は頂部“バリア”層として記述され得る。また、底部層は、（頂部層と同様に）“チャネル”層内のキャリアの閉じ込めを提供し且つ（例えば、ＳＯＩのように）チャネルをバルクから絶縁することによって静電インテグリティを改善する底部“バッファ”層として記述され得る。
【０００６】
底部バッファ層の下は基板とし得る。基板は、バルク型の基板又はシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板とし得る。基板はＱＷ底部バッファの下に傾斜バッファを含んでいてもよい。傾斜バッファの下は、別のバッファ層又は例えばシリコン搬送基板などの基板層であってもよい。他の例では、底部バリアの下は、例えばシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）又はヘテロ構造・オン・インシュレータ（ＨＯＩ）構造を形成するように、絶縁層及びその下の基板であってもよい。一般に、ＱＷ底部バッファの下のレイヤ群は、基板又はその一部として記述され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一軸性歪みを有する量子井戸チャネルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態に従った方法は、基板内の量子井戸の頂部バリア層及びチャネル層の第１の部分を除去して前記基板内に第１のジャンクション領域を形成するとともに、前記頂部バリア層及び前記チャネル層の異なる第２の部分を除去して前記基板内に第２のジャンクション領域を形成することと、前記第１のジャンクション領域内及び前記第２のジャンクション領域内に、或る厚さのジャンクション材料を形成することとを有する。前記ジャンクション材料は、前記チャネル層のチャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有し、前記第１のジャンクション領域と前記第２のジャンクション領域との間の前記チャネル層の第３の部分に一軸性歪みを生じさせる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】量子井戸、ゲート誘電体及びゲート電極を有する基板の一部を模式的に示す断面図である。
【図２】層間誘電体（ＩＬＤ）を形成し且つ該ＩＬＤを貫通してチャネル材料に達するコンタクト開口を形成した後の図１の基板を模式的に示す図である。
【図３】チャネル材料内に更なる開口を形成した後の図２の基板を示す図である。
【図４】底部バッファ層上及びチャネル材料内の開口内にサリサイド材料を形成した後の図３の基板を示す図である。
【図５】サリサイド及びチャネル材料を熱処理した後の図４の基板を示す図である。
【図６】二軸性圧縮歪みと付加的な一軸性圧縮歪みとを有する量子井戸のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】量子井戸を有する基板の一部を模式的に示す断面図である。
【図８】頂部バリア層及びチャネル層を貫通するソース・ドレイン開口を形成した後の図７の基板を模式的に示す図である。
【図９】ソース・ドレイン開口内に低温でコンフォーマルに再成長され且つチャネルに一軸性歪みを生じさせるようにチャネルより大きい格子定数を有する傾斜チャネル材料を形成した後の図８の基板を示す図である。
【図１０】先端領域、スペーサ、ソース／ドレイン材料上のソース／ドレイン金属、及びゲート電極を形成した後の図９の基板を示す図である。
【図１１】図５又は図１０の基板を組み入れた代表的なＣＭＯＳ構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
トランジスタの量子井戸（ＱＷ）チャネル領域を局所的に歪ませることは、金属ソース／ドレインとコンフォーマルに再成長されたソース・ドレインとにより、ＭＯＳトランジスタのチャネル領域に一軸性歪みを与えることによって達成され得る。このようなプロセスフローは、チャネル量子井戸に隣接して、基板内にジャンクション（接点）領域を形成するように、基板内の量子井戸のチャネル層（及びチャネル層の上の層）の一部を除去することを含み得る。そして、或る厚さのジャンクション材料がジャンクション領域に形成され得る。ジャンクション材料は、チャネル層のチャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有し、ジャンクション領域同士の間のチャネル領域に一軸性歪みを生じさせる。
【００１１】
一部の実施形態において、この一軸性歪みは、量子井戸の頂部バリア層と底部バッファ層とによってチャネル層に引き起こされる二軸性歪みに対して付加的なものであってもよい。具体的には、チャネル層が底部バッファ層上に形成され、且つ頂部バリア層がチャネル層上に形成され、頂部バリア層及び底部バッファ層は各々、チャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有する材料を有し、各々がチャネル層に上記一軸性歪みに加えて二軸性歪みを生じさせ得る。
【００１２】
例えば、図１−６に関して説明する実施形態によれば、トランジスタの量子井戸（ＱＷ）チャネル領域を局所的に歪ませることは、金属ソース／ドレインによって達成され得る。図１は、量子井戸、ゲート誘電体及びゲート電極を有する基板の一部を模式的に示す断面図である。図１は、基板の量子井戸（ＱＷ）１２４の頂面１７０上にゲート誘電体１４４が形成された基板１２０を含む装置１００を示している。ゲート誘電体１４４上にはゲート電極１９０が形成されている。ＱＷ１２４は頂部バリア層すなわち頂部バッファ層１３２を含んでおり、該層１３２は、厚さＴ１のバリア材料であり、あるいはそのようなバリア材料を含んでおり、チャネル層１３４上に形成され、あるいはチャネル層１３４に接触している。チャネル層１３４は、厚さＴ２のチャネル材料であり、あるいはそのようなチャネル材料を含んでおり、バッファ層１３６上に形成され、あるいはバッファ層１３６に接触している。バッファ層１３６は、基板１２０上に形成され、あるいは基板１２０に接触している。ゲート誘電体１４４は、層１３２上に形成され、あるいは層１３２に接触している。層１３２の表面１７０は、ゲート電極１９０の下方に延在して示されている。以上にて説明した装置１００及びその構成要素群は、（例えば、ＣＭＯＳデバイスの一部であることによって）量子井戸（ＱＷ）ｐ−ＭＯＳ又はｎ−ＭＯＳトランジスタの一部となるように、１つ以上の処理チャンバを要する半導体トランジスタ製造プロセスなどにて、更に処理されることができる。
【００１３】
例えば、基板１２０は、多結晶シリコン若しくは単結晶シリコンを含む、それから形成される、それを用いて堆積される、あるいはそれから成長されることができ、あるいは、シリコン若しくはその他の材料のベース又は基板（例えば、シリコンウェハなど）を形成する様々なその他の好適技術を用いて形成されることができる。例えば、一部の実施形態によれば、基板１２０は、単結晶シリコン基板ベースを成長させることによって形成されてもよいし、様々な適当なシリコン又はシリコン合金材料の十分な化学気相成長（ＣＶＤ）によって形成されてもよい。基板１２０は１層以上の緩和、非緩和、傾斜、及び／又は非傾斜シリコン合金材料を含んでいてもよい。認識されるように、量子井戸デバイスに関して技術的に知られているその他の基板も基板１２０に使用され得る。
【００１４】
図１に示すように、基板１２０はＱＷ１２４を含んでいる。量子井戸１２４は、ＭＯＳＦＥＴデバイスにおいて、輸送に関与するキャリアに対してエネルギー領域を制限するチャネル（層１３４又はチャネル５３４）を含んでいる。ここで、制限されたエネルギー領域（例えば、チャネル）は、各々がより高いバンドギャップを有する頂部バリア層と底部バッファ層との間に閉じ込められた、より低いバンドギャップを有する領域である。例えば、量子井戸は、シリコンの層１３２と１３６との間のゲルマニウム（Ｇｅ）又はシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）の層１３４を含み得る。
【００１５】
認識されるように、層１３４は、トランジスタデバイスのＱＷ“チャネル”を形成するのに好適な様々な材料を含み得る。例えば、トランジスタデバイスのＱＷチャネルは、層１３６の上の頂部層１３２の下、且つ電極１９０に隣接して形成されるジャンクションの表面同士の間の、ＱＷ１２４のチャネル材料の部分として画成され得る。具体的には、ＱＷ１２４がソースとドレインとの間の量子井戸（例えば、図５のＱＷ５９４）となるように、ＱＷ１２４に隣接してソース及びドレインが形成され得る。ソース及びドレインは各々、例えば量子井戸に隣接して或いは量子井戸を貫通して（例えば、チャネル層を貫通して）形成され且つその後にジャンクション材料で充填される開口などの、ジャンクション領域とし得る。
【００１６】
ＱＷ１２４は、ＱＷ１２４の形成中又は形成後にＱＷ１２４をドーピングすることによって形成された、電気的に負の電荷を有するＮ型ウェルとし得る。具体的には、ＱＷ１２４を形成するため、頂面１７０をリン、ヒ素及び／又はアンチモンでドープすることで、ｐ−ＭＯＳトランジスタ（例えば、ＣＭＯＳデバイスのｐ−ＭＯＳデバイス）のＮ型ウェルが形成され得る。他の例では、ＱＷ１２４を形成するため、頂面１７０をボロン及び／又はアルミニウムでドープすることで、ｎ−ＭＯＳトランジスタ（例えば、ＣＭＯＳデバイスのｎ−ＭＯＳデバイス）のＰ型ウェルが形成され得る。ここで説明するドーピングは、例えば、傾斜ドーピングによって、あるいは非選択領域又は領域群の上にマスクを配置して、ドーパントがＱＷ１２４をドープする（例えば、チャネル層をドープする）ことを可能にしながら非選択領域又は領域群にドーパントが導入されることを阻止することによるなどの選択ドーピングによって、実行され得る。同様に、ジャンクション領域はＮ型ジャンクション領域又はＰ型ジャンクション領域とし得る。
【００１７】
図２は、層間誘電体（ＩＬＤ）を形成し且つ該ＩＬＤを貫通してチャネル材料に達するコンタクト開口を形成した後の図１の基板を模式的に示している。図２は、表面１２５、層２３２、誘電体２４４及び電極１９０の上に、あるいはそれらに接触して形成されたＩＬＤ１５２、１１２、１１４及び１５４を含む装置２００を示している。ＩＬＤ１１２及び１１４は、ゲート電極１９０、ゲート誘電体１４４及びバリア２３２の表面、並びにチャネル２３４の表面１２５に形成されたＩＬＤ材料からなる、スペーサ１１２及びスペーサ１１４として機能し得る。ＩＬＤ１５２及び１５４もチャネル２３４の表面１２５に形成されている。スペーサ１１２及び１１４、並びにＩＬＤ１５２及び１５４は、例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、及び／又は様々なその他適切な半導体デバイススペーサ材料など、技術的に知られた誘電体材料とし得る。
【００１８】
図２はまた、チャネル層２３４内に形成された側壁面２２３及び２２０とチャネル層２３４内に形成された底面２２２（例えば、厚さＴ２内の何処かにあるチャネル材料の表面）とを含むコンタクト開口２７０を示している。同様に、コンタクト開口２８０は、チャネル層２３４内に形成された側壁面２１０及び２１３とチャネル層２３４内に形成された底面２１２とを含んでいる。
【００１９】
実施形態によれば、コンタクト開口２７０及び２８０は、ゲート電極１９０に隣接するジャンクション領域に形成され得る。例えば、層２３４上に形成されたＩＬＤ層を貫通するようにエッチングすることによって、ゲート電極１９０に隣接するジャンクションが形成され、且つ層２３４の或る厚さをエッチングしてコンタクト開口又はジャンクション領域のリセスが形成され得る。その後、ジャンクション領域内にジャンクション材料が形成あるいは堆積され得る。
【００２０】
例えば、図１の誘電体１４４及びバリア層１３２は、図２の誘電体２４４及びバリア層２３２を形成するようにエッチングされ得る。このとき、図２に示すように、電極１９０及び誘電体２４４は幅Ｗ１を有し、バリア層２３２は幅Ｗ２を有する。そして、ゲート電極、ゲート誘電体、バリア層（例えば、表面１７０の残存部を含む）の（例えば、露出された側壁及び／又は頂面の）残存面とチャネル層の表面１２５とを覆うように、ＩＬＤの層（例えば、ブランケット（全面）層又は選択的な層；エッチング前については図示せず）が形成され得る。ＩＬＤは、頂部バリア層の一部に隣接し、頂部バリア層の該一部上に形成されたゲート誘電体に隣接し、且つゲート誘電体上に形成されたゲート電極に隣接するものとして説明され得る。
【００２１】
次に、例えばＩＬＤ部分１５２、１１２、１１４及び１５４を形成するようにＩＬＤの一部及びチャネル層の一部を除去することなどによって、ＩＬＤを貫通してチャネル層２３４内に達する開口（例えば、コンタクト開口）が形成され得る。一部の例において、ＩＬＤ内に開口を形成するのに先立って、ＩＬＤ及び／又は電極１９０の頂面にエッチングマスクが形成され得る。ＩＬＤの頂面のうちのエッチングすべき部分を露出させるようにマスクの一部が除去され得る。ＩＬＤ材料及びチャネル材料は、マスクが除去された部分で開口を介してエッチングすることによって除去され得る。ＩＬＤ層を貫通してチャネル層内に達するが、チャネル層を貫通しないコンタクト開口２７０及び２８０形成されるように、ＩＬＤ及びチャネル層の第１及び第２の部分が除去され得る。故に、この除去は、チャネル層の第１厚さを除去することを含むが、チャネル層の残りの厚さは除去しない。
【００２２】
例えば、パターニングの２つの処理プロセスが用いられる。第１の処理にて、フォトレジストを用いて、除去すべきハードマスクの領域が画成される（例えば、図２の装置２００上のハードマスク層が画成される）。そして、ハードマスクのそれらの領域がエッチング除去される。このエッチングの後、フォトレジストが除去され、ジャンクション２７０及び２８０を形成するようにリセスエッチングが実行される（例えば、残存したハードマスクによって覆われていない、例えば表面１２５などの、ＩＬＤ及びチャネル層２３４の露出された不所望部分をエッチング除去する）。エッチングストッパ、誘電体材料、フォトレジスト、又はマスキング・エッチング処理に好適なその他の材料（例えば、ネガフォトレジストマスク、ポジフォトレジストマスク、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、又は窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４））を用いるフォトリソグラフィパターニングはまた、ここで説明するようなジャンクション領域２７０及び２８０を形成するためのソース・ドレインリセスエッチング中に保護すべき領域を画成するためにも使用され得る。
【００２３】
実施形態によれば、上記第１及び第２の部分を除去することは、異方性ドライエッチングを用いて、各々がチャネル層２３４の厚さＴ２の或る厚さを貫通して延在するが厚さＴ２を完全には貫通しないコンタクト開口２７０及び２８０を形成することを含む。例えば、ジャンクション領域２７０及び２８０は、塩素（Ｃｌ２）、塩酸（ＨＣｌ）、水素（Ｈ２）及び／又は窒素（Ｎ２）を含む混合物を含有し得るエッチャントガスを用いて除去すなわちエッチングすることによって形成され得る。認識されるように、量子井戸チャネル材料を異方性ドライエッチングすることに好適なその他のドライエッチャントも使用され得る。
【００２４】
この除去は、第１のジャンクション領域（例えば、開口２７０）内のチャネル層の第１の側壁２２０及びチャネル層の第１の底面２２２を形成し、且つ第２のジャンクション領域（例えば、開口２８０）内のチャネル層の第２の側壁２１０及びチャネル層の第２の底面２１２を形成し得る。
【００２５】
ゲート誘電体１４４は、比較的高い誘電率（例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の誘電率以上の誘電率）を有する材料、又は比較的低い誘電率を有する材料で形成されることができ、また、量子井戸上のゲート誘電体に好適な技術的に知られた様々な材料を含み得る。ゲート誘電体１４４は、例えばＣＶＤ、原子層成長（ＡＬＤ）、ブランケット堆積などの堆積法、及び／又はその他の適切な成長、堆積若しくは形成プロセスによって形成され得る。ゲート誘電体１４４はＭＯＳデバイスに適切なＰ型仕事関数又はＮ型仕事関数を有し得る。
【００２６】
ゲート電極１９０は、ゲート誘電体１４４を形成することに関して説明した様々なプロセスによって形成され得る。さらに、ゲート電極１９０は、例えばシリコン、ポリシリコン、結晶シリコン、及び／又はその他様々な適切なゲート電極材料など、様々な半導体材料又は導電体材料で形成され得る。また、ゲート電極１９０は、ｐ型ゲート電極を形成するように、あるいはｎ型ゲート電極を形成するように、形成中又は形成後にドープされ得る。一部の例において、ゲート電極１９０は、ＴａＮ／ＨｆＳｉＯｘ（酸化物）、又は量子井戸に好適な技術的に知られた別のゲート電極材料で形成され得る。
【００２７】
図３は、チャネル材料内に更なる開口を形成した後の図２の基板を示している。図３は、チャネル層３０６内に形成された側面３２３及び３２０と、バッファ層１３６の表面３３４に形成された底面３２２（例えば、底部バッファ層の頂面）とを有するコンタクト開口３７０を含む装置３００を示している。同様に、コンタクト開口３８０は、チャネル層３０６内に形成された側面３１０及び３１３と、バッファ層１３６の表面３３４に形成された底面３１２とを含んでいる。表面３３４は、バッファ１３６の頂面及び／又は露出されたバッファ材料表面として記述され得る。開口３７０はチャネル層（例えば、層１３４又は２３４）の部分３０３をチャネル３３４から分離している。同様に、開口３８０はチャネル層の部分３０６をチャネル３３４から分離している。
【００２８】
開口３７０及び３８０は、開口２７０及び２８０を頂部バリア層内で拡張することなくチャネル層内で拡張することによって形成されたコンタクト開口とし得る。開口３７０及び３８０は、（例えば、液体を用いた）選択的な等方性ウェットエッチングを用いて、チャネル層２３４を完全に貫通するように開口２７０及び２８０を拡張し、量子井戸の底部バッファ層１３６を露出させることによって形成され得る。この拡張は、チャネル層２３４の残りの厚さを除去し、ＩＬＤ内での開口２７０及び２８０の幅より広い幅まで、チャネル層内で開口２７０及び２８０を拡幅することを含み得る。
【００２９】
このウェットエッチングに使用されるエッチャントは、ＩＬＤ材料又は層１３６の底部バッファ材料（又は、ゲート電極材料）をエッチングせずに層２３４のチャネル材料をエッチングするように選択的なものとし得る。実施形態によれば、この拡張は、各々がチャネル層２３４の厚さＴ２にわたって完全に延在するコンタクト開口３７０及び３８０を形成する。例えば、ジャンクション領域３７０及び／又は３８０は、クエン酸、過酸化物、ＨＣｌ及びリン酸を含む混合物を含有し得るエッチャント液を用いて除去すなわちエッチングすることによって形成され得る。認識されるように、量子井戸チャネル材料を選択的に等方性ウェットエッチングするのに好適なその他のウェットエッチャントも使用され得る。
【００３０】
このウェットエッチングにおいてＩＬＤ又はゲート電極の表面を保護するために、エッチングマスクが使用され得る。このエッチングマスクは、開口２７０及び２８０を形成する時に用いたのと同一のマスクとしてもよいし、（例えば、ウェットエッチャントを止める）異なるマスクとしてもよい。
【００３１】
開口３７０を形成するための拡張は、第１のジャンクション領域（例えば、開口３７０）内のチャネル層の第１の側壁３２０と第１の底面３２２とを形成し、且つ第２のジャンクション領域（例えば、開口３８０）内のチャネル層の第２の側壁３１０と第２の底面３１２とを形成し得る。ジャンクション領域３７０及び３８０は、“ソース・ドレイン領域”又は“拡散領域”とも称され得る。また、ジャンクション領域３７０及び３８０内に適切な材料が形成、堆積あるいは成長されるとき、得られる材料は“ジャンクション”、“ソース”、“ドレイン”、又は“拡散領域”とも称され得る。
【００３２】
その他の実施形態も意図される。例えば、一部の実施形態において、バリア層１３２の一部が、コンタクト開口２７０及び２８０を形成するように除去される上記第１及び第２の部分内に存在してもよい。このとき、上記ドライエッチャントは、ＩＬＤ及びチャネル層とともに、上記第１及び第２の部分でバリア層１３２をエッチングして、コンタクト開口２７０及び２８０を形成し得る（そして、上記ウェットエッチャントは、ドライエッチャントによって作り出された開口を介してエッチングし得る）。一部の実施形態において、ＩＬＤは、コンタクト開口２７０及び２８０を形成するように除去される上記第１及び第２の部分内に存在しなくてもよい。このとき、上記ドライエッチャントは、第１及び第２の部分でＩＬＤをエッチングせずにチャネル層をエッチングして、コンタクト開口２７０及び２８０を形成し得る。一部の例において、バリア層１３２及びＩＬＤの何れもが、コンタクト開口２７０及び２８０を形成するように除去される上記第１及び第２の部分内に存在しなくてもよい。この場合、上記ドライエッチャントは、コンタクト開口２７０及び２８０を形成するために、第１及び第２の部分でチャネル層のみをエッチングすればよい。
【００３３】
図４は、底部バッファ層上及びチャネル材料内の開口内にサリサイド材料を形成した後の図３の基板を示している。図４は、コンタクト開口４７０を形成するようにコンタクト開口３７０内に形成されたジャンクション材料４７６を含む装置４００を示している（例えば、開口３７０はこのときジャンクション材料４７６を含む）。同様に、図４は、コンタクト開口４８０を形成するようにコンタクト開口３８０内に形成されたジャンクション材料４８６を示している。ジャンクション材料４７６はコンタクト開口４７０の底面（例えば、ジャンクション材料４７６の頂面）を形成している。同様に、ジャンクション材料４８６はコンタクト開口４８０の底面（例えば、ジャンクション材料４８６の頂面）を形成している。
【００３４】
例えばニッケル、コバルト、チタン又はエルビウムなどのジャンクション材料の層を開口３７０及び３８０内に堆積することで、ジャンクション材料４７６及び４８６が形成され得る。ジャンクション材料４７６及び４８６を形成するために、原子層成長（ＡＬＤ）又は化学気相成長（ＣＶＤ）によって形成される、コンフォーマル（共形）な、選択的な、且つ／或いは傾斜された（graded）材料の層が堆積され得る。ジャンクション材料４７６及び４８６は、拡張されたコンタクト開口の底面３２２及び３１２とチャネル材料の側壁３２０及び３１０との上に形成され得る。しかしながら、ジャンクション材料４７６及び４８６は、頂部バリア層２３２のバリア材料やＩＬＤ材料の上には形成されない。ジャンクション材料４７６及び４８６は、原子層成長（ＡＬＤ）、物理気相成長（ＰＶＤ）、又は（例えば、金属材料を堆積するための）その他の既知のプロセスを用いて形成されてもよい。
【００３５】
ジャンクション材料４７６及び４８６は、例えば金、銀、白金、銅、ニッケル、コバルト、チタン又はエルビウムなどの単一の金属であってもよく、そのような単一の金属を含んでいてもよい。一部の例において、ジャンクション材料４７６及び４８６は、２つ以上の金属又は（ここで列挙した金属の）合金であってもよく、２つ以上の金属又は合金を含んでいてもよい。認識されるように、量子井戸チャネル材料と十分に異なる格子を有するのに好適な技術的に知られたその他のジャンクション材料（例えば、図６に関して後述するように、一般的なシリコンｐ−ＭＯＳチャネル材料の移動度と比較してチャネル移動度を少なくとも２倍にするための歪み閾値を満たす）も使用され得る。
【００３６】
図５は、サリサイド及びチャネル材料を熱処理した後の図４の基板を示している。図５は、材料５９３及び５８３に隣接し且つ該材料に接触するチャネル５３４を有するＱＷ５２４を含む装置５００を示している。図５はまた、ジャンクション材料４７６を熱処理した後のコンタクト開口５７０の底面（例えば、ジャンクション材料５７６の頂面）を形成するジャンクション材料５７６を示している。同様に、図５は、ジャンクション材料４８６を熱処理した後のコンタクト開口５８０の底面（例えば、ジャンクション材料５８６の頂面）を形成するジャンクション材料５８６を示している。
【００３７】
材料５７６を形成する材料４７６の熱処理は、材料４７６の一部が、部分３０３の材料の部分内に拡散して該材料部分と合金を形成し、それにより合金５７３を形成すること、及び層３３４のチャネル材料の部分内に拡散して該チャネル材料部分と合金を形成し、それにより合金５９３を形成することをもたらす。熱処理中及びその後、チャネル層３３４の一部はチャネル層材料のチャネル５３４として残存し、材料３０３の一部は部分５０３として残存する。同様に、材料５８６を形成する材料４８６の熱処理も、材料４８６の一部が、部分３０６の材料の部分内に拡散して該材料部分と合金を形成し、それにより合金５８１を形成すること、及び層３３４のチャネル材料の部分内に拡散して該チャネル材料部分と合金を形成し、それにより合金５８３を形成することをもたらす。熱処理中及びその後、チャネル層３３４の一部はチャネル層材料のチャネル５３４として残存し、材料３０６の一部は部分５０６として残存する。
【００３８】
一部の実施形態において、材料５７６及び５８６は、チャネル３３４のチャネル材料とは異なる格子間隔を有する。故に、合金５９３及び５８３も、チャネル５３４の格子間隔とは異なる格子間隔を有することになる。材料５７６及び５８６の材料（例えば、上述のような金属）及び層５３４のチャネル材料の材料は、チャネル材料の格子間隔と比較して合金５９３及び合金５８３との間で格子間隔の閾差（threshold difference）を確保するように選択あるいは事前決定され得る。格子間隔の閾差は、合金５９３及び５８３の各々がチャネル材料とは十分に異なる体積を有し、各々がチャネル５３４に一軸性歪みを生じさせ、ここで説明するように（例えば、図６参照）、（この一軸性歪みがない場合と比較して）チャネル移動度を増大（あるいは向上）し且つＲｅｘｔを低減することを生じさせるのに十分なものとすることができる。この歪みは、合金５９３及び５８３を形成するように材料４７６及び４８６内に拡散する層３３４のチャネル材料の体積より大きい、あるいは小さい体積を合金５９３及び合金５８３が有するようにさせる閾差によって引き起こされ得る。また、チャネル３３４のチャネル材料内に拡散するジャンクション材料の量が多いほど、合金部分５９３及び５８３がチャネル５３４内に誘起する歪みの量が大きくなる。
【００３９】
ジャンクション材料４７６を熱処理することは、材料４８６の熱処理と同時に、あるいは材料４８６の熱処理と同じ熱処理にて行われ得る。ジャンクション材料４７６及び４８６の熱処理は、材料４７６及び４８６にチャネル材料との界面（例えば、接合部又は境界）でチャネル材料と十分な体積の合金を形成させるのに十分な温度で、且つチャネル５３４内の一軸性歪みに（該一軸性歪みがない場合と比較して）チャネル移動度を増大（あるいは向上）させ且つＲｅｘｔを低減させるように、材料４７６及び４８６に加熱、アニール、及び／又はフラッシュアニールを施すこととし得る。ジャンクション材料４７６及び４８６を熱処理することは、頂部バリア層、底部バッファ層、チャネル層及び金属材料の間に合金材料を形成するように界面をアニールすることを含み得る。
【００４０】
一部の実施形態において、材料５７６及び５８６は、Ｎ型チャネル層５３４内にキャリアとして正孔を有するｐ−ＭＯＳデバイスのチャネル移動度を高めるのに十分な、チャネル５３４のチャネル材料より大きい格子間隔を有する。故に、合金５９３及び合金５８３も、体積の矢印５７４及び５８４で示すように、層３３４（及び５３４）の材料の格子間隔・体積より大きい格子間隔・体積を有することになり、歪みの矢印５９２及び５９４で示すように、チャネル５３４内に圧縮性の一軸性歪みを生じさせる。部分５９３及び５８３はチャネル５３４に隣接し、コンタクトし、且つ／或いは接触しているので、部分５９３及び５８３の各々は、主として自身から遠ざけるようにチャネル材料を押し、ひいては、自身から遠ざける向きにチャネル内に一軸性歪みを誘起あるいは発生させるものとして説明され得る。また、歪み５９２と５９４との組み合わせは、チャネル５３４のチャネル材料の格子間隔と異なる格子間隔を有するジャンクション材料部分５９３及び５８３によって引き起こされて、部分５９３（例えば、部分５９３を含むジャンクション領域５７６）と部分５８３（例えば、部分５８３を含むジャンクション領域５８６）との間のチャネル５３４に一軸性歪みを生じさせる、チャネル層内の一軸性歪みとして説明され得る。
【００４１】
一部の実施形態において、材料５７６及び５８６が、例えばＰ型チャネル層５３４内にキャリアとして電子を有するｎ−ＭＯＳデバイスなどにおいて、チャネル３３４などのチャネル材料より小さい格子間隔を有することも意図される。故に、合金５９３及び合金５８３も層３３４（及び５３４）の材料の格子間隔・体積より小さい格子間隔・体積を有することになり、歪みの矢印５９２及び５９４で示すのとは逆向きに、チャネル５３４内に引っ張り一軸性歪みを生じさせる。
【００４２】
一軸性歪みに加えて、層２３２のバリア材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔と異なることに起因して、矢印５９２及び５９４で示したのと同じ向き（そして、図５に示した断面に出入りする向き）に、第１の二軸性歪みがチャネル５３４内に引き起こされ、あるいは存在してもよい。同様の第２の二軸性歪みが、層１３６のバッファ材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔と異なることに起因して、チャネル５３４内に引き起こされ、あるいは存在してもよい。例えば、層２３２のバリア材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔より大きい、あるいは小さいこと、及び／又は層１３６のバッファ材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔より大きい、あるいは小さいことに起因して、それぞれ、二軸性の圧縮歪み又は引っ張り歪みがチャネル５３４内に存在していてもよい。
【００４３】
一部の実施形態において、チャネル材料はゲルマニウム（Ｇｅ）又はシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）であるか、それを含むかであり、頂部バリア層及び底部バッファ層はシリコン（Ｓｉ）であるか、それを含むかであり、材料４７６及び４８６は、原子層成長（ＡＬＤ）又は物理気相成長（ＰＶＤ）を用いて堆積されたニッケル（Ｎｉ）であるか、それを含むかである。故に、頂部バリア層及び底部バッファ層のシリコンは、チャネル移動度を高め且つＲｅｘｔを低減する二軸性圧縮歪みをチャネルのＧｅ材料内に生じさせるのに十分な、チャネルのＧｅ材料より小さい格子間隔及び小さい体積を有する。さらに、熱処理後、領域５９３及び５８３は、ニッケルゲルマニウム（ＮｉＧｅ）又はニッケルシリコンゲルマニウム（ＮｉＳｉＧｅ）であるか、それを含むかであり、これは、チャネルのＧｅ材料内に一軸性歪みを生じさせるのに十分な、チャネルのＧｅ材料より大きい格子間隔及び体積を有する。一軸性歪みは、二軸性歪みに加えられ、チャネル移動度を更に高め、且つＲｅｘｔを更に低減する。認識されるように、Ｇｅ又はＳｉＧｅの量子井戸チャネルに二軸性圧縮歪みを生じさせるのに十分なその他の好適材料も、チャネル材料、頂部バリア材料及び／又は底部バッファ材料に使用され得る。
【００４４】
図６は、二軸性圧縮歪みと付加的な一軸性圧縮歪みとを有する量子井戸のシミュレーション結果を示すグラフである。図６は、プロット６０４に、一般的なシリコンｐ−ｍｏｓ移動度デバイスに関する実効的な正孔移動度と反転電荷密度との関係を示している。図６はまた、プロット６０６に、本発明の一部の実施形態に従った歪みゲルマニウムチャネルに関する正孔移動度と電荷密度との関係を示している。例えば、プロット６０６は、５ｎｍ厚の頂部及び底部バリアの歪みシリコン間に５ｎｍ厚の二軸性歪み且つ一軸性歪みゲルマニウムを備えた量子井戸を有するデバイス６０８に関して測定された実験結果をプロットすることによって、上述の一軸性歪みチャネルの利益を示している。底部バッファの下の基板は、ＬＰＣＶＤ二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の層が上に形成されシリコンの搬送ウェハの層を含む基板１２０とすることができ、このＬＰＣＶＤ二酸化シリコン層の上に底部バッファ層が形成される。図６にて見て取れるように、二軸性歪みに加えて一軸性歪みを含めることは、全体的にシリコンの場合と比較して、正孔移動度をおよそ９倍に高めている。
【００４５】
装置５００は、その後、ｐ型ジャンクション材料又はｎ型ジャンクション材料を形成するために、ジャンクション材料５７６（例えば、ドーピング部分５９３を含み得る）及びジャンクション材料５８６（例えば、ドーピング部分５８３を含み得る）の材料をその形成中又は形成後にドープするように処理され得る。装置５００はまた、その後、ジャンクション材料５７６及び５８６へのコンタクトを形成するように処理され得る。例えば、装置５００は、図１１に示すようなＣＭＯＳデバイスの部分となるように処理され得る。
【００４６】
図１−６に関して上述した一部の実施形態は、Ｓｉ−Ｇｅベースのヘテロ構造量子井戸ＭＯＳＦＥＴに一軸性プロセス誘起歪みを与え得る。Ｓｉ上にエピタキシャル成長されたＧｅ（又はＳｉＧｅ）ベースのチャネルでは、Ｇｅ（又はＳｉＧｅ）チャネルのもともと高い移動度によって高い移動度が実現されることが観測される。シミュレーション（及び実験データ）が示すことには、これらのＱＷＦＥＴの移動度は、二軸性歪み（通常、Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｉヘテロ構造スタック（例えば、図６参照）のエピヘテロ構造層内での格子不整合に付随する）の上に一軸応力を併せることによって高められることが可能である。ここで説明した実施形態において、Ｓｉ−Ｇｅ ＱＷＦＥＴのソース／ドレイン領域は、ＱＷチャネルに有意な（一軸）応力を与えるように調整／再設計（例えば、図１−６参照）され得る。これらのＳｉ−ＧｅベースのＱＷＦＥＴにおける歪みを用いた改善は、Ｓｉの場合と同様であり、故に、（二軸性歪みに加えて）一軸性歪みを有するＳｉ−ＧｅベースのＱＷＦＥＴを用いることによって（例えば、図６参照）、歪みＳｉを上回る移動度の向上が提供される。この歪み印加技術はまた、ジャンクション材料（例えば、金属）が埋込チャネルの非常に近くに移動されるため、非常に低い外部抵抗をもたらす。
【００４７】
図１−６に関して上述した一部の実施形態は、（１）歪みチャネルを有するＧｅチャネル量子井戸ＭＯＤＦＥＴ、（２）シリサイドコンタクトによる一軸性圧縮歪みをチャネルに有する量子井戸トランジスタ、（３）ＳｉＧｅバッファ技術による二軸性圧縮歪みをチャネルに有する量子井戸トランジスタ、（４）一軸性歪み及び二軸性歪みの双方が付加される量子井戸トランジスタ、及び（５）外部抵抗を改善するＧｅのＱＷへのシリサイド化ソース／ドレインコンタクトを含み得る。これらの実施形態からもたらされ得る利益は：
Ｓｉ−Ｇｅベースのヘテロ構造量子井戸ＭＯＳＦＥＴにおいて高レベルの一軸応力を含み、一軸応力が移動度を少なくとも２倍に高めること；
金属ソース／ドレインがチャネルに近接しており、且つ半導体チャネルに対するソース／ドレインのショットキーバリア高さを制御（低減）するためにドーパント／不純物を集積（パイルアップ）させるように合金化シリサイド／ゲルマナイドプロセスを設計することができるため、Ｓｉ−Ｇｅ ＱＷＦＥＴにおいて極めて低い外部抵抗を含むこと；
より高いレベルの（プロセス誘起）歪みをチャネルに組み込むようにチャネルに二軸性歪み及び一軸性歪みを重畳あるいは付加することによって、高度にスケーリングされた（例えば、より短いチャネルの）デバイスで、Ｓｉと同様の短チャネル効果を維持することを可能にしながら、本質的に一層高いチャネル移動度を含むこと；
を含む。
【００４８】
一部のトランジスタは量子井戸にＩＩＩ−Ｖ族材料を使用し得る。例えば、典型的にＩＩＩ−Ｖ族系の、エピタキシャル成長された半導体ヘテロ構造内に形成される量子井戸トランジスタデバイスは、低い有効質量と変調デルタドーピングによる低減された不純物散乱とによって、トランジスタチャネルに非常に高いキャリア移動度を提供する。これらのデバイスは、非常に高い駆動電流性能を提供し、将来の低電力、高速ロジック用途に有望であると思われる。
【００４９】
実施形態によれば、トランジスタの量子井戸（ＱＷ）チャネル領域を局所的に歪ませることは、量子井戸の頂部バリア層及び底部バッファ層によってチャネル層内に発生される二軸性歪みに加えて、ソース／ドレインのコンフォーマル再成長によってＭＯＳトランジスタのＱＷチャネル領域に一軸性歪みを与えることによって達成され得る。例えば、図７−１０に関連して説明する一部の実施形態は、量子井戸の頂部バリア層及び底部バッファ層によってチャネル層内に発生される二軸性歪みに加えて、ＩＩＩ−Ｖ族材料のＱＷチャネル領域に一軸性歪みを与え得る。
【００５０】
図７は、量子井戸を有する基板の一部を模式的に示す断面図である。図７は、基板７２０上に形成された、あるいは基板７２０に接触する量子井戸（ＱＷ）７５４を含む装置７００を示している。ＱＷ７５４は、厚さＴ１１を有するバリア材料であり、あるいはそのようなバリア材料を含む頂部バリア若しくはバッファ層７３２を含んでおり、該層７３２は、チャネル層７３４上に形成され、あるいはチャネル層７３４に接触している。バッファ層７３２は頂面７７０を有し、チャネル層７３４の頂面７７５に形成され得る。チャネル層７３４は、厚さＴ１２を有するチャネル材料であり、あるいはそのようなチャネル材料を含んでおり、バッファ層７３６上に形成され、あるいはバッファ層７３６に接触している（例えば、バッファ層７３６の頂面７７７上に形成され、あるいは頂面７７７に接触している）。バッファ層７３６はバッファ材料から成り、あるいはバッファ材料を含み、厚さＴ１３を有する。バッファ層７３６は基板７２０上に形成され、あるいは基板７２０に接触している。
【００５１】
基板７２０は頂部傾斜バッファ層７２２を含むように示されており、頂部傾斜バッファ層７２２は、傾斜されたバッファ材料であり、あるいはそのようなバッファ材料を含み、バッファ層７２４上に形成され、あるいはバッファ層７２４に接触している。バッファ層７２４は、Ｓｉ基板層７２６上に形成された、あるいはＳｉ基板層７２６に接触するバッファ材料（例えば、傾斜されていない、あるいは均質なバッファ材料）であり、あるいはそのようなバッファ材料を含んでいる。層７２６は、切り取られた高抵抗率材料から成り、あるいはそのような高抵抗材料を含む。
【００５２】
実施形態によれば、基板７２０の頂部傾斜バッファ層７２２は、傾斜インジウムアルミニウム砒素（ＩｎＡｌＡｓ）であるかそれを含むかすることができ、バッファ層７２４は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）であるかそれを含むかすることができ、Ｓｉ基板層７２６は高抵抗率のシリコン（Ｓｉ）材料であるかそれを含むかすることができる。認識されるように、ＩＩＩ−Ｖ族量子井戸に関して技術的に知られているその他の基板、基板層及び／又は基板材料も基板７２０に使用され得る。一部の例において、基板７２０は、基板１２０に関して上述した基板としてもよい。
【００５３】
以上にて説明した装置７００及びその構成要素群は、（例えば、ＣＭＯＳデバイスの一部であることによって）量子井戸（ＱＷ）ｐ−ＭＯＳ又はｎ−ＭＯＳトランジスタの一部となるように、１つ以上の処理チャンバを要する半導体トランジスタ製造プロセスなどにて、更に処理されることができる。
【００５４】
認識されるように、層７３４は、層７３６の上の頂部層７３２の下、且つゲート電極（例えば、図１０の電極１０９０）に隣接して形成されるジャンクションの表面同士の間の、チャネル材料のＱＷ“チャネル”部分を形成するのに好適な様々な材料を含み得る。具体的には、ＱＷ７５４がソースとドレインとの間の量子井戸（例えば、図１０のＱＷ９５４）となるように、ＱＷ７５４に隣接してソース及びドレインが形成され得る。ソース及びドレインは各々、例えば量子井戸に隣接して或いは量子井戸を貫通して（例えば、チャネル層を貫通して）形成され且つその後にジャンクション材料で充填される開口などの、ジャンクション領域とし得る。
【００５５】
量子井戸７５４は、ＭＯＳＦＥＴデバイスにおいて、輸送に関与するキャリアに対してエネルギー領域を制限するチャネル（例えば、層７３４又はチャネル９３４）を含んでいる。ここで、制限されたエネルギー領域（例えば、チャネル）は、各々がより高いバンドギャップを有する頂部バリア層（例えば、層７３２又はチャネル９３２）と底部バッファ層（例えば、層７３６）との間に閉じ込められた、より低いバンドギャップを有する領域である。
【００５６】
実施形態によれば、バッファ層７３２は、インジウム燐（ＩｎＰ）であるかそれを含むかすることができ、チャネル層７３４は、インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）であるかそれを含むかすることができ、バッファ層７３６はインジウムアルミニウム砒素（ＩｎＡｌＡｓ）であるかそれを含むかすることができる。認識されるように、ＩＩＩ−Ｖ族材料の量子井戸に二軸性歪みを生じさせるのに十分なその他の好適材料も、チャネル材料、頂部バリア材料、及び／又は底部バッファ材料に使用され得る。
【００５７】
ＱＷ７５４は、例えばＱＷ１２４をドーピングすることに関して上述したように、ＱＷ７５４の形成中又は形成後にＱＷ７５４をドーピングすることによって形成された、電気的に負の電荷を有するＮ型ウェルとし得る。ＱＷ７５４はＮ型になるようにドープされてもよいし、Ｐ型にされてもよい。同様に、ジャンクション領域はＮ型ジャンクション領域又はＰ型ジャンクション領域とし得る。
【００５８】
図８は、頂部バリア層及びチャネル層を貫通するソース・ドレイン開口を形成した後の図７の基板を模式的に示している。図８は、チャネル層８３４内に形成された側面８１２とコンタクト開口底面（例えば、バッファ層７３６の頂面７７７）とを含んだコンタクト開口８７０を含む装置８００を示している。同様に、コンタクト開口８８０は、チャネル層８３４内に形成された側面８１０とコンタクト開口底面（例えば、バッファ層７３６の頂面７７７）とを含んでいる。
【００５９】
実施形態によれば、コンタクト開口８７０及び８８０は、トランジスタのゲート電極又はＱＷチャネルの位置に隣接するジャンクション領域を形成するように形成され得る。例えば、頂部ＱＷバリア層７３２を貫通するようにエッチングすることによってジャンクションが形成され、且つ層７３４を貫通するようにエッチングすることによってコンタクト開口又はジャンクション領域のリセスが形成され得る。その後、ジャンクション領域のリセス内にジャンクション材料が形成あるいは堆積され得る。ジャンクション領域８７０及び８８０は、“ソース・ドレイン領域”又は“拡散領域”とも称され得る。また、ジャンクション領域８７０及び８８０内に適切な材料が形成、堆積あるいは成長されるとき、得られる材料は“ジャンクション”、“ソース”、“ドレイン”、又は“拡散領域”とも称され得る。
【００６０】
例えば、開口（例えば、コンタクト開口）は、量子井戸の底部バッファ層７３６を露出させるように（例えば、頂面７７７を露出させるように）層７３２及び層７３４の一部を除去することなどによって、層７３２及び層７３４を貫通して形成され得る。層７３２及び層７３４を貫通するように開口を形成すること（例えば、除去すること）は、バリア層８３２及びチャネル層８３４を形成し得る。開口を形成すること（例えば、除去すること）はまた、第１のジャンクション領域（例えば、開口８７０）内のチャネル層８３４の第１の側壁８１２及び底部バッファ層７３６の第１の底面７７７と、第２のジャンクション領域（例えば、開口８８０）内のチャネル層の第２の側壁８１０及び底部バッファ層７３６の第２の底面７７７とを形成し得る。
【００６１】
一部の例において、開口を形成するのに先立って頂面７７０にエッチングマスクが形成され得る。頂面７７０のうちのエッチングすべき部分を露出させるようにマスクの一部が除去され得る。層７３２及び７３４の一部が、マスクが除去された部分で開口を介してエッチングすることによって除去され得る。層７３４を貫通して頂面７７７を露出させるコンタクト開口８７０及び８８０を形成するように、層７３２及び７３４の第１及び第２の部分が除去され得る。
【００６２】
例えば、図２の装置２００上のハードマスク層に関して上述したように、パターニングの２つの処理プロセスが用いられ得る。一部の例において、エッチングマスクは、頂面７７０を露出される開口を形成するようにドライエッチングされる例えばＨｆＯ２Ａｌ２又はＨｆＯ２Ａｌ３などの高誘電率（ｈｉｇｈ−ｋ）誘電体とし得る。認識されるように、ここで説明したようにジャンクション領域８７０及び８８０を形成するべくソース・ドレインのリセスをエッチングしながら保護すべき領域を画成するために、その他のマスク又はプロセスが用いられてもよい。
【００６３】
実施形態によれば、上記第１及び第２の部分を除去することは、（例えば、液体を用いる）ウェットエッチングプロセスを用いて、各々がチャネル層７３４の厚さＴ２全体にわたって延在するコンタクト開口８７０及び８８０を形成することを含む。このウェットエッチングプロセスは等方性又は異方性とし得る。
【００６４】
例えば、層７３２を貫通するように選択エッチングし、その後、層７３４を貫通するように選択エッチングするため、２つのウェットエッチングプロセスが使用され得る。第１のウェットエッチャントは、層７３２の材料はエッチングするが層７３４の材料（又は、表面７７０上のエッチングストッパ）はエッチングしない選択的なものとし得る。また、第２のウェットエッチャントは、層７３４の材料はエッチングするが層７３２の材料（又は、表面７７０上のエッチングストッパ）はエッチングしない選択的なものとし得る。一部の例において、第２のウェットエッチャントは、層７３２の材料及び層７３４の材料をエッチングする（が、表面７７０上のエッチングストッパはエッチングしない）選択的なものとし得る。
【００６５】
例えば、ジャンクション領域８７０及び／又は８８０は、クエン酸、過酸化物、ＨＣｌ及びリン酸を含む混合物を含有し得るエッチャント液を用いて除去すなわちエッチングすることによって形成され得る。例えば、ＨＣｌとＨ２Ｏとの混合物は、ＩｎＰのみをエッチングし、ＩｎＧａＡｓ材料に対しては選択的である（例えば、エッチングしない）。一方で、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）とＨ２Ｏとの混合物は、ＩｎＧａＡｓ及びＩｎＡｌＡｓをエッチングするが、ＩｎＰ材料に対しては選択的である（例えば、エッチングしない）。認識されるように、層７３２の材料、次いで層７３４の材料を選択的にウェットエッチングするのに好適なその他のウェットエッチャントも使用され得る。
【００６６】
図９は、ソース・ドレイン開口内に低温でコンフォーマルに再成長され且つチャネルに一軸性歪みを生じさせるようにチャネルより大きい格子定数を有する傾斜チャネル材料を形成した後の図８の基板を示している。図９は、コンタクト開口８７０内に形成されたジャンクション材料９７０と、コンタクト開口８８０内に形成されたジャンクション材料９８０とを含む装置９００を示している。ジャンクション材料９７０及び９８０は、それぞれ、頂面９７２及び９８２を有している。図９は、チャネル９３４が材料９７０及び９８０に隣接あるいは接触したＱＷ９５４を含む装置９００を示している。
【００６７】
実施形態によれば、（例えば、層８３４と同じ）チャネル層７３４の材料と同じ材料であるジャンクション材料の層が、開口８７０及び８８０内に堆積あるいは成長されて、ジャンクション材料９７０及び９８０が形成され得る。ジャンクション材料９７０及び９８０を形成するため、コンフォーマル、選択的、エピタキシャル、且つ／或いは傾斜された材料層が成長され得る。一部の例において、材料９７０及び９８０は、Ｉｎ濃度を増大させながら等量だけＧａ濃度を低減するように傾斜されて選択的にエピタキシャル成長されたＩｎＧａＡｓ材料（例えば、この材料はＩｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓである）であり、あるいはそれを含む。チャネル材料から材料９７０及び９８０をエピタキシャル成長させることは、ジャンクション材料（例えば、同じ材料であるが、Ｉｎ及びＧａの濃度が異なる）を形成するためにチャネル材料を“再成長”させることとして説明され得る。
【００６８】
ジャンクション材料９７０及び９８０は、底面７７７と、コンタクト開口内のチャネル材料側壁８１２及び８１０との上に形成され得る。ジャンクション材料９７０及び９８０は、ジャンクション領域内にチャネル材料（例えば、層８３４の材料）をエピタキシャルに再成長させることによって形成され得る。具体的には、材料９７０及び９８０は、側壁及び底面に、表面７７７から表面９７２／９８２までＩｎ濃度が増すように傾斜されたチャネル材料と同じ材料をコンフォーマルにエピタキシャル成長させることによって形成され得る。
【００６９】
ジャンクション材料９７０及び９８０は、チャネル材料の“低温”エピタキシャル再成長によって形成され得る。このような成長は、十分な有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）、化学ビームエピタキシ（ＣＢＥ）、又は原子層エピタキシ（ＡＬＥ）を含み得る。“低温”成長は、バックエンドアニール処理で使用される温度（例えば、ジャンクション及びゲートコンタクトへの相互接続を形成するために使用される温度）より低い温度での成長を表す。例えば、ジャンクション材料は、５５０℃以下の温度で形成され、アニール前において、異なる濃度のＩｎ及びＧａを有することによってチャネル材料内に一軸性歪みを発生させ得る。一部の実施形態において、この温度は４００℃より高く且つ５５０℃より低くし得る。
【００７０】
ジャンクション材料９７０及び９８０は、チャネル材料とは異なる濃度のＩｎ及びＧａを有するＩｎＧａＡｓの層を作り出すように、様々な適切なＩｎ、Ｇａ及びＡｓチャネル材料の低温エピタキシャル再成長によって形成され得る。ジャンクション材料がＩｎ濃度に関して傾斜される場合において、ジャンクション材料のうちの少なくとも或る厚さは、チャネル材料とは異なるＩｎ及びＧａの濃度を有する。
【００７１】
故に、異なるＩｎ（及びＧａ）濃度により、材料９７０及び９８０は各々、チャネル９３４の格子間隔と異なる格子間隔を有する厚さ部分を含む。これら異なるＩｎ濃度は、ジャンクション材料とチャネル材料との間に格子間隔の閾差を確保するように選定あるいは事前決定されることが可能である。格子間隔の閾差は、材料９７０及び９８０の各々がチャネル材料とは十分に異なる体積を有し、各々がチャネル９３４に一軸性歪みを生じさせ、（この一軸性歪みがない場合と比較して）チャネル移動度を増大（あるいは向上）し且つＲｅｘｔを低減することを生じさせるのに十分なものとすることができる。一部の実施形態において、これら異なるＩｎ濃度を選定あるいは事前決定して、０から３．８％の間の歪みであるように歪みを調整する（例えば０と３．８％との間の歪みである所望の歪みの１０％内に制御された歪み量を提供する）ことが可能である。
【００７２】
一部の実施形態において、材料９７０及び９８０は、Ｎ型チャネル層９３４内にキャリアとして正孔を有するｐ−ＭＯＳデバイスのチャネル移動度を高めるのに十分な一軸性圧縮歪み（歪みの矢印９９２及び９９４で示す）をチャネル９３４に生じさせる、チャネル９３４のチャネル材料より大きい格子間隔（体積の矢印９７４及び９８４で示す）を有する。材料９７０及び９８０はチャネル９３４に隣接し、コンタクトし、且つ／或いは接触しているので、それらの各々は、主として自身から遠ざけるようにチャネル材料を押し、ひいては、自身から遠ざける向きにチャネル内に一軸性歪みを誘起あるいは発生させるものとして説明され得る。また、歪み９９２と９９４との組み合わせは、チャネル９３４のチャネル材料の格子間隔と異なる格子間隔を有するジャンクション材料９７０及び９８０によって引き起こされて、材料９７０と９８０との間のチャネル９３４に一軸性歪みを生じさせる、チャネル層内の一軸性歪みとして説明され得る。
【００７３】
この歪みは、層９３４のチャネル材料の体積より大きい体積を材料９７０及び９８０の各々が有するようにさせる閾差によって発生され得る。例えば、チャネル材料が例えば７０％と１００％との間といった一定あるいは一様なＩｎ濃度を有しながら、ジャンクション材料は、表面７７７での５３％から表面９７２／９８２での１００％まで増加するＩｎ濃度を有するように傾斜され得る。一部の実施形態において、材料９７０及び９８０は、ｘが表面７７７での０．５３から表面９７２／９８２での１．０まで増加する、或る厚さの選択的にエピタキシャル成長されたＩｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓ材料を含み、チャネル材料は、ｘが０．７と０．９５との間であるＩｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓ材料とし得る。このような場合の一部の例において、チャネル材料のｘはおよそ０．７又は０．８とし得る。
【００７４】
他の実施形態において、材料９７０及び９８０は、ｎ−ＭＯＳデバイスの電子移動度を高める引っ張り歪みを生じさせるように（例えば、歪みの矢印９９２及び９９４で示すのとは逆向きに、チャネル９３４内に引っ張り一軸性歪みを生じさせるように）、チャネル９３４のチャネル材料より小さい格子間隔を有し得る。
【００７５】
一軸性歪みに加えて、層９３２のバリア材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔と異なることに起因して、矢印９９２及び９９４で示したのと同じ向き（そして、図９に示した断面に出入りする向き）に、第１の二軸性歪みがチャネル９３４内に引き起こされ、あるいは存在してもよい。同様の第２の二軸性歪みが、層７３６のバッファ材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔と異なることに起因して、チャネル９３４内に引き起こされ、あるいは存在してもよい。例えば、層９３２のバリア材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔より大きい、あるいは小さいこと、及び／又は層７３６のバッファ材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔より大きい、あるいは小さいことに起因して、それぞれ、二軸性の圧縮歪み又は引っ張り歪み（一軸性歪みと同様の歪み）がチャネル９３４内に存在していてもよい。
【００７６】
一部の実施形態において、頂部バリア層及び底部バッファ層は、移動度を高め且つＲｅｘｔを低減する二軸性圧縮歪みをチャネル材料内に生じさせるのに十分な、チャネル材料の格子間隔より小さい格子間隔、及びチャネル材料の体積より小さい体積を有する。このような実施形態において、チャネル材料は、ｘが０．７と０．９５との間である一様なＩｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓであるか、それを含むかであり、ジャンクション材料は、ｘが表面７７７での０．５３から表面９７２／９８２での１．０まで増加するエピタキシャル成長Ｉｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓ材料であるか、それを含むかであり、それにより、二軸性歪みに加えて、チャネル移動度を（例えば、二軸性歪みによるチャネル移動度の増大に加えて）更に高め且つＲｅｘｔを（例えば、二軸性歪みによるＲｅｘｔの低減に加えて）更に低減するのに十分な量だけ一軸性歪みがチャネル内に発生される。一部の実施形態において、頂部バリア層はインジウム燐（ＩｎＰ）を有し、底部バッファ層はインジウムアルミニウム砒素（ＩｎＡｌＡｓ）を有し、一軸性歪み及び二軸性歪みは圧縮歪みである。認識されるように、認識されるように、ＩＩＩ−Ｖ族量子井戸チャネルに二軸性圧縮歪みを生じさせるのに十分なその他の好適材料も、チャネル材料、頂部バリア材料及び／又は底部バッファ材料に使用され得る。
【００７７】
図１０は、先端（tip）領域、スペーサ、ソース／ドレイン材料上のソース／ドレイン金属、及びゲート電極を形成した後の図９の基板を示している。図１０は、頂面７７０上に形成されたｈｉｇｈ−ｋゲート誘電体１０４４と、ゲート誘電体１０４４上に形成されたゲート金属ゲート電極１０９０とを有する、ＱＷ９５４を含む装置１０００を示している。ソース金属（例えば、ソースコンタクト）１０７０が材料９７０の表面９７２に形成され、ドレイン金属（例えば、ドレインコンタクト）１０８０が材料９８０の表面９８２に形成されている。
【００７８】
スペーサ１００２が、ゲート構造（ゲート誘電体１０４４及びゲート金属ゲート電極１０９０）とソース／ドレイン（ソース金属１０７０及びドレイン金属１０８０）との間に形成され、ゲート構造をソース／ドレインから電気的に絶縁している。ゲート誘電体１０４４、ゲート金属１０９０、ソース金属１０７０及びドレイン金属１０８０は、ここで説明したＩＩＩ−Ｖ族ＱＷに関するそれらの機能を果たすのに十分なプロセスによって形成され、且つそれらの機能を果たすのに十分な材料を含み得る。一部の例において、ゲート誘電体１０４４、ゲート金属１０９０、ソース金属１０７０及びドレイン金属１０８０は、ゲート誘電体２４４、ゲート電極１９０、材料４７６及び材料４８６に関して説明したようなプロセスによって形成され、且つ同じく説明したような材料を含み得る。
【００７９】
以上にて説明した装置１０００及びその構成要素群は、（例えば、ＣＭＯＳデバイスの一部であることによって）量子井戸（ＱＷ）ｐ−ＭＯＳ又はｎ−ＭＯＳトランジスタの一部となるように、１つ以上の処理チャンバを要する半導体トランジスタ製造プロセスなどにて、更に処理されることができる。装置１０００はその後、必要に応じてｐ型材料又はｎ型材料を形成するように、ジャンクション材料、チャネル材料、ゲート材料をドープするために処理され得る。例えば、装置１０００は、図１１に示すようなＣＭＯＳデバイスの部分となるように処理され得る。図７−９に関して説明した処理に先立ってゲート構造を形成することも意図される。例えば、図７において、図７のＩＩＩ−Ｖ族ＱＷ構造に、図１のゲート構造に相当するゲート構造を含めることなどが意図される。
【００８０】
故に、図７−９に関して説明した実施形態は、高濃度ドープされた、より大きい格子定数の傾斜（ｎ＋＋）Ｉｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓソース／ドレイン材料上での不純物のイオン注入とそれに続く不純物活性化アニールとによって製造される隆起型（raised）金属ソース／ドレインコンタクトを、コンフォーマル再成長による傾斜（ｎ＋＋）Ｉｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓソース／ドレイン歪み設計ＩＩＩ−Ｖ量子井戸ベースのＭＯＳＦＥＴデバイス上の金属コンタクトで置き換えるように使用されてもよい。イオン注入及びそれに続くアニールは、ドーパントの高温活性化アニールとイオン注入ダメージとに起因して三元ＩＩＩ−Ｖ族材料（例えば、Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ）内に組成変化をもたらすが、図７−９に関して説明した実施形態はそれを回避し得る。また、ソース・ドレイン領域における不十分なドーパント活性化は、より高いＲｅｘｔをもたらし、それがイオン注入及びその後のアニールを施したデバイスのデバイス性能に影響を及ぼすが、図７−９に関して説明した実施形態はそれを回避し得る。また、図７−９に関して説明した実施形態では、ソース／ドレイン領域への、より大きい格子定数の傾斜ＨＩＶ材料のコンフォーマル再成長によって、チャネルのＩＩＩ−Ｖ族材料への歪みが増大される。
【００８１】
さらに、ＳｉＧｅソース／ドレインと比較して、図７−９に関して説明した、より大きい格子定数の傾斜Ｉｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓ（例えば、ｘ＝０．５３〜１）又は一定組成のソース／ドレインの低温コンフォーマル成長の実施形態は、ＳｉＧｅソース／ドレインの場合には不可能な０〜３．８％に調整された一軸性歪みをチャネル材料（例えば、Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ）に与える。これは、ＭＯＣＶＤ、ＣＢＥ、ＭＢＥ又はＡＬＥを用いてソース／ドレイン材料を傾斜させることによって、チャネル材料における歪みの制御の柔軟性を提供する。デバイス構造の成長中に二軸性歪みとともに一軸性歪みを実現することは、これら２つの歪みが付加されるため、チャネル移動度を更に高める。
【００８２】
また、（１）高濃度ドープされたキャップ層（例えば、ｎ＋ＩｎＧａＡｓ）の頂部の金属を有する隆起型ソース／ドレインコンタクト、又は（２）ソース／ドレイン領域へのドーパントのイオン注入とそれに続くドーパント活性化及び金属コンタクト堆積とを用いたＩＩＩ−Ｖ族ＭＯＳＦＥＴと比較して、図７−１０に関して上述した実施形態は：
１．より低いＲｅｘｔ抵抗；
２．より低いソース／ドレイン抵抗；
３．ゲート長のスケーリングが可能なこと；
４．低減されたオフ状態リーク、及び最小化された寄生ジャンクションリーク；
５．ソース／ドレイン形成のために合金化あるいは非合金化金属コンタクトを作成することに低温サーマルバジェットのみを必要とすること。典型的に、処理は、オーミックコンタクトを形成するために４５０℃未満でのアニールを含み、ソース／ドレインの拡張又は深いイオン注入のプロセスが存在しないため、コンタクトを形成することに高温注入アニールが必要とされない；
６．４５０℃未満のアニールでオーミックコンタクトを形成することにより、チャネル材料内でのキャリア移動度の劣化なく、量子井戸に基づくＭＯＳＦＥＴを提供すること；
７．発展可能な製造可能性を有する製造プロセス；
８．有意に縮小されるセルフアライン構造及びソース−ドレイン間隔；
９．注入及びアニールのＭＯＳＦＥＴ製造プロセスと比較して、注入誘起ダメージが排除されること；
を含む利益をもたらし得る。
【００８３】
図７−１０に関して上述した一部の実施形態は、例えばＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓを含むＱＷとし得るが、図７−１０に関して上述した概念は、例えば、（１）様々な種類のＩＩＩ−Ｖ族材料を含むもの、（２）デバイスがｐチャネル若しくはｎチャネルの何れにされるか、デバイス動作が多数キャリア若しくは少数キャリアの何れに基づくか、及び／又はデバイスがデプレッションモード若しくはエンハンスメントモードの何れとして動作するか、に基づいて選択されたデルタドーパント型を有するもの、（３）多様な異なる基板（シリコン以外）上に成長された構造を有するもの、（４）底部バリアに変調ドーピングが適用され得るもの、及び／又は（５）ソース／ドレイン領域が再成長（Ｐ＋＋）ＩｎＧａＡｓ材料として用いられることになるｐチャネル系を用いるもの、などの様々なＱＷデバイスに適用され得る。
【００８４】
図１１は、図５又は図１０に関して上述した装置５００又は９００の実施形態が組み込まれ得る代表的なＣＭＯＳ構造を示している。図１１は、グランドＧＮＤ、入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、及びバイアス電圧ＶＤＤを有するＣＭＯＳデバイス１１００を示しており、これらは、ＣＭＯＳデバイスのｐ−ＭＯＳトランジスタ及びｎ−ＭＯＳトランジスタのジャンクション領域及びゲート電極に適切に結合される。
【００８５】
一部の実施形態に関し、図１１は、典型的な手法でｎ−ＭＯＳデバイス１１０４に接続される、例えば図５及び１０に関して上述した装置５００又は１０００のｐ−ＭＯＳ実施形態などのｐ−ＭＯＳデバイス１２０４を有するＣＭＯＳデバイス１１００を示す。ｐ−ＭＯＳデバイス１２０４のゲート誘電体、ゲート電極、ジャンクション領域、ＱＷチャネル、及びＱＷ構造は、図５及び１０に関して上述した装置５００又は１０００の実施形態について説明したものに相当し得る。
【００８６】
例えば、図５に関して言えば、ジャンクション領域１２７４は、図５に関して説明した材料５７６（及び、歪み５７４を有する５９３）を含み得る。同様に、ジャンクション領域１２８４は、図５に関して説明した材料５８６（及び、歪み５８４を有する５８３）を含み得る。また、ウェル１２２４は、図５に関して説明した一軸性歪み５９２及び５９４を有するチャネル５３４を備えたＱＷ５２４を含み得る。
【００８７】
また、図１０に関して言えば、ジャンクション領域１２７４は、図１０に関して説明した材料９７０（歪み９７４を有する）を含み得る。同様に、ジャンクション領域１２８４は、図１０に関して説明した材料９８０（歪み９８４を有する）を含み得る。また、ウェル１２２４は、図１０に関して説明した一軸性歪み９９２及び９９４を有するチャネル９３４を備えたＱＷ９５４を含み得る。
【００８８】
基板１１０２はまた、ＣＭＯＳデバイス１１００を形成する上でＮ型ウェル１１２４に関連するＰ型ＱＷ１２２４を含んでいる、Ｐ型ウェル１１２４は、基板１１０２の第２の領域上に形成されてＮ型ＱＷ１１２４に隣接する基板１１０２の第２の異なる接触面を画成するｎ−ＭＯＳトランジスタデバイス１１０４の部分である。具体的には、例えば、ｎ−ＭＯＳデバイス１１０４は、電気絶縁材料１１１０によってｐ−ＭＯＳデバイス１２０４から電気的に隔離されて、ｐ−ＭＯＳデバイス１２０４に隣接するように形成され得る。また、ｎ−ＭＯＳデバイス１１０４は、ゲート電極１１９０の下の誘電体１１４４の下、且つＮ型ジャンクション１１２０と１１３０との間に、ＱＷチャネルを含み得る。ｎ−ＭＯＳデバイス１１０４はスペーサ１１１２及び１１１４を有するように図示されている。
【００８９】
図１１はまた、ｎ−ＭＯＳデバイス１１０４内の引っ張り歪み１１７４、１１８４、１１９２及び１１９４を示している。例えば、ジャンクション１１２０及び１１３０が、頂面１１２５の下の基板１１０２の部分から遠ざける向きの引っ張り歪み１１７４及び１１８４を生じさせ得る。故に、歪み１１７４及び１１８４は、ｎ−ＭＯＳデバイス１１０４のＱＷチャネル内に引っ張り歪み１１９２及び１１９４を生じさせ得る。認識されるように、引っ張り歪み１１９２及び１１９４は、ジャンクション１１２０と１１３０との間におけるキャリア移動度（例えば、ウェル１１２４のチャネル内の電子移動度）を高めるのに十分なものとなり得る。具体的には、ジャンクション１１２０及び１１３０は、ＱＷ１１２４のＱＷチャネルの材料の格子間隔より小さい格子間隔を有する材料で形成され得る。
【００９０】
実施形態によれば、ｎ−ＭＯＳデバイス１１０４は、典型的な手法でｐ−ＭＯＳデバイス１２０４に接続される、図５及び１０に関して上述した装置５００又は１０００のｎ−ＭＯＳ実施形態とし得る。このような場合において、デバイス１１０４のゲート誘電体、ゲート電極、ジャンクション領域、チャネル、及びウェル構造は、図５及び１０に関して上述した装置５００又は１０００の実施形態について説明したものに相当し、ｐ−ＭＯＳデバイス１２０４は上述のｎ−ＭＯＳデバイス１１０４をｐ−ＭＯＳデバイスにしたものに相当し得る。
【００９１】
以上の詳細な説明では具体的な実施形態を説明した。しかしながら、これらの実施形態には、請求項に明記される実施形態の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な変更及び変形が為され得る。従って、この明細書及び図面は、限定的なものではなく、例示的なものと見なされるべきである。
【技術分野】
【０００１】
回路デバイス、並びに回路デバイスの製造方法及び構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上の回路デバイス（例えば、半導体（例えばシリコン）基板上の集積回路（ＩＣ）、トランジスタ、抵抗、キャパシタなど）における、ますます高まる性能は、典型的に、それらのデバイスの設計、製造及び動作中に考慮される主要な因子（ファクタ）である。例えば、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）で使用されるような金属酸化物半導体（ＭＯＳ）トランジスタデバイスの設計、製造又は形成において、Ｎ型ＭＯＳデバイス（ｎ−ＭＯＳ）チャネルの電子の動きを高めること、及びＰ型ＭＯＳデバイス（ｐ−ＭＯＳ）チャネルの正に帯電した正孔の動きを高めることが好ましいことがよくある。デバイス性能を調べる際の主要パラメータは、所与の設計電圧で送り届けられる電流である。このパラメータは一般に、トランジスタの駆動電流又は飽和電流（ＩＤｓａｔ）と呼ばれている。駆動電流は、トランジスタのチャネル移動度及び外部抵抗を含む複数の因子によって影響される。故に、デバイス性能は、チャネル移動度（例えば、ソースとドレインとの間のチャネル内でのキャリア移動度）、及び外部抵抗（Ｒｅｘｔ）（例えば、ソースへのコンタクトとドレインへのコンタクトとの間に見られる外部抵抗）によって影響される。
【０００３】
トランジスタのチャネル領域におけるキャリア（すなわち、正孔及び電子）の移動度は、チャネルの材料組成、ドーピング、及び歪み（例えば、引っ張り歪み又は圧縮歪み）によって影響され得る。高められたキャリア移動度は、直接的に、所与の設計電圧及びゲート長での高められた駆動電流をもたらす。キャリア移動度は、チャネル領域の格子を歪ませることによって高められることができる。ｐ−ＭＯＳデバイスでは、キャリア移動度（すなわち、正孔移動度）は、トランジスタのチャネル領域に圧縮歪みを生成することによって高められる。ｎ−ＭＯＳデバイスでは、キャリア移動度（すなわち、電子移動度）は、トランジスタのチャネル領域に引っ張り歪みを生成することによって高められる。
【０００４】
Ｒｅｘｔは、チャネルの材料組成、ドーピング及び歪みによって影響され得る。Ｒｅｘｔはまた、ソース／ドレインの材料組成及びドーピング；ソース／ドレインコンタクトの組成及びドーピング；並びにソース／ドレインコンタクトとソース及びドレイン材料との界面によって影響され得る。外部抵抗は、（１）オーミックコンタクト（金属−半導体及び半導体−金属）に付随する抵抗と、（２）ソース／ドレイン領域そのもの内の抵抗と、（３）チャネル領域とソース／ドレイン領域との間の領域（例えば、先端（tip）領域）の抵抗と、（４）当初の基板−エピ層界面の位置での不純物（炭素、窒素、酸素）汚染に起因する界面抵抗と、の和として参照し得る。
【０００５】
一部のトランジスタは、例えばソースとドレインとの間などに、“量子井戸”（ＱＷ）を使用している。量子井戸は、ＭＯＳＦＥＴデバイスに関して、輸送に関与するキャリアに対してエネルギー領域を制限するチャネル“スタック”の設計を含む概念である。ここで、制限されたエネルギー領域（例えば、１つの層）は、各々がより高いバンドギャップを有する頂部層（トップレイヤ）と底部層（ボトムレイヤ）との間に閉じ込められた、より低いバンドギャップを有する領域である。例えば、量子井戸は、２つのシリコン層間のゲルマニウム（Ｇｅ）層又はシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）層を含み得る。他の例では、量子井戸は、インジウム隣（ＩｎＰ）の頂部層とインジウムアルミニウム砒素（ＩｎＡｌＡｓ）の底部層との間のインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）の層を含み得る。それぞれの場合において、頂部層は、“チャネル”層内のキャリアの閉じ込めを提供し且つチャネル（例えば、埋込チャネル構造）のキャリア移動度に対するゲートスタック内の欠陥の散乱の影響を最小化する“バッファ”層及び／又は頂部“バリア”層として記述され得る。また、底部層は、（頂部層と同様に）“チャネル”層内のキャリアの閉じ込めを提供し且つ（例えば、ＳＯＩのように）チャネルをバルクから絶縁することによって静電インテグリティを改善する底部“バッファ”層として記述され得る。
【０００６】
底部バッファ層の下は基板とし得る。基板は、バルク型の基板又はシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板とし得る。基板はＱＷ底部バッファの下に傾斜バッファを含んでいてもよい。傾斜バッファの下は、別のバッファ層又は例えばシリコン搬送基板などの基板層であってもよい。他の例では、底部バリアの下は、例えばシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）又はヘテロ構造・オン・インシュレータ（ＨＯＩ）構造を形成するように、絶縁層及びその下の基板であってもよい。一般に、ＱＷ底部バッファの下のレイヤ群は、基板又はその一部として記述され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一軸性歪みを有する量子井戸チャネルを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態に従った方法は、基板内の量子井戸の頂部バリア層及びチャネル層の第１の部分を除去して前記基板内に第１のジャンクション領域を形成するとともに、前記頂部バリア層及び前記チャネル層の異なる第２の部分を除去して前記基板内に第２のジャンクション領域を形成することと、前記第１のジャンクション領域内及び前記第２のジャンクション領域内に、或る厚さのジャンクション材料を形成することとを有する。前記ジャンクション材料は、前記チャネル層のチャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有し、前記第１のジャンクション領域と前記第２のジャンクション領域との間の前記チャネル層の第３の部分に一軸性歪みを生じさせる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】量子井戸、ゲート誘電体及びゲート電極を有する基板の一部を模式的に示す断面図である。
【図２】層間誘電体（ＩＬＤ）を形成し且つ該ＩＬＤを貫通してチャネル材料に達するコンタクト開口を形成した後の図１の基板を模式的に示す図である。
【図３】チャネル材料内に更なる開口を形成した後の図２の基板を示す図である。
【図４】底部バッファ層上及びチャネル材料内の開口内にサリサイド材料を形成した後の図３の基板を示す図である。
【図５】サリサイド及びチャネル材料を熱処理した後の図４の基板を示す図である。
【図６】二軸性圧縮歪みと付加的な一軸性圧縮歪みとを有する量子井戸のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】量子井戸を有する基板の一部を模式的に示す断面図である。
【図８】頂部バリア層及びチャネル層を貫通するソース・ドレイン開口を形成した後の図７の基板を模式的に示す図である。
【図９】ソース・ドレイン開口内に低温でコンフォーマルに再成長され且つチャネルに一軸性歪みを生じさせるようにチャネルより大きい格子定数を有する傾斜チャネル材料を形成した後の図８の基板を示す図である。
【図１０】先端領域、スペーサ、ソース／ドレイン材料上のソース／ドレイン金属、及びゲート電極を形成した後の図９の基板を示す図である。
【図１１】図５又は図１０の基板を組み入れた代表的なＣＭＯＳ構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
トランジスタの量子井戸（ＱＷ）チャネル領域を局所的に歪ませることは、金属ソース／ドレインとコンフォーマルに再成長されたソース・ドレインとにより、ＭＯＳトランジスタのチャネル領域に一軸性歪みを与えることによって達成され得る。このようなプロセスフローは、チャネル量子井戸に隣接して、基板内にジャンクション（接点）領域を形成するように、基板内の量子井戸のチャネル層（及びチャネル層の上の層）の一部を除去することを含み得る。そして、或る厚さのジャンクション材料がジャンクション領域に形成され得る。ジャンクション材料は、チャネル層のチャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有し、ジャンクション領域同士の間のチャネル領域に一軸性歪みを生じさせる。
【００１１】
一部の実施形態において、この一軸性歪みは、量子井戸の頂部バリア層と底部バッファ層とによってチャネル層に引き起こされる二軸性歪みに対して付加的なものであってもよい。具体的には、チャネル層が底部バッファ層上に形成され、且つ頂部バリア層がチャネル層上に形成され、頂部バリア層及び底部バッファ層は各々、チャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有する材料を有し、各々がチャネル層に上記一軸性歪みに加えて二軸性歪みを生じさせ得る。
【００１２】
例えば、図１−６に関して説明する実施形態によれば、トランジスタの量子井戸（ＱＷ）チャネル領域を局所的に歪ませることは、金属ソース／ドレインによって達成され得る。図１は、量子井戸、ゲート誘電体及びゲート電極を有する基板の一部を模式的に示す断面図である。図１は、基板の量子井戸（ＱＷ）１２４の頂面１７０上にゲート誘電体１４４が形成された基板１２０を含む装置１００を示している。ゲート誘電体１４４上にはゲート電極１９０が形成されている。ＱＷ１２４は頂部バリア層すなわち頂部バッファ層１３２を含んでおり、該層１３２は、厚さＴ１のバリア材料であり、あるいはそのようなバリア材料を含んでおり、チャネル層１３４上に形成され、あるいはチャネル層１３４に接触している。チャネル層１３４は、厚さＴ２のチャネル材料であり、あるいはそのようなチャネル材料を含んでおり、バッファ層１３６上に形成され、あるいはバッファ層１３６に接触している。バッファ層１３６は、基板１２０上に形成され、あるいは基板１２０に接触している。ゲート誘電体１４４は、層１３２上に形成され、あるいは層１３２に接触している。層１３２の表面１７０は、ゲート電極１９０の下方に延在して示されている。以上にて説明した装置１００及びその構成要素群は、（例えば、ＣＭＯＳデバイスの一部であることによって）量子井戸（ＱＷ）ｐ−ＭＯＳ又はｎ−ＭＯＳトランジスタの一部となるように、１つ以上の処理チャンバを要する半導体トランジスタ製造プロセスなどにて、更に処理されることができる。
【００１３】
例えば、基板１２０は、多結晶シリコン若しくは単結晶シリコンを含む、それから形成される、それを用いて堆積される、あるいはそれから成長されることができ、あるいは、シリコン若しくはその他の材料のベース又は基板（例えば、シリコンウェハなど）を形成する様々なその他の好適技術を用いて形成されることができる。例えば、一部の実施形態によれば、基板１２０は、単結晶シリコン基板ベースを成長させることによって形成されてもよいし、様々な適当なシリコン又はシリコン合金材料の十分な化学気相成長（ＣＶＤ）によって形成されてもよい。基板１２０は１層以上の緩和、非緩和、傾斜、及び／又は非傾斜シリコン合金材料を含んでいてもよい。認識されるように、量子井戸デバイスに関して技術的に知られているその他の基板も基板１２０に使用され得る。
【００１４】
図１に示すように、基板１２０はＱＷ１２４を含んでいる。量子井戸１２４は、ＭＯＳＦＥＴデバイスにおいて、輸送に関与するキャリアに対してエネルギー領域を制限するチャネル（層１３４又はチャネル５３４）を含んでいる。ここで、制限されたエネルギー領域（例えば、チャネル）は、各々がより高いバンドギャップを有する頂部バリア層と底部バッファ層との間に閉じ込められた、より低いバンドギャップを有する領域である。例えば、量子井戸は、シリコンの層１３２と１３６との間のゲルマニウム（Ｇｅ）又はシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）の層１３４を含み得る。
【００１５】
認識されるように、層１３４は、トランジスタデバイスのＱＷ“チャネル”を形成するのに好適な様々な材料を含み得る。例えば、トランジスタデバイスのＱＷチャネルは、層１３６の上の頂部層１３２の下、且つ電極１９０に隣接して形成されるジャンクションの表面同士の間の、ＱＷ１２４のチャネル材料の部分として画成され得る。具体的には、ＱＷ１２４がソースとドレインとの間の量子井戸（例えば、図５のＱＷ５９４）となるように、ＱＷ１２４に隣接してソース及びドレインが形成され得る。ソース及びドレインは各々、例えば量子井戸に隣接して或いは量子井戸を貫通して（例えば、チャネル層を貫通して）形成され且つその後にジャンクション材料で充填される開口などの、ジャンクション領域とし得る。
【００１６】
ＱＷ１２４は、ＱＷ１２４の形成中又は形成後にＱＷ１２４をドーピングすることによって形成された、電気的に負の電荷を有するＮ型ウェルとし得る。具体的には、ＱＷ１２４を形成するため、頂面１７０をリン、ヒ素及び／又はアンチモンでドープすることで、ｐ−ＭＯＳトランジスタ（例えば、ＣＭＯＳデバイスのｐ−ＭＯＳデバイス）のＮ型ウェルが形成され得る。他の例では、ＱＷ１２４を形成するため、頂面１７０をボロン及び／又はアルミニウムでドープすることで、ｎ−ＭＯＳトランジスタ（例えば、ＣＭＯＳデバイスのｎ−ＭＯＳデバイス）のＰ型ウェルが形成され得る。ここで説明するドーピングは、例えば、傾斜ドーピングによって、あるいは非選択領域又は領域群の上にマスクを配置して、ドーパントがＱＷ１２４をドープする（例えば、チャネル層をドープする）ことを可能にしながら非選択領域又は領域群にドーパントが導入されることを阻止することによるなどの選択ドーピングによって、実行され得る。同様に、ジャンクション領域はＮ型ジャンクション領域又はＰ型ジャンクション領域とし得る。
【００１７】
図２は、層間誘電体（ＩＬＤ）を形成し且つ該ＩＬＤを貫通してチャネル材料に達するコンタクト開口を形成した後の図１の基板を模式的に示している。図２は、表面１２５、層２３２、誘電体２４４及び電極１９０の上に、あるいはそれらに接触して形成されたＩＬＤ１５２、１１２、１１４及び１５４を含む装置２００を示している。ＩＬＤ１１２及び１１４は、ゲート電極１９０、ゲート誘電体１４４及びバリア２３２の表面、並びにチャネル２３４の表面１２５に形成されたＩＬＤ材料からなる、スペーサ１１２及びスペーサ１１４として機能し得る。ＩＬＤ１５２及び１５４もチャネル２３４の表面１２５に形成されている。スペーサ１１２及び１１４、並びにＩＬＤ１５２及び１５４は、例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、及び／又は様々なその他適切な半導体デバイススペーサ材料など、技術的に知られた誘電体材料とし得る。
【００１８】
図２はまた、チャネル層２３４内に形成された側壁面２２３及び２２０とチャネル層２３４内に形成された底面２２２（例えば、厚さＴ２内の何処かにあるチャネル材料の表面）とを含むコンタクト開口２７０を示している。同様に、コンタクト開口２８０は、チャネル層２３４内に形成された側壁面２１０及び２１３とチャネル層２３４内に形成された底面２１２とを含んでいる。
【００１９】
実施形態によれば、コンタクト開口２７０及び２８０は、ゲート電極１９０に隣接するジャンクション領域に形成され得る。例えば、層２３４上に形成されたＩＬＤ層を貫通するようにエッチングすることによって、ゲート電極１９０に隣接するジャンクションが形成され、且つ層２３４の或る厚さをエッチングしてコンタクト開口又はジャンクション領域のリセスが形成され得る。その後、ジャンクション領域内にジャンクション材料が形成あるいは堆積され得る。
【００２０】
例えば、図１の誘電体１４４及びバリア層１３２は、図２の誘電体２４４及びバリア層２３２を形成するようにエッチングされ得る。このとき、図２に示すように、電極１９０及び誘電体２４４は幅Ｗ１を有し、バリア層２３２は幅Ｗ２を有する。そして、ゲート電極、ゲート誘電体、バリア層（例えば、表面１７０の残存部を含む）の（例えば、露出された側壁及び／又は頂面の）残存面とチャネル層の表面１２５とを覆うように、ＩＬＤの層（例えば、ブランケット（全面）層又は選択的な層；エッチング前については図示せず）が形成され得る。ＩＬＤは、頂部バリア層の一部に隣接し、頂部バリア層の該一部上に形成されたゲート誘電体に隣接し、且つゲート誘電体上に形成されたゲート電極に隣接するものとして説明され得る。
【００２１】
次に、例えばＩＬＤ部分１５２、１１２、１１４及び１５４を形成するようにＩＬＤの一部及びチャネル層の一部を除去することなどによって、ＩＬＤを貫通してチャネル層２３４内に達する開口（例えば、コンタクト開口）が形成され得る。一部の例において、ＩＬＤ内に開口を形成するのに先立って、ＩＬＤ及び／又は電極１９０の頂面にエッチングマスクが形成され得る。ＩＬＤの頂面のうちのエッチングすべき部分を露出させるようにマスクの一部が除去され得る。ＩＬＤ材料及びチャネル材料は、マスクが除去された部分で開口を介してエッチングすることによって除去され得る。ＩＬＤ層を貫通してチャネル層内に達するが、チャネル層を貫通しないコンタクト開口２７０及び２８０形成されるように、ＩＬＤ及びチャネル層の第１及び第２の部分が除去され得る。故に、この除去は、チャネル層の第１厚さを除去することを含むが、チャネル層の残りの厚さは除去しない。
【００２２】
例えば、パターニングの２つの処理プロセスが用いられる。第１の処理にて、フォトレジストを用いて、除去すべきハードマスクの領域が画成される（例えば、図２の装置２００上のハードマスク層が画成される）。そして、ハードマスクのそれらの領域がエッチング除去される。このエッチングの後、フォトレジストが除去され、ジャンクション２７０及び２８０を形成するようにリセスエッチングが実行される（例えば、残存したハードマスクによって覆われていない、例えば表面１２５などの、ＩＬＤ及びチャネル層２３４の露出された不所望部分をエッチング除去する）。エッチングストッパ、誘電体材料、フォトレジスト、又はマスキング・エッチング処理に好適なその他の材料（例えば、ネガフォトレジストマスク、ポジフォトレジストマスク、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、又は窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４））を用いるフォトリソグラフィパターニングはまた、ここで説明するようなジャンクション領域２７０及び２８０を形成するためのソース・ドレインリセスエッチング中に保護すべき領域を画成するためにも使用され得る。
【００２３】
実施形態によれば、上記第１及び第２の部分を除去することは、異方性ドライエッチングを用いて、各々がチャネル層２３４の厚さＴ２の或る厚さを貫通して延在するが厚さＴ２を完全には貫通しないコンタクト開口２７０及び２８０を形成することを含む。例えば、ジャンクション領域２７０及び２８０は、塩素（Ｃｌ２）、塩酸（ＨＣｌ）、水素（Ｈ２）及び／又は窒素（Ｎ２）を含む混合物を含有し得るエッチャントガスを用いて除去すなわちエッチングすることによって形成され得る。認識されるように、量子井戸チャネル材料を異方性ドライエッチングすることに好適なその他のドライエッチャントも使用され得る。
【００２４】
この除去は、第１のジャンクション領域（例えば、開口２７０）内のチャネル層の第１の側壁２２０及びチャネル層の第１の底面２２２を形成し、且つ第２のジャンクション領域（例えば、開口２８０）内のチャネル層の第２の側壁２１０及びチャネル層の第２の底面２１２を形成し得る。
【００２５】
ゲート誘電体１４４は、比較的高い誘電率（例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の誘電率以上の誘電率）を有する材料、又は比較的低い誘電率を有する材料で形成されることができ、また、量子井戸上のゲート誘電体に好適な技術的に知られた様々な材料を含み得る。ゲート誘電体１４４は、例えばＣＶＤ、原子層成長（ＡＬＤ）、ブランケット堆積などの堆積法、及び／又はその他の適切な成長、堆積若しくは形成プロセスによって形成され得る。ゲート誘電体１４４はＭＯＳデバイスに適切なＰ型仕事関数又はＮ型仕事関数を有し得る。
【００２６】
ゲート電極１９０は、ゲート誘電体１４４を形成することに関して説明した様々なプロセスによって形成され得る。さらに、ゲート電極１９０は、例えばシリコン、ポリシリコン、結晶シリコン、及び／又はその他様々な適切なゲート電極材料など、様々な半導体材料又は導電体材料で形成され得る。また、ゲート電極１９０は、ｐ型ゲート電極を形成するように、あるいはｎ型ゲート電極を形成するように、形成中又は形成後にドープされ得る。一部の例において、ゲート電極１９０は、ＴａＮ／ＨｆＳｉＯｘ（酸化物）、又は量子井戸に好適な技術的に知られた別のゲート電極材料で形成され得る。
【００２７】
図３は、チャネル材料内に更なる開口を形成した後の図２の基板を示している。図３は、チャネル層３０６内に形成された側面３２３及び３２０と、バッファ層１３６の表面３３４に形成された底面３２２（例えば、底部バッファ層の頂面）とを有するコンタクト開口３７０を含む装置３００を示している。同様に、コンタクト開口３８０は、チャネル層３０６内に形成された側面３１０及び３１３と、バッファ層１３６の表面３３４に形成された底面３１２とを含んでいる。表面３３４は、バッファ１３６の頂面及び／又は露出されたバッファ材料表面として記述され得る。開口３７０はチャネル層（例えば、層１３４又は２３４）の部分３０３をチャネル３３４から分離している。同様に、開口３８０はチャネル層の部分３０６をチャネル３３４から分離している。
【００２８】
開口３７０及び３８０は、開口２７０及び２８０を頂部バリア層内で拡張することなくチャネル層内で拡張することによって形成されたコンタクト開口とし得る。開口３７０及び３８０は、（例えば、液体を用いた）選択的な等方性ウェットエッチングを用いて、チャネル層２３４を完全に貫通するように開口２７０及び２８０を拡張し、量子井戸の底部バッファ層１３６を露出させることによって形成され得る。この拡張は、チャネル層２３４の残りの厚さを除去し、ＩＬＤ内での開口２７０及び２８０の幅より広い幅まで、チャネル層内で開口２７０及び２８０を拡幅することを含み得る。
【００２９】
このウェットエッチングに使用されるエッチャントは、ＩＬＤ材料又は層１３６の底部バッファ材料（又は、ゲート電極材料）をエッチングせずに層２３４のチャネル材料をエッチングするように選択的なものとし得る。実施形態によれば、この拡張は、各々がチャネル層２３４の厚さＴ２にわたって完全に延在するコンタクト開口３７０及び３８０を形成する。例えば、ジャンクション領域３７０及び／又は３８０は、クエン酸、過酸化物、ＨＣｌ及びリン酸を含む混合物を含有し得るエッチャント液を用いて除去すなわちエッチングすることによって形成され得る。認識されるように、量子井戸チャネル材料を選択的に等方性ウェットエッチングするのに好適なその他のウェットエッチャントも使用され得る。
【００３０】
このウェットエッチングにおいてＩＬＤ又はゲート電極の表面を保護するために、エッチングマスクが使用され得る。このエッチングマスクは、開口２７０及び２８０を形成する時に用いたのと同一のマスクとしてもよいし、（例えば、ウェットエッチャントを止める）異なるマスクとしてもよい。
【００３１】
開口３７０を形成するための拡張は、第１のジャンクション領域（例えば、開口３７０）内のチャネル層の第１の側壁３２０と第１の底面３２２とを形成し、且つ第２のジャンクション領域（例えば、開口３８０）内のチャネル層の第２の側壁３１０と第２の底面３１２とを形成し得る。ジャンクション領域３７０及び３８０は、“ソース・ドレイン領域”又は“拡散領域”とも称され得る。また、ジャンクション領域３７０及び３８０内に適切な材料が形成、堆積あるいは成長されるとき、得られる材料は“ジャンクション”、“ソース”、“ドレイン”、又は“拡散領域”とも称され得る。
【００３２】
その他の実施形態も意図される。例えば、一部の実施形態において、バリア層１３２の一部が、コンタクト開口２７０及び２８０を形成するように除去される上記第１及び第２の部分内に存在してもよい。このとき、上記ドライエッチャントは、ＩＬＤ及びチャネル層とともに、上記第１及び第２の部分でバリア層１３２をエッチングして、コンタクト開口２７０及び２８０を形成し得る（そして、上記ウェットエッチャントは、ドライエッチャントによって作り出された開口を介してエッチングし得る）。一部の実施形態において、ＩＬＤは、コンタクト開口２７０及び２８０を形成するように除去される上記第１及び第２の部分内に存在しなくてもよい。このとき、上記ドライエッチャントは、第１及び第２の部分でＩＬＤをエッチングせずにチャネル層をエッチングして、コンタクト開口２７０及び２８０を形成し得る。一部の例において、バリア層１３２及びＩＬＤの何れもが、コンタクト開口２７０及び２８０を形成するように除去される上記第１及び第２の部分内に存在しなくてもよい。この場合、上記ドライエッチャントは、コンタクト開口２７０及び２８０を形成するために、第１及び第２の部分でチャネル層のみをエッチングすればよい。
【００３３】
図４は、底部バッファ層上及びチャネル材料内の開口内にサリサイド材料を形成した後の図３の基板を示している。図４は、コンタクト開口４７０を形成するようにコンタクト開口３７０内に形成されたジャンクション材料４７６を含む装置４００を示している（例えば、開口３７０はこのときジャンクション材料４７６を含む）。同様に、図４は、コンタクト開口４８０を形成するようにコンタクト開口３８０内に形成されたジャンクション材料４８６を示している。ジャンクション材料４７６はコンタクト開口４７０の底面（例えば、ジャンクション材料４７６の頂面）を形成している。同様に、ジャンクション材料４８６はコンタクト開口４８０の底面（例えば、ジャンクション材料４８６の頂面）を形成している。
【００３４】
例えばニッケル、コバルト、チタン又はエルビウムなどのジャンクション材料の層を開口３７０及び３８０内に堆積することで、ジャンクション材料４７６及び４８６が形成され得る。ジャンクション材料４７６及び４８６を形成するために、原子層成長（ＡＬＤ）又は化学気相成長（ＣＶＤ）によって形成される、コンフォーマル（共形）な、選択的な、且つ／或いは傾斜された（graded）材料の層が堆積され得る。ジャンクション材料４７６及び４８６は、拡張されたコンタクト開口の底面３２２及び３１２とチャネル材料の側壁３２０及び３１０との上に形成され得る。しかしながら、ジャンクション材料４７６及び４８６は、頂部バリア層２３２のバリア材料やＩＬＤ材料の上には形成されない。ジャンクション材料４７６及び４８６は、原子層成長（ＡＬＤ）、物理気相成長（ＰＶＤ）、又は（例えば、金属材料を堆積するための）その他の既知のプロセスを用いて形成されてもよい。
【００３５】
ジャンクション材料４７６及び４８６は、例えば金、銀、白金、銅、ニッケル、コバルト、チタン又はエルビウムなどの単一の金属であってもよく、そのような単一の金属を含んでいてもよい。一部の例において、ジャンクション材料４７６及び４８６は、２つ以上の金属又は（ここで列挙した金属の）合金であってもよく、２つ以上の金属又は合金を含んでいてもよい。認識されるように、量子井戸チャネル材料と十分に異なる格子を有するのに好適な技術的に知られたその他のジャンクション材料（例えば、図６に関して後述するように、一般的なシリコンｐ−ＭＯＳチャネル材料の移動度と比較してチャネル移動度を少なくとも２倍にするための歪み閾値を満たす）も使用され得る。
【００３６】
図５は、サリサイド及びチャネル材料を熱処理した後の図４の基板を示している。図５は、材料５９３及び５８３に隣接し且つ該材料に接触するチャネル５３４を有するＱＷ５２４を含む装置５００を示している。図５はまた、ジャンクション材料４７６を熱処理した後のコンタクト開口５７０の底面（例えば、ジャンクション材料５７６の頂面）を形成するジャンクション材料５７６を示している。同様に、図５は、ジャンクション材料４８６を熱処理した後のコンタクト開口５８０の底面（例えば、ジャンクション材料５８６の頂面）を形成するジャンクション材料５８６を示している。
【００３７】
材料５７６を形成する材料４７６の熱処理は、材料４７６の一部が、部分３０３の材料の部分内に拡散して該材料部分と合金を形成し、それにより合金５７３を形成すること、及び層３３４のチャネル材料の部分内に拡散して該チャネル材料部分と合金を形成し、それにより合金５９３を形成することをもたらす。熱処理中及びその後、チャネル層３３４の一部はチャネル層材料のチャネル５３４として残存し、材料３０３の一部は部分５０３として残存する。同様に、材料５８６を形成する材料４８６の熱処理も、材料４８６の一部が、部分３０６の材料の部分内に拡散して該材料部分と合金を形成し、それにより合金５８１を形成すること、及び層３３４のチャネル材料の部分内に拡散して該チャネル材料部分と合金を形成し、それにより合金５８３を形成することをもたらす。熱処理中及びその後、チャネル層３３４の一部はチャネル層材料のチャネル５３４として残存し、材料３０６の一部は部分５０６として残存する。
【００３８】
一部の実施形態において、材料５７６及び５８６は、チャネル３３４のチャネル材料とは異なる格子間隔を有する。故に、合金５９３及び５８３も、チャネル５３４の格子間隔とは異なる格子間隔を有することになる。材料５７６及び５８６の材料（例えば、上述のような金属）及び層５３４のチャネル材料の材料は、チャネル材料の格子間隔と比較して合金５９３及び合金５８３との間で格子間隔の閾差（threshold difference）を確保するように選択あるいは事前決定され得る。格子間隔の閾差は、合金５９３及び５８３の各々がチャネル材料とは十分に異なる体積を有し、各々がチャネル５３４に一軸性歪みを生じさせ、ここで説明するように（例えば、図６参照）、（この一軸性歪みがない場合と比較して）チャネル移動度を増大（あるいは向上）し且つＲｅｘｔを低減することを生じさせるのに十分なものとすることができる。この歪みは、合金５９３及び５８３を形成するように材料４７６及び４８６内に拡散する層３３４のチャネル材料の体積より大きい、あるいは小さい体積を合金５９３及び合金５８３が有するようにさせる閾差によって引き起こされ得る。また、チャネル３３４のチャネル材料内に拡散するジャンクション材料の量が多いほど、合金部分５９３及び５８３がチャネル５３４内に誘起する歪みの量が大きくなる。
【００３９】
ジャンクション材料４７６を熱処理することは、材料４８６の熱処理と同時に、あるいは材料４８６の熱処理と同じ熱処理にて行われ得る。ジャンクション材料４７６及び４８６の熱処理は、材料４７６及び４８６にチャネル材料との界面（例えば、接合部又は境界）でチャネル材料と十分な体積の合金を形成させるのに十分な温度で、且つチャネル５３４内の一軸性歪みに（該一軸性歪みがない場合と比較して）チャネル移動度を増大（あるいは向上）させ且つＲｅｘｔを低減させるように、材料４７６及び４８６に加熱、アニール、及び／又はフラッシュアニールを施すこととし得る。ジャンクション材料４７６及び４８６を熱処理することは、頂部バリア層、底部バッファ層、チャネル層及び金属材料の間に合金材料を形成するように界面をアニールすることを含み得る。
【００４０】
一部の実施形態において、材料５７６及び５８６は、Ｎ型チャネル層５３４内にキャリアとして正孔を有するｐ−ＭＯＳデバイスのチャネル移動度を高めるのに十分な、チャネル５３４のチャネル材料より大きい格子間隔を有する。故に、合金５９３及び合金５８３も、体積の矢印５７４及び５８４で示すように、層３３４（及び５３４）の材料の格子間隔・体積より大きい格子間隔・体積を有することになり、歪みの矢印５９２及び５９４で示すように、チャネル５３４内に圧縮性の一軸性歪みを生じさせる。部分５９３及び５８３はチャネル５３４に隣接し、コンタクトし、且つ／或いは接触しているので、部分５９３及び５８３の各々は、主として自身から遠ざけるようにチャネル材料を押し、ひいては、自身から遠ざける向きにチャネル内に一軸性歪みを誘起あるいは発生させるものとして説明され得る。また、歪み５９２と５９４との組み合わせは、チャネル５３４のチャネル材料の格子間隔と異なる格子間隔を有するジャンクション材料部分５９３及び５８３によって引き起こされて、部分５９３（例えば、部分５９３を含むジャンクション領域５７６）と部分５８３（例えば、部分５８３を含むジャンクション領域５８６）との間のチャネル５３４に一軸性歪みを生じさせる、チャネル層内の一軸性歪みとして説明され得る。
【００４１】
一部の実施形態において、材料５７６及び５８６が、例えばＰ型チャネル層５３４内にキャリアとして電子を有するｎ−ＭＯＳデバイスなどにおいて、チャネル３３４などのチャネル材料より小さい格子間隔を有することも意図される。故に、合金５９３及び合金５８３も層３３４（及び５３４）の材料の格子間隔・体積より小さい格子間隔・体積を有することになり、歪みの矢印５９２及び５９４で示すのとは逆向きに、チャネル５３４内に引っ張り一軸性歪みを生じさせる。
【００４２】
一軸性歪みに加えて、層２３２のバリア材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔と異なることに起因して、矢印５９２及び５９４で示したのと同じ向き（そして、図５に示した断面に出入りする向き）に、第１の二軸性歪みがチャネル５３４内に引き起こされ、あるいは存在してもよい。同様の第２の二軸性歪みが、層１３６のバッファ材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔と異なることに起因して、チャネル５３４内に引き起こされ、あるいは存在してもよい。例えば、層２３２のバリア材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔より大きい、あるいは小さいこと、及び／又は層１３６のバッファ材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔より大きい、あるいは小さいことに起因して、それぞれ、二軸性の圧縮歪み又は引っ張り歪みがチャネル５３４内に存在していてもよい。
【００４３】
一部の実施形態において、チャネル材料はゲルマニウム（Ｇｅ）又はシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）であるか、それを含むかであり、頂部バリア層及び底部バッファ層はシリコン（Ｓｉ）であるか、それを含むかであり、材料４７６及び４８６は、原子層成長（ＡＬＤ）又は物理気相成長（ＰＶＤ）を用いて堆積されたニッケル（Ｎｉ）であるか、それを含むかである。故に、頂部バリア層及び底部バッファ層のシリコンは、チャネル移動度を高め且つＲｅｘｔを低減する二軸性圧縮歪みをチャネルのＧｅ材料内に生じさせるのに十分な、チャネルのＧｅ材料より小さい格子間隔及び小さい体積を有する。さらに、熱処理後、領域５９３及び５８３は、ニッケルゲルマニウム（ＮｉＧｅ）又はニッケルシリコンゲルマニウム（ＮｉＳｉＧｅ）であるか、それを含むかであり、これは、チャネルのＧｅ材料内に一軸性歪みを生じさせるのに十分な、チャネルのＧｅ材料より大きい格子間隔及び体積を有する。一軸性歪みは、二軸性歪みに加えられ、チャネル移動度を更に高め、且つＲｅｘｔを更に低減する。認識されるように、Ｇｅ又はＳｉＧｅの量子井戸チャネルに二軸性圧縮歪みを生じさせるのに十分なその他の好適材料も、チャネル材料、頂部バリア材料及び／又は底部バッファ材料に使用され得る。
【００４４】
図６は、二軸性圧縮歪みと付加的な一軸性圧縮歪みとを有する量子井戸のシミュレーション結果を示すグラフである。図６は、プロット６０４に、一般的なシリコンｐ−ｍｏｓ移動度デバイスに関する実効的な正孔移動度と反転電荷密度との関係を示している。図６はまた、プロット６０６に、本発明の一部の実施形態に従った歪みゲルマニウムチャネルに関する正孔移動度と電荷密度との関係を示している。例えば、プロット６０６は、５ｎｍ厚の頂部及び底部バリアの歪みシリコン間に５ｎｍ厚の二軸性歪み且つ一軸性歪みゲルマニウムを備えた量子井戸を有するデバイス６０８に関して測定された実験結果をプロットすることによって、上述の一軸性歪みチャネルの利益を示している。底部バッファの下の基板は、ＬＰＣＶＤ二酸化シリコン（ＳｉＯ２）の層が上に形成されシリコンの搬送ウェハの層を含む基板１２０とすることができ、このＬＰＣＶＤ二酸化シリコン層の上に底部バッファ層が形成される。図６にて見て取れるように、二軸性歪みに加えて一軸性歪みを含めることは、全体的にシリコンの場合と比較して、正孔移動度をおよそ９倍に高めている。
【００４５】
装置５００は、その後、ｐ型ジャンクション材料又はｎ型ジャンクション材料を形成するために、ジャンクション材料５７６（例えば、ドーピング部分５９３を含み得る）及びジャンクション材料５８６（例えば、ドーピング部分５８３を含み得る）の材料をその形成中又は形成後にドープするように処理され得る。装置５００はまた、その後、ジャンクション材料５７６及び５８６へのコンタクトを形成するように処理され得る。例えば、装置５００は、図１１に示すようなＣＭＯＳデバイスの部分となるように処理され得る。
【００４６】
図１−６に関して上述した一部の実施形態は、Ｓｉ−Ｇｅベースのヘテロ構造量子井戸ＭＯＳＦＥＴに一軸性プロセス誘起歪みを与え得る。Ｓｉ上にエピタキシャル成長されたＧｅ（又はＳｉＧｅ）ベースのチャネルでは、Ｇｅ（又はＳｉＧｅ）チャネルのもともと高い移動度によって高い移動度が実現されることが観測される。シミュレーション（及び実験データ）が示すことには、これらのＱＷＦＥＴの移動度は、二軸性歪み（通常、Ｓｉ／ＳｉＧｅ／Ｓｉヘテロ構造スタック（例えば、図６参照）のエピヘテロ構造層内での格子不整合に付随する）の上に一軸応力を併せることによって高められることが可能である。ここで説明した実施形態において、Ｓｉ−Ｇｅ ＱＷＦＥＴのソース／ドレイン領域は、ＱＷチャネルに有意な（一軸）応力を与えるように調整／再設計（例えば、図１−６参照）され得る。これらのＳｉ−ＧｅベースのＱＷＦＥＴにおける歪みを用いた改善は、Ｓｉの場合と同様であり、故に、（二軸性歪みに加えて）一軸性歪みを有するＳｉ−ＧｅベースのＱＷＦＥＴを用いることによって（例えば、図６参照）、歪みＳｉを上回る移動度の向上が提供される。この歪み印加技術はまた、ジャンクション材料（例えば、金属）が埋込チャネルの非常に近くに移動されるため、非常に低い外部抵抗をもたらす。
【００４７】
図１−６に関して上述した一部の実施形態は、（１）歪みチャネルを有するＧｅチャネル量子井戸ＭＯＤＦＥＴ、（２）シリサイドコンタクトによる一軸性圧縮歪みをチャネルに有する量子井戸トランジスタ、（３）ＳｉＧｅバッファ技術による二軸性圧縮歪みをチャネルに有する量子井戸トランジスタ、（４）一軸性歪み及び二軸性歪みの双方が付加される量子井戸トランジスタ、及び（５）外部抵抗を改善するＧｅのＱＷへのシリサイド化ソース／ドレインコンタクトを含み得る。これらの実施形態からもたらされ得る利益は：
Ｓｉ−Ｇｅベースのヘテロ構造量子井戸ＭＯＳＦＥＴにおいて高レベルの一軸応力を含み、一軸応力が移動度を少なくとも２倍に高めること；
金属ソース／ドレインがチャネルに近接しており、且つ半導体チャネルに対するソース／ドレインのショットキーバリア高さを制御（低減）するためにドーパント／不純物を集積（パイルアップ）させるように合金化シリサイド／ゲルマナイドプロセスを設計することができるため、Ｓｉ−Ｇｅ ＱＷＦＥＴにおいて極めて低い外部抵抗を含むこと；
より高いレベルの（プロセス誘起）歪みをチャネルに組み込むようにチャネルに二軸性歪み及び一軸性歪みを重畳あるいは付加することによって、高度にスケーリングされた（例えば、より短いチャネルの）デバイスで、Ｓｉと同様の短チャネル効果を維持することを可能にしながら、本質的に一層高いチャネル移動度を含むこと；
を含む。
【００４８】
一部のトランジスタは量子井戸にＩＩＩ−Ｖ族材料を使用し得る。例えば、典型的にＩＩＩ−Ｖ族系の、エピタキシャル成長された半導体ヘテロ構造内に形成される量子井戸トランジスタデバイスは、低い有効質量と変調デルタドーピングによる低減された不純物散乱とによって、トランジスタチャネルに非常に高いキャリア移動度を提供する。これらのデバイスは、非常に高い駆動電流性能を提供し、将来の低電力、高速ロジック用途に有望であると思われる。
【００４９】
実施形態によれば、トランジスタの量子井戸（ＱＷ）チャネル領域を局所的に歪ませることは、量子井戸の頂部バリア層及び底部バッファ層によってチャネル層内に発生される二軸性歪みに加えて、ソース／ドレインのコンフォーマル再成長によってＭＯＳトランジスタのＱＷチャネル領域に一軸性歪みを与えることによって達成され得る。例えば、図７−１０に関連して説明する一部の実施形態は、量子井戸の頂部バリア層及び底部バッファ層によってチャネル層内に発生される二軸性歪みに加えて、ＩＩＩ−Ｖ族材料のＱＷチャネル領域に一軸性歪みを与え得る。
【００５０】
図７は、量子井戸を有する基板の一部を模式的に示す断面図である。図７は、基板７２０上に形成された、あるいは基板７２０に接触する量子井戸（ＱＷ）７５４を含む装置７００を示している。ＱＷ７５４は、厚さＴ１１を有するバリア材料であり、あるいはそのようなバリア材料を含む頂部バリア若しくはバッファ層７３２を含んでおり、該層７３２は、チャネル層７３４上に形成され、あるいはチャネル層７３４に接触している。バッファ層７３２は頂面７７０を有し、チャネル層７３４の頂面７７５に形成され得る。チャネル層７３４は、厚さＴ１２を有するチャネル材料であり、あるいはそのようなチャネル材料を含んでおり、バッファ層７３６上に形成され、あるいはバッファ層７３６に接触している（例えば、バッファ層７３６の頂面７７７上に形成され、あるいは頂面７７７に接触している）。バッファ層７３６はバッファ材料から成り、あるいはバッファ材料を含み、厚さＴ１３を有する。バッファ層７３６は基板７２０上に形成され、あるいは基板７２０に接触している。
【００５１】
基板７２０は頂部傾斜バッファ層７２２を含むように示されており、頂部傾斜バッファ層７２２は、傾斜されたバッファ材料であり、あるいはそのようなバッファ材料を含み、バッファ層７２４上に形成され、あるいはバッファ層７２４に接触している。バッファ層７２４は、Ｓｉ基板層７２６上に形成された、あるいはＳｉ基板層７２６に接触するバッファ材料（例えば、傾斜されていない、あるいは均質なバッファ材料）であり、あるいはそのようなバッファ材料を含んでいる。層７２６は、切り取られた高抵抗率材料から成り、あるいはそのような高抵抗材料を含む。
【００５２】
実施形態によれば、基板７２０の頂部傾斜バッファ層７２２は、傾斜インジウムアルミニウム砒素（ＩｎＡｌＡｓ）であるかそれを含むかすることができ、バッファ層７２４は、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）であるかそれを含むかすることができ、Ｓｉ基板層７２６は高抵抗率のシリコン（Ｓｉ）材料であるかそれを含むかすることができる。認識されるように、ＩＩＩ−Ｖ族量子井戸に関して技術的に知られているその他の基板、基板層及び／又は基板材料も基板７２０に使用され得る。一部の例において、基板７２０は、基板１２０に関して上述した基板としてもよい。
【００５３】
以上にて説明した装置７００及びその構成要素群は、（例えば、ＣＭＯＳデバイスの一部であることによって）量子井戸（ＱＷ）ｐ−ＭＯＳ又はｎ−ＭＯＳトランジスタの一部となるように、１つ以上の処理チャンバを要する半導体トランジスタ製造プロセスなどにて、更に処理されることができる。
【００５４】
認識されるように、層７３４は、層７３６の上の頂部層７３２の下、且つゲート電極（例えば、図１０の電極１０９０）に隣接して形成されるジャンクションの表面同士の間の、チャネル材料のＱＷ“チャネル”部分を形成するのに好適な様々な材料を含み得る。具体的には、ＱＷ７５４がソースとドレインとの間の量子井戸（例えば、図１０のＱＷ９５４）となるように、ＱＷ７５４に隣接してソース及びドレインが形成され得る。ソース及びドレインは各々、例えば量子井戸に隣接して或いは量子井戸を貫通して（例えば、チャネル層を貫通して）形成され且つその後にジャンクション材料で充填される開口などの、ジャンクション領域とし得る。
【００５５】
量子井戸７５４は、ＭＯＳＦＥＴデバイスにおいて、輸送に関与するキャリアに対してエネルギー領域を制限するチャネル（例えば、層７３４又はチャネル９３４）を含んでいる。ここで、制限されたエネルギー領域（例えば、チャネル）は、各々がより高いバンドギャップを有する頂部バリア層（例えば、層７３２又はチャネル９３２）と底部バッファ層（例えば、層７３６）との間に閉じ込められた、より低いバンドギャップを有する領域である。
【００５６】
実施形態によれば、バッファ層７３２は、インジウム燐（ＩｎＰ）であるかそれを含むかすることができ、チャネル層７３４は、インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）であるかそれを含むかすることができ、バッファ層７３６はインジウムアルミニウム砒素（ＩｎＡｌＡｓ）であるかそれを含むかすることができる。認識されるように、ＩＩＩ−Ｖ族材料の量子井戸に二軸性歪みを生じさせるのに十分なその他の好適材料も、チャネル材料、頂部バリア材料、及び／又は底部バッファ材料に使用され得る。
【００５７】
ＱＷ７５４は、例えばＱＷ１２４をドーピングすることに関して上述したように、ＱＷ７５４の形成中又は形成後にＱＷ７５４をドーピングすることによって形成された、電気的に負の電荷を有するＮ型ウェルとし得る。ＱＷ７５４はＮ型になるようにドープされてもよいし、Ｐ型にされてもよい。同様に、ジャンクション領域はＮ型ジャンクション領域又はＰ型ジャンクション領域とし得る。
【００５８】
図８は、頂部バリア層及びチャネル層を貫通するソース・ドレイン開口を形成した後の図７の基板を模式的に示している。図８は、チャネル層８３４内に形成された側面８１２とコンタクト開口底面（例えば、バッファ層７３６の頂面７７７）とを含んだコンタクト開口８７０を含む装置８００を示している。同様に、コンタクト開口８８０は、チャネル層８３４内に形成された側面８１０とコンタクト開口底面（例えば、バッファ層７３６の頂面７７７）とを含んでいる。
【００５９】
実施形態によれば、コンタクト開口８７０及び８８０は、トランジスタのゲート電極又はＱＷチャネルの位置に隣接するジャンクション領域を形成するように形成され得る。例えば、頂部ＱＷバリア層７３２を貫通するようにエッチングすることによってジャンクションが形成され、且つ層７３４を貫通するようにエッチングすることによってコンタクト開口又はジャンクション領域のリセスが形成され得る。その後、ジャンクション領域のリセス内にジャンクション材料が形成あるいは堆積され得る。ジャンクション領域８７０及び８８０は、“ソース・ドレイン領域”又は“拡散領域”とも称され得る。また、ジャンクション領域８７０及び８８０内に適切な材料が形成、堆積あるいは成長されるとき、得られる材料は“ジャンクション”、“ソース”、“ドレイン”、又は“拡散領域”とも称され得る。
【００６０】
例えば、開口（例えば、コンタクト開口）は、量子井戸の底部バッファ層７３６を露出させるように（例えば、頂面７７７を露出させるように）層７３２及び層７３４の一部を除去することなどによって、層７３２及び層７３４を貫通して形成され得る。層７３２及び層７３４を貫通するように開口を形成すること（例えば、除去すること）は、バリア層８３２及びチャネル層８３４を形成し得る。開口を形成すること（例えば、除去すること）はまた、第１のジャンクション領域（例えば、開口８７０）内のチャネル層８３４の第１の側壁８１２及び底部バッファ層７３６の第１の底面７７７と、第２のジャンクション領域（例えば、開口８８０）内のチャネル層の第２の側壁８１０及び底部バッファ層７３６の第２の底面７７７とを形成し得る。
【００６１】
一部の例において、開口を形成するのに先立って頂面７７０にエッチングマスクが形成され得る。頂面７７０のうちのエッチングすべき部分を露出させるようにマスクの一部が除去され得る。層７３２及び７３４の一部が、マスクが除去された部分で開口を介してエッチングすることによって除去され得る。層７３４を貫通して頂面７７７を露出させるコンタクト開口８７０及び８８０を形成するように、層７３２及び７３４の第１及び第２の部分が除去され得る。
【００６２】
例えば、図２の装置２００上のハードマスク層に関して上述したように、パターニングの２つの処理プロセスが用いられ得る。一部の例において、エッチングマスクは、頂面７７０を露出される開口を形成するようにドライエッチングされる例えばＨｆＯ２Ａｌ２又はＨｆＯ２Ａｌ３などの高誘電率（ｈｉｇｈ−ｋ）誘電体とし得る。認識されるように、ここで説明したようにジャンクション領域８７０及び８８０を形成するべくソース・ドレインのリセスをエッチングしながら保護すべき領域を画成するために、その他のマスク又はプロセスが用いられてもよい。
【００６３】
実施形態によれば、上記第１及び第２の部分を除去することは、（例えば、液体を用いる）ウェットエッチングプロセスを用いて、各々がチャネル層７３４の厚さＴ２全体にわたって延在するコンタクト開口８７０及び８８０を形成することを含む。このウェットエッチングプロセスは等方性又は異方性とし得る。
【００６４】
例えば、層７３２を貫通するように選択エッチングし、その後、層７３４を貫通するように選択エッチングするため、２つのウェットエッチングプロセスが使用され得る。第１のウェットエッチャントは、層７３２の材料はエッチングするが層７３４の材料（又は、表面７７０上のエッチングストッパ）はエッチングしない選択的なものとし得る。また、第２のウェットエッチャントは、層７３４の材料はエッチングするが層７３２の材料（又は、表面７７０上のエッチングストッパ）はエッチングしない選択的なものとし得る。一部の例において、第２のウェットエッチャントは、層７３２の材料及び層７３４の材料をエッチングする（が、表面７７０上のエッチングストッパはエッチングしない）選択的なものとし得る。
【００６５】
例えば、ジャンクション領域８７０及び／又は８８０は、クエン酸、過酸化物、ＨＣｌ及びリン酸を含む混合物を含有し得るエッチャント液を用いて除去すなわちエッチングすることによって形成され得る。例えば、ＨＣｌとＨ２Ｏとの混合物は、ＩｎＰのみをエッチングし、ＩｎＧａＡｓ材料に対しては選択的である（例えば、エッチングしない）。一方で、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）とＨ２Ｏとの混合物は、ＩｎＧａＡｓ及びＩｎＡｌＡｓをエッチングするが、ＩｎＰ材料に対しては選択的である（例えば、エッチングしない）。認識されるように、層７３２の材料、次いで層７３４の材料を選択的にウェットエッチングするのに好適なその他のウェットエッチャントも使用され得る。
【００６６】
図９は、ソース・ドレイン開口内に低温でコンフォーマルに再成長され且つチャネルに一軸性歪みを生じさせるようにチャネルより大きい格子定数を有する傾斜チャネル材料を形成した後の図８の基板を示している。図９は、コンタクト開口８７０内に形成されたジャンクション材料９７０と、コンタクト開口８８０内に形成されたジャンクション材料９８０とを含む装置９００を示している。ジャンクション材料９７０及び９８０は、それぞれ、頂面９７２及び９８２を有している。図９は、チャネル９３４が材料９７０及び９８０に隣接あるいは接触したＱＷ９５４を含む装置９００を示している。
【００６７】
実施形態によれば、（例えば、層８３４と同じ）チャネル層７３４の材料と同じ材料であるジャンクション材料の層が、開口８７０及び８８０内に堆積あるいは成長されて、ジャンクション材料９７０及び９８０が形成され得る。ジャンクション材料９７０及び９８０を形成するため、コンフォーマル、選択的、エピタキシャル、且つ／或いは傾斜された材料層が成長され得る。一部の例において、材料９７０及び９８０は、Ｉｎ濃度を増大させながら等量だけＧａ濃度を低減するように傾斜されて選択的にエピタキシャル成長されたＩｎＧａＡｓ材料（例えば、この材料はＩｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓである）であり、あるいはそれを含む。チャネル材料から材料９７０及び９８０をエピタキシャル成長させることは、ジャンクション材料（例えば、同じ材料であるが、Ｉｎ及びＧａの濃度が異なる）を形成するためにチャネル材料を“再成長”させることとして説明され得る。
【００６８】
ジャンクション材料９７０及び９８０は、底面７７７と、コンタクト開口内のチャネル材料側壁８１２及び８１０との上に形成され得る。ジャンクション材料９７０及び９８０は、ジャンクション領域内にチャネル材料（例えば、層８３４の材料）をエピタキシャルに再成長させることによって形成され得る。具体的には、材料９７０及び９８０は、側壁及び底面に、表面７７７から表面９７２／９８２までＩｎ濃度が増すように傾斜されたチャネル材料と同じ材料をコンフォーマルにエピタキシャル成長させることによって形成され得る。
【００６９】
ジャンクション材料９７０及び９８０は、チャネル材料の“低温”エピタキシャル再成長によって形成され得る。このような成長は、十分な有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）、化学ビームエピタキシ（ＣＢＥ）、又は原子層エピタキシ（ＡＬＥ）を含み得る。“低温”成長は、バックエンドアニール処理で使用される温度（例えば、ジャンクション及びゲートコンタクトへの相互接続を形成するために使用される温度）より低い温度での成長を表す。例えば、ジャンクション材料は、５５０℃以下の温度で形成され、アニール前において、異なる濃度のＩｎ及びＧａを有することによってチャネル材料内に一軸性歪みを発生させ得る。一部の実施形態において、この温度は４００℃より高く且つ５５０℃より低くし得る。
【００７０】
ジャンクション材料９７０及び９８０は、チャネル材料とは異なる濃度のＩｎ及びＧａを有するＩｎＧａＡｓの層を作り出すように、様々な適切なＩｎ、Ｇａ及びＡｓチャネル材料の低温エピタキシャル再成長によって形成され得る。ジャンクション材料がＩｎ濃度に関して傾斜される場合において、ジャンクション材料のうちの少なくとも或る厚さは、チャネル材料とは異なるＩｎ及びＧａの濃度を有する。
【００７１】
故に、異なるＩｎ（及びＧａ）濃度により、材料９７０及び９８０は各々、チャネル９３４の格子間隔と異なる格子間隔を有する厚さ部分を含む。これら異なるＩｎ濃度は、ジャンクション材料とチャネル材料との間に格子間隔の閾差を確保するように選定あるいは事前決定されることが可能である。格子間隔の閾差は、材料９７０及び９８０の各々がチャネル材料とは十分に異なる体積を有し、各々がチャネル９３４に一軸性歪みを生じさせ、（この一軸性歪みがない場合と比較して）チャネル移動度を増大（あるいは向上）し且つＲｅｘｔを低減することを生じさせるのに十分なものとすることができる。一部の実施形態において、これら異なるＩｎ濃度を選定あるいは事前決定して、０から３．８％の間の歪みであるように歪みを調整する（例えば０と３．８％との間の歪みである所望の歪みの１０％内に制御された歪み量を提供する）ことが可能である。
【００７２】
一部の実施形態において、材料９７０及び９８０は、Ｎ型チャネル層９３４内にキャリアとして正孔を有するｐ−ＭＯＳデバイスのチャネル移動度を高めるのに十分な一軸性圧縮歪み（歪みの矢印９９２及び９９４で示す）をチャネル９３４に生じさせる、チャネル９３４のチャネル材料より大きい格子間隔（体積の矢印９７４及び９８４で示す）を有する。材料９７０及び９８０はチャネル９３４に隣接し、コンタクトし、且つ／或いは接触しているので、それらの各々は、主として自身から遠ざけるようにチャネル材料を押し、ひいては、自身から遠ざける向きにチャネル内に一軸性歪みを誘起あるいは発生させるものとして説明され得る。また、歪み９９２と９９４との組み合わせは、チャネル９３４のチャネル材料の格子間隔と異なる格子間隔を有するジャンクション材料９７０及び９８０によって引き起こされて、材料９７０と９８０との間のチャネル９３４に一軸性歪みを生じさせる、チャネル層内の一軸性歪みとして説明され得る。
【００７３】
この歪みは、層９３４のチャネル材料の体積より大きい体積を材料９７０及び９８０の各々が有するようにさせる閾差によって発生され得る。例えば、チャネル材料が例えば７０％と１００％との間といった一定あるいは一様なＩｎ濃度を有しながら、ジャンクション材料は、表面７７７での５３％から表面９７２／９８２での１００％まで増加するＩｎ濃度を有するように傾斜され得る。一部の実施形態において、材料９７０及び９８０は、ｘが表面７７７での０．５３から表面９７２／９８２での１．０まで増加する、或る厚さの選択的にエピタキシャル成長されたＩｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓ材料を含み、チャネル材料は、ｘが０．７と０．９５との間であるＩｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓ材料とし得る。このような場合の一部の例において、チャネル材料のｘはおよそ０．７又は０．８とし得る。
【００７４】
他の実施形態において、材料９７０及び９８０は、ｎ−ＭＯＳデバイスの電子移動度を高める引っ張り歪みを生じさせるように（例えば、歪みの矢印９９２及び９９４で示すのとは逆向きに、チャネル９３４内に引っ張り一軸性歪みを生じさせるように）、チャネル９３４のチャネル材料より小さい格子間隔を有し得る。
【００７５】
一軸性歪みに加えて、層９３２のバリア材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔と異なることに起因して、矢印９９２及び９９４で示したのと同じ向き（そして、図９に示した断面に出入りする向き）に、第１の二軸性歪みがチャネル９３４内に引き起こされ、あるいは存在してもよい。同様の第２の二軸性歪みが、層７３６のバッファ材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔と異なることに起因して、チャネル９３４内に引き起こされ、あるいは存在してもよい。例えば、層９３２のバリア材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔より大きい、あるいは小さいこと、及び／又は層７３６のバッファ材料の格子間隔がチャネル材料の格子間隔より大きい、あるいは小さいことに起因して、それぞれ、二軸性の圧縮歪み又は引っ張り歪み（一軸性歪みと同様の歪み）がチャネル９３４内に存在していてもよい。
【００７６】
一部の実施形態において、頂部バリア層及び底部バッファ層は、移動度を高め且つＲｅｘｔを低減する二軸性圧縮歪みをチャネル材料内に生じさせるのに十分な、チャネル材料の格子間隔より小さい格子間隔、及びチャネル材料の体積より小さい体積を有する。このような実施形態において、チャネル材料は、ｘが０．７と０．９５との間である一様なＩｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓであるか、それを含むかであり、ジャンクション材料は、ｘが表面７７７での０．５３から表面９７２／９８２での１．０まで増加するエピタキシャル成長Ｉｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓ材料であるか、それを含むかであり、それにより、二軸性歪みに加えて、チャネル移動度を（例えば、二軸性歪みによるチャネル移動度の増大に加えて）更に高め且つＲｅｘｔを（例えば、二軸性歪みによるＲｅｘｔの低減に加えて）更に低減するのに十分な量だけ一軸性歪みがチャネル内に発生される。一部の実施形態において、頂部バリア層はインジウム燐（ＩｎＰ）を有し、底部バッファ層はインジウムアルミニウム砒素（ＩｎＡｌＡｓ）を有し、一軸性歪み及び二軸性歪みは圧縮歪みである。認識されるように、認識されるように、ＩＩＩ−Ｖ族量子井戸チャネルに二軸性圧縮歪みを生じさせるのに十分なその他の好適材料も、チャネル材料、頂部バリア材料及び／又は底部バッファ材料に使用され得る。
【００７７】
図１０は、先端（tip）領域、スペーサ、ソース／ドレイン材料上のソース／ドレイン金属、及びゲート電極を形成した後の図９の基板を示している。図１０は、頂面７７０上に形成されたｈｉｇｈ−ｋゲート誘電体１０４４と、ゲート誘電体１０４４上に形成されたゲート金属ゲート電極１０９０とを有する、ＱＷ９５４を含む装置１０００を示している。ソース金属（例えば、ソースコンタクト）１０７０が材料９７０の表面９７２に形成され、ドレイン金属（例えば、ドレインコンタクト）１０８０が材料９８０の表面９８２に形成されている。
【００７８】
スペーサ１００２が、ゲート構造（ゲート誘電体１０４４及びゲート金属ゲート電極１０９０）とソース／ドレイン（ソース金属１０７０及びドレイン金属１０８０）との間に形成され、ゲート構造をソース／ドレインから電気的に絶縁している。ゲート誘電体１０４４、ゲート金属１０９０、ソース金属１０７０及びドレイン金属１０８０は、ここで説明したＩＩＩ−Ｖ族ＱＷに関するそれらの機能を果たすのに十分なプロセスによって形成され、且つそれらの機能を果たすのに十分な材料を含み得る。一部の例において、ゲート誘電体１０４４、ゲート金属１０９０、ソース金属１０７０及びドレイン金属１０８０は、ゲート誘電体２４４、ゲート電極１９０、材料４７６及び材料４８６に関して説明したようなプロセスによって形成され、且つ同じく説明したような材料を含み得る。
【００７９】
以上にて説明した装置１０００及びその構成要素群は、（例えば、ＣＭＯＳデバイスの一部であることによって）量子井戸（ＱＷ）ｐ−ＭＯＳ又はｎ−ＭＯＳトランジスタの一部となるように、１つ以上の処理チャンバを要する半導体トランジスタ製造プロセスなどにて、更に処理されることができる。装置１０００はその後、必要に応じてｐ型材料又はｎ型材料を形成するように、ジャンクション材料、チャネル材料、ゲート材料をドープするために処理され得る。例えば、装置１０００は、図１１に示すようなＣＭＯＳデバイスの部分となるように処理され得る。図７−９に関して説明した処理に先立ってゲート構造を形成することも意図される。例えば、図７において、図７のＩＩＩ−Ｖ族ＱＷ構造に、図１のゲート構造に相当するゲート構造を含めることなどが意図される。
【００８０】
故に、図７−９に関して説明した実施形態は、高濃度ドープされた、より大きい格子定数の傾斜（ｎ＋＋）Ｉｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓソース／ドレイン材料上での不純物のイオン注入とそれに続く不純物活性化アニールとによって製造される隆起型（raised）金属ソース／ドレインコンタクトを、コンフォーマル再成長による傾斜（ｎ＋＋）Ｉｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓソース／ドレイン歪み設計ＩＩＩ−Ｖ量子井戸ベースのＭＯＳＦＥＴデバイス上の金属コンタクトで置き換えるように使用されてもよい。イオン注入及びそれに続くアニールは、ドーパントの高温活性化アニールとイオン注入ダメージとに起因して三元ＩＩＩ−Ｖ族材料（例えば、Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ）内に組成変化をもたらすが、図７−９に関して説明した実施形態はそれを回避し得る。また、ソース・ドレイン領域における不十分なドーパント活性化は、より高いＲｅｘｔをもたらし、それがイオン注入及びその後のアニールを施したデバイスのデバイス性能に影響を及ぼすが、図７−９に関して説明した実施形態はそれを回避し得る。また、図７−９に関して説明した実施形態では、ソース／ドレイン領域への、より大きい格子定数の傾斜ＨＩＶ材料のコンフォーマル再成長によって、チャネルのＩＩＩ−Ｖ族材料への歪みが増大される。
【００８１】
さらに、ＳｉＧｅソース／ドレインと比較して、図７−９に関して説明した、より大きい格子定数の傾斜Ｉｎ（ｘ）Ｇａ（１−ｘ）Ａｓ（例えば、ｘ＝０．５３〜１）又は一定組成のソース／ドレインの低温コンフォーマル成長の実施形態は、ＳｉＧｅソース／ドレインの場合には不可能な０〜３．８％に調整された一軸性歪みをチャネル材料（例えば、Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓ）に与える。これは、ＭＯＣＶＤ、ＣＢＥ、ＭＢＥ又はＡＬＥを用いてソース／ドレイン材料を傾斜させることによって、チャネル材料における歪みの制御の柔軟性を提供する。デバイス構造の成長中に二軸性歪みとともに一軸性歪みを実現することは、これら２つの歪みが付加されるため、チャネル移動度を更に高める。
【００８２】
また、（１）高濃度ドープされたキャップ層（例えば、ｎ＋ＩｎＧａＡｓ）の頂部の金属を有する隆起型ソース／ドレインコンタクト、又は（２）ソース／ドレイン領域へのドーパントのイオン注入とそれに続くドーパント活性化及び金属コンタクト堆積とを用いたＩＩＩ−Ｖ族ＭＯＳＦＥＴと比較して、図７−１０に関して上述した実施形態は：
１．より低いＲｅｘｔ抵抗；
２．より低いソース／ドレイン抵抗；
３．ゲート長のスケーリングが可能なこと；
４．低減されたオフ状態リーク、及び最小化された寄生ジャンクションリーク；
５．ソース／ドレイン形成のために合金化あるいは非合金化金属コンタクトを作成することに低温サーマルバジェットのみを必要とすること。典型的に、処理は、オーミックコンタクトを形成するために４５０℃未満でのアニールを含み、ソース／ドレインの拡張又は深いイオン注入のプロセスが存在しないため、コンタクトを形成することに高温注入アニールが必要とされない；
６．４５０℃未満のアニールでオーミックコンタクトを形成することにより、チャネル材料内でのキャリア移動度の劣化なく、量子井戸に基づくＭＯＳＦＥＴを提供すること；
７．発展可能な製造可能性を有する製造プロセス；
８．有意に縮小されるセルフアライン構造及びソース−ドレイン間隔；
９．注入及びアニールのＭＯＳＦＥＴ製造プロセスと比較して、注入誘起ダメージが排除されること；
を含む利益をもたらし得る。
【００８３】
図７−１０に関して上述した一部の実施形態は、例えばＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓを含むＱＷとし得るが、図７−１０に関して上述した概念は、例えば、（１）様々な種類のＩＩＩ−Ｖ族材料を含むもの、（２）デバイスがｐチャネル若しくはｎチャネルの何れにされるか、デバイス動作が多数キャリア若しくは少数キャリアの何れに基づくか、及び／又はデバイスがデプレッションモード若しくはエンハンスメントモードの何れとして動作するか、に基づいて選択されたデルタドーパント型を有するもの、（３）多様な異なる基板（シリコン以外）上に成長された構造を有するもの、（４）底部バリアに変調ドーピングが適用され得るもの、及び／又は（５）ソース／ドレイン領域が再成長（Ｐ＋＋）ＩｎＧａＡｓ材料として用いられることになるｐチャネル系を用いるもの、などの様々なＱＷデバイスに適用され得る。
【００８４】
図１１は、図５又は図１０に関して上述した装置５００又は９００の実施形態が組み込まれ得る代表的なＣＭＯＳ構造を示している。図１１は、グランドＧＮＤ、入力電圧Ｖｉｎ、出力電圧Ｖｏｕｔ、及びバイアス電圧ＶＤＤを有するＣＭＯＳデバイス１１００を示しており、これらは、ＣＭＯＳデバイスのｐ−ＭＯＳトランジスタ及びｎ−ＭＯＳトランジスタのジャンクション領域及びゲート電極に適切に結合される。
【００８５】
一部の実施形態に関し、図１１は、典型的な手法でｎ−ＭＯＳデバイス１１０４に接続される、例えば図５及び１０に関して上述した装置５００又は１０００のｐ−ＭＯＳ実施形態などのｐ−ＭＯＳデバイス１２０４を有するＣＭＯＳデバイス１１００を示す。ｐ−ＭＯＳデバイス１２０４のゲート誘電体、ゲート電極、ジャンクション領域、ＱＷチャネル、及びＱＷ構造は、図５及び１０に関して上述した装置５００又は１０００の実施形態について説明したものに相当し得る。
【００８６】
例えば、図５に関して言えば、ジャンクション領域１２７４は、図５に関して説明した材料５７６（及び、歪み５７４を有する５９３）を含み得る。同様に、ジャンクション領域１２８４は、図５に関して説明した材料５８６（及び、歪み５８４を有する５８３）を含み得る。また、ウェル１２２４は、図５に関して説明した一軸性歪み５９２及び５９４を有するチャネル５３４を備えたＱＷ５２４を含み得る。
【００８７】
また、図１０に関して言えば、ジャンクション領域１２７４は、図１０に関して説明した材料９７０（歪み９７４を有する）を含み得る。同様に、ジャンクション領域１２８４は、図１０に関して説明した材料９８０（歪み９８４を有する）を含み得る。また、ウェル１２２４は、図１０に関して説明した一軸性歪み９９２及び９９４を有するチャネル９３４を備えたＱＷ９５４を含み得る。
【００８８】
基板１１０２はまた、ＣＭＯＳデバイス１１００を形成する上でＮ型ウェル１１２４に関連するＰ型ＱＷ１２２４を含んでいる、Ｐ型ウェル１１２４は、基板１１０２の第２の領域上に形成されてＮ型ＱＷ１１２４に隣接する基板１１０２の第２の異なる接触面を画成するｎ−ＭＯＳトランジスタデバイス１１０４の部分である。具体的には、例えば、ｎ−ＭＯＳデバイス１１０４は、電気絶縁材料１１１０によってｐ−ＭＯＳデバイス１２０４から電気的に隔離されて、ｐ−ＭＯＳデバイス１２０４に隣接するように形成され得る。また、ｎ−ＭＯＳデバイス１１０４は、ゲート電極１１９０の下の誘電体１１４４の下、且つＮ型ジャンクション１１２０と１１３０との間に、ＱＷチャネルを含み得る。ｎ−ＭＯＳデバイス１１０４はスペーサ１１１２及び１１１４を有するように図示されている。
【００８９】
図１１はまた、ｎ−ＭＯＳデバイス１１０４内の引っ張り歪み１１７４、１１８４、１１９２及び１１９４を示している。例えば、ジャンクション１１２０及び１１３０が、頂面１１２５の下の基板１１０２の部分から遠ざける向きの引っ張り歪み１１７４及び１１８４を生じさせ得る。故に、歪み１１７４及び１１８４は、ｎ−ＭＯＳデバイス１１０４のＱＷチャネル内に引っ張り歪み１１９２及び１１９４を生じさせ得る。認識されるように、引っ張り歪み１１９２及び１１９４は、ジャンクション１１２０と１１３０との間におけるキャリア移動度（例えば、ウェル１１２４のチャネル内の電子移動度）を高めるのに十分なものとなり得る。具体的には、ジャンクション１１２０及び１１３０は、ＱＷ１１２４のＱＷチャネルの材料の格子間隔より小さい格子間隔を有する材料で形成され得る。
【００９０】
実施形態によれば、ｎ−ＭＯＳデバイス１１０４は、典型的な手法でｐ−ＭＯＳデバイス１２０４に接続される、図５及び１０に関して上述した装置５００又は１０００のｎ−ＭＯＳ実施形態とし得る。このような場合において、デバイス１１０４のゲート誘電体、ゲート電極、ジャンクション領域、チャネル、及びウェル構造は、図５及び１０に関して上述した装置５００又は１０００の実施形態について説明したものに相当し、ｐ−ＭＯＳデバイス１２０４は上述のｎ−ＭＯＳデバイス１１０４をｐ−ＭＯＳデバイスにしたものに相当し得る。
【００９１】
以上の詳細な説明では具体的な実施形態を説明した。しかしながら、これらの実施形態には、請求項に明記される実施形態の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な変更及び変形が為され得る。従って、この明細書及び図面は、限定的なものではなく、例示的なものと見なされるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内の量子井戸の頂部バリア層及びチャネル層の第１の部分を除去して前記基板内に第１のジャンクション領域を形成するとともに、前記頂部バリア層及び前記チャネル層の異なる第２の部分を除去して前記基板内に第２のジャンクション領域を形成する除去工程；及び
前記第１のジャンクション領域内及び前記第２のジャンクション領域内に、或る厚さのジャンクション材料を形成する形成工程；
を有し、
前記ジャンクション材料は、前記チャネル層のチャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有し、前記第１のジャンクション領域と前記第２のジャンクション領域との間の前記チャネル層の第３の部分に一軸性歪みを生じさせる、
方法。
【請求項２】
前記チャネル層は前記量子井戸の前記頂部バリア層と底部バッファ層との間にあり、前記頂部バリア層及び前記底部バッファ層は各々、前記チャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有する材料を有し、各々が前記チャネル層の前記第３の部分に前記一軸性歪み
【請求項３】
前記第１及び第２の部分を除去する前記除去工程は更に、層間誘電体（ＩＬＤ）層の第１及び第２の部分を除去して、前記ＩＬＤ層を貫通して前記チャネル層内に達するが前記チャネル層は貫通しないコンタクト開口を形成することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の部分を除去する前記除去工程は、異方性ドライエッチングを用いて２つのコンタクト開口を形成することを有し、各開口は、前記チャネル層内に或る厚さにわたって延在するが前記チャネル層を完全には貫通せず、
当該方法は更に：
選択性の等方性ウェットエッチングを用いて、前記コンタクト開口を、前記頂部バリア層内で拡張せずに前記チャネル層内で拡張することで、前記チャネル層を完全に貫通して前記量子井戸の底部バッファ層を露出させるように前記開口を拡張する拡張工程；
を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記除去工程は、前記チャネル層のうちの第１の厚さを除去するが、前記チャネル層の残りの厚さは除去せず、前記拡張工程は、前記残りの厚さを除去することと、前記ＩＬＤ層内での前記開口の幅より広い幅まで、前記チャネル層内で前記開口を拡幅することとを有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記形成工程は、前記拡張されたコンタクト開口内で前記チャネル材料上に金属材料を形成することを有するが、前記頂部バリア層のバリア材料上には金属材料を形成しない、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記金属材料を熱処理して、前記金属材料と前記チャネル材料との間の界面に、前記金属材料と前記チャネル材料とを含む合金材料を形成する熱処理工程、を更に有する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記形成工程は、原子層成長（ＡＬＤ）及び物理気相成長（ＰＶＤ）のうちの一方を用いてニッケル（Ｎｉ）材料を堆積することを有し、前記チャネル材料はゲルマニウム（Ｇｅ）を有し、前記頂部バリア層及び底部バッファ層はシリコンを有し、且つ前記一軸性歪み及び前記二軸性歪みは圧縮歪みである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記熱処理工程は、前記界面をアニールして、前記頂部バリア層、前記底部バッファ層、前記チャネル層及び前記金属材料の間に合金材料を形成することを有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１及び第２の部分を除去する前記除去工程は：
前記量子井戸の前記底部バッファ層を露出させるように前記頂部バリア層及び前記チャネル層の第１の部分を除去するとともに、前記量子井戸の前記底部バッファ層を露出させるように前記頂部バリア層及び前記チャネル層の異なる第２の部分を除去することを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記除去工程は、前記第１のジャックション領域内に、前記頂部バリア層及び前記チャネル層の第１の側壁と前記底部バッファ層上の第１の底面とを形成することと、前記第２のジャックション領域内に、前記頂部バリア層及び前記チャネル層の第２の側壁と前記底部バッファ層上の第２の底面とを形成することとを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記形成工程は、前記ジャックション領域内に前記チャネル材料をエピタキシャル再成長させることを有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記形成工程は、前記側壁及び前記底面上に、前記チャネル材料と同じ材料の、傾斜されたコンフォーマル材料を形成することを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記形成工程は、５５０℃以下の温度で前記ジャンクション材料を形成し、アニール前に前記一軸性歪みを生じさせることを有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１及び第２の部分を除去する前記除去工程は更に、前記頂部バリア層上にゲート誘電体層を形成することと、前記ゲート誘電体層をドライエッチングして、前記頂部バリア層及び前記チャネル層の第３の部分上にマスクを形成することと、第１の選択性ウェットエッチングを用いて前記頂部バリア層の前記第１及び第２の部分を除去することと、第２の選択性ウェットエッチングを用いて前記チャネル層の前記第１及び第２の部分を除去することとを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記チャネル材料はインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）材料を有し、且つ前記形成工程は、前記チャネル材料のインジウム濃度より高いインジウム濃度を有するＩｎＧａＡｓ材料を成長させることを有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記頂部バリア層はインジウム燐を有し、前記底部バッファ層はインジウムアルミニウム砒素を有し、且つ前記一軸性歪み及び前記二軸性歪みは圧縮歪みである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
頂部バリア層と底部バッファ層との間にチャネル層を有する量子井戸であり、前記頂部バリア層及び前記底部バッファ層は各々、前記チャネル層のチャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有する材料を有し、各々が前記チャネル層に二軸性歪みを生じさせる、量子井戸；
前記量子井戸に隣接する第１のジャンクション領域であり、前記チャネル層を貫通して前記底部バッファ層に達する第１のジャンクション領域；
前記量子井戸に隣接する異なる第２のジャンクション領域であり、前記チャネル層を貫通して前記底部バッファ層に達する第２のジャンクション領域；
前記第１のジャックション領域内及び前記第２のジャンクション領域内のジャンクション材料であり、前記チャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有し、前記チャネル層に前記二軸性歪みに加えて一軸性歪みを生じさせるジャンクション材料；
を有するトランジスタ。
【請求項１９】
前記ジャンクション材料は、前記チャネル層と金属材料との間の界面に合金材料を有し、前記合金は前記チャネル材料と前記金属とを有する、請求項１８に記載のトランジスタ。
【請求項２０】
前記金属はニッケル（Ｎｉ）を有し、前記チャネル材料はゲルマニウム（Ｇｅ）を有し、前記頂部バリア層及び前記底部バッファ層はシリコンを有し、且つ前記一軸性歪み及び前記二軸性歪みは圧縮歪みである、請求項１９に記載のトランジスタ。
【請求項２１】
前記ジャンクション材料は、前記頂部バリア層及び前記チャネル層の側壁面と前記底部バッファ層の頂面との上に、前記チャネル材料と同じ材料の傾斜材料を有する、請求項１８に記載のトランジスタ。
【請求項２２】
前記チャネル材料はインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）を有し、前記ジャンクション材料は、前記チャネル材料のインジウム濃度より高いインジウム濃度を有するＩｎＧａＡｓ材料を有し、前記頂部バリア層はインジウム燐（ＩｎＰ）を有し、前記底部バッファ層はインジウムアルミニウム砒素（ＩｎＡｌＡｓ）を有し、且つ前記一軸性歪み及び前記二軸性歪みは圧縮歪みである、請求項２１に記載のトランジスタ。
【請求項２３】
基板内のトランジスタ量子井戸であり、該量子井戸は、頂部バリア層と底部バッファ層との間にチャネル層を有し、前記頂部バリア層及び前記底部バッファ層は各々、前記チャネル層のチャネル材料の格子間隔より小さい格子間隔を有する材料を有し、各々が前記チャネル層に二軸性圧縮歪みを生じさせる、量子井戸；
前記量子井戸の一部に隣接する第１のジャンクション領域であり、前記頂部バリア層を貫通し、前記チャネル層を貫通し、且つ前記底部バッファ層に達するように延在する第１のジャンクション領域；
前記量子井戸の前記一部に隣接する異なる第２のジャンクション領域であり、前記頂部バリア層を貫通し、前記チャネル層を貫通し、且つ前記底部バッファ層に達するように延在する第２のジャンクション領域；
前記第１のジャックション領域内及び前記第２のジャンクション領域内のジャンクション材料であり、前記チャネル材料の格子間隔より大きい格子間隔を有し、前記チャネル層に前記二軸性圧縮歪みに加えて一軸性圧縮歪みを生じさせるジャンクション材料；
を有する装置。
【請求項１】
基板内の量子井戸の頂部バリア層及びチャネル層の第１の部分を除去して前記基板内に第１のジャンクション領域を形成するとともに、前記頂部バリア層及び前記チャネル層の異なる第２の部分を除去して前記基板内に第２のジャンクション領域を形成する除去工程；及び
前記第１のジャンクション領域内及び前記第２のジャンクション領域内に、或る厚さのジャンクション材料を形成する形成工程；
を有し、
前記ジャンクション材料は、前記チャネル層のチャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有し、前記第１のジャンクション領域と前記第２のジャンクション領域との間の前記チャネル層の第３の部分に一軸性歪みを生じさせる、
方法。
【請求項２】
前記チャネル層は前記量子井戸の前記頂部バリア層と底部バッファ層との間にあり、前記頂部バリア層及び前記底部バッファ層は各々、前記チャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有する材料を有し、各々が前記チャネル層の前記第３の部分に前記一軸性歪み
【請求項３】
前記第１及び第２の部分を除去する前記除去工程は更に、層間誘電体（ＩＬＤ）層の第１及び第２の部分を除去して、前記ＩＬＤ層を貫通して前記チャネル層内に達するが前記チャネル層は貫通しないコンタクト開口を形成することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の部分を除去する前記除去工程は、異方性ドライエッチングを用いて２つのコンタクト開口を形成することを有し、各開口は、前記チャネル層内に或る厚さにわたって延在するが前記チャネル層を完全には貫通せず、
当該方法は更に：
選択性の等方性ウェットエッチングを用いて、前記コンタクト開口を、前記頂部バリア層内で拡張せずに前記チャネル層内で拡張することで、前記チャネル層を完全に貫通して前記量子井戸の底部バッファ層を露出させるように前記開口を拡張する拡張工程；
を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記除去工程は、前記チャネル層のうちの第１の厚さを除去するが、前記チャネル層の残りの厚さは除去せず、前記拡張工程は、前記残りの厚さを除去することと、前記ＩＬＤ層内での前記開口の幅より広い幅まで、前記チャネル層内で前記開口を拡幅することとを有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記形成工程は、前記拡張されたコンタクト開口内で前記チャネル材料上に金属材料を形成することを有するが、前記頂部バリア層のバリア材料上には金属材料を形成しない、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記金属材料を熱処理して、前記金属材料と前記チャネル材料との間の界面に、前記金属材料と前記チャネル材料とを含む合金材料を形成する熱処理工程、を更に有する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記形成工程は、原子層成長（ＡＬＤ）及び物理気相成長（ＰＶＤ）のうちの一方を用いてニッケル（Ｎｉ）材料を堆積することを有し、前記チャネル材料はゲルマニウム（Ｇｅ）を有し、前記頂部バリア層及び底部バッファ層はシリコンを有し、且つ前記一軸性歪み及び前記二軸性歪みは圧縮歪みである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記熱処理工程は、前記界面をアニールして、前記頂部バリア層、前記底部バッファ層、前記チャネル層及び前記金属材料の間に合金材料を形成することを有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１及び第２の部分を除去する前記除去工程は：
前記量子井戸の前記底部バッファ層を露出させるように前記頂部バリア層及び前記チャネル層の第１の部分を除去するとともに、前記量子井戸の前記底部バッファ層を露出させるように前記頂部バリア層及び前記チャネル層の異なる第２の部分を除去することを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記除去工程は、前記第１のジャックション領域内に、前記頂部バリア層及び前記チャネル層の第１の側壁と前記底部バッファ層上の第１の底面とを形成することと、前記第２のジャックション領域内に、前記頂部バリア層及び前記チャネル層の第２の側壁と前記底部バッファ層上の第２の底面とを形成することとを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記形成工程は、前記ジャックション領域内に前記チャネル材料をエピタキシャル再成長させることを有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記形成工程は、前記側壁及び前記底面上に、前記チャネル材料と同じ材料の、傾斜されたコンフォーマル材料を形成することを有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記形成工程は、５５０℃以下の温度で前記ジャンクション材料を形成し、アニール前に前記一軸性歪みを生じさせることを有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１及び第２の部分を除去する前記除去工程は更に、前記頂部バリア層上にゲート誘電体層を形成することと、前記ゲート誘電体層をドライエッチングして、前記頂部バリア層及び前記チャネル層の第３の部分上にマスクを形成することと、第１の選択性ウェットエッチングを用いて前記頂部バリア層の前記第１及び第２の部分を除去することと、第２の選択性ウェットエッチングを用いて前記チャネル層の前記第１及び第２の部分を除去することとを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記チャネル材料はインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）材料を有し、且つ前記形成工程は、前記チャネル材料のインジウム濃度より高いインジウム濃度を有するＩｎＧａＡｓ材料を成長させることを有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記頂部バリア層はインジウム燐を有し、前記底部バッファ層はインジウムアルミニウム砒素を有し、且つ前記一軸性歪み及び前記二軸性歪みは圧縮歪みである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
頂部バリア層と底部バッファ層との間にチャネル層を有する量子井戸であり、前記頂部バリア層及び前記底部バッファ層は各々、前記チャネル層のチャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有する材料を有し、各々が前記チャネル層に二軸性歪みを生じさせる、量子井戸；
前記量子井戸に隣接する第１のジャンクション領域であり、前記チャネル層を貫通して前記底部バッファ層に達する第１のジャンクション領域；
前記量子井戸に隣接する異なる第２のジャンクション領域であり、前記チャネル層を貫通して前記底部バッファ層に達する第２のジャンクション領域；
前記第１のジャックション領域内及び前記第２のジャンクション領域内のジャンクション材料であり、前記チャネル材料の格子間隔とは異なる格子間隔を有し、前記チャネル層に前記二軸性歪みに加えて一軸性歪みを生じさせるジャンクション材料；
を有するトランジスタ。
【請求項１９】
前記ジャンクション材料は、前記チャネル層と金属材料との間の界面に合金材料を有し、前記合金は前記チャネル材料と前記金属とを有する、請求項１８に記載のトランジスタ。
【請求項２０】
前記金属はニッケル（Ｎｉ）を有し、前記チャネル材料はゲルマニウム（Ｇｅ）を有し、前記頂部バリア層及び前記底部バッファ層はシリコンを有し、且つ前記一軸性歪み及び前記二軸性歪みは圧縮歪みである、請求項１９に記載のトランジスタ。
【請求項２１】
前記ジャンクション材料は、前記頂部バリア層及び前記チャネル層の側壁面と前記底部バッファ層の頂面との上に、前記チャネル材料と同じ材料の傾斜材料を有する、請求項１８に記載のトランジスタ。
【請求項２２】
前記チャネル材料はインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）を有し、前記ジャンクション材料は、前記チャネル材料のインジウム濃度より高いインジウム濃度を有するＩｎＧａＡｓ材料を有し、前記頂部バリア層はインジウム燐（ＩｎＰ）を有し、前記底部バッファ層はインジウムアルミニウム砒素（ＩｎＡｌＡｓ）を有し、且つ前記一軸性歪み及び前記二軸性歪みは圧縮歪みである、請求項２１に記載のトランジスタ。
【請求項２３】
基板内のトランジスタ量子井戸であり、該量子井戸は、頂部バリア層と底部バッファ層との間にチャネル層を有し、前記頂部バリア層及び前記底部バッファ層は各々、前記チャネル層のチャネル材料の格子間隔より小さい格子間隔を有する材料を有し、各々が前記チャネル層に二軸性圧縮歪みを生じさせる、量子井戸；
前記量子井戸の一部に隣接する第１のジャンクション領域であり、前記頂部バリア層を貫通し、前記チャネル層を貫通し、且つ前記底部バッファ層に達するように延在する第１のジャンクション領域；
前記量子井戸の前記一部に隣接する異なる第２のジャンクション領域であり、前記頂部バリア層を貫通し、前記チャネル層を貫通し、且つ前記底部バッファ層に達するように延在する第２のジャンクション領域；
前記第１のジャックション領域内及び前記第２のジャンクション領域内のジャンクション材料であり、前記チャネル材料の格子間隔より大きい格子間隔を有し、前記チャネル層に前記二軸性圧縮歪みに加えて一軸性圧縮歪みを生じさせるジャンクション材料；
を有する装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２０１２−５１４３４８（Ｐ２０１２−５１４３４８Ａ）
【公表日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４４５４１（Ｐ２０１１−５４４５４１）
【出願日】平成２１年１２月２３日（２００９．１２．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６９４８７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０７８２０４
【国際公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（５９３０９６７１２）インテル コーポレイション (931)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２３日（２００９．１２．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６９４８７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０７８２０４
【国際公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（５９３０９６７１２）インテル コーポレイション (931)
【Ｆターム（参考）】
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