JP2005536070A

Devices with depinned fermi level of a semiconductor at an electrical junction

Abstract

An electrical device in which the interface layer 520 is located between the metal and the Si-based semiconductor and is in contact with them, the Fermi level of the semiconductor while the interface layer still allows current to pass between the metal and the semiconductor. It has a thickness that is effective for unpinning the position. This interface layer also includes, for example, a single layer of passivation material (made of nitrogen, oxygen, oxynitride, arsenic, hydrogen, and / or fluorine), and sometimes a separation layer. In some cases, the interface layer may be a single layer of semiconductor passivation material. Interface layer thickness is 10Ω-μm for electrical devices2Below or even 1Ω-μm2Corresponds to the following minimum inherent contact resistance.

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61 claims: 8 independent, 53 dependent

  1. 1
    金属と、 フェルミ準位を有するケイ素ベースの半導体と、 前記金属と半導体との間に配置され、それらと接触し、前記半導体の前記フェルミ準位をピン止め解除するように構成された界面層とを含み、約1000Ω-μm 2 以下の固有接触抵抗を有している電気デバイス。
  2. 2
    前記界面層はパシベーション材料を含む請求項1に記載の電気デバイス。
  3. 3
    前記パシベーション材料はケイ素の窒化物、フッ化物、酸化物、酸窒化物、水酸化物、および/またはヒ化物のうちの1つまたは複数を含む請求項2に記載の電気デバイス。
  4. 4
    前記界面層は基本的に、前記半導体の前記フェルミ準位をピン止め解除するように構成された単層から成る請求項3に記載の電気デバイス。
  5. 5
    前記界面層は分離層をさらに含む請求項2に記載の電気デバイス。
  6. 6
    前記固有接触抵抗は約100Ω-μm 2 以下である請求項1に記載の電気デバイス。
  7. 7
    前記固有接触抵抗は約50Ω-μm 2 以下である請求項1に記載の電気デバイス。
  8. 8
    前記固有接触抵抗は約10Ω-μm 2 以下である請求項1に記載の電気デバイス。
  9. 9
    前記固有接触抵抗は約1Ω-μm 2 以下である請求項1に記載の電気デバイス。
  10. 10
    前記界面層は窒素性物質存在下で前記半導体を加熱することによって製造されるパシベーション層を含む請求項1に記載の電気デバイス。
  11. 11
    前記窒素性物質はアンモニア(NH 3 )、窒素(N 2 )、または非結合窒素(N)のうち少なくとも1つを含む請求項10に記載の電気デバイス。
  12. 12
    前記界面層がパシベーション材料を含む金属-界面層-Siベース半導体接合を含み、前記電気デバイスが約1000Ω-μm 2 以下の固有接触抵抗を有している電気デバイス。
  13. 13
    前記固有接触抵抗は約100Ω-μm 2 以下である請求項12に記載の電気デバイス。
  14. 14
    前記固有接触抵抗は約50Ω-μm 2 以下である請求項12に記載の電気デバイス。
  15. 15
    前記固有接触抵抗は約10Ω-μm 2 以下である請求項12に記載の電気デバイス。
  16. 16
    前記固有接触抵抗は約1Ω-μm 2 以下である請求項1に記載の電気デバイス。
  17. 17
    前記パシベーション材料はケイ素の窒化物、フッ化物、酸化物、酸窒化物、水酸化物、および/またはヒ化物のうちの1つまたは複数を含む請求項12に記載の電気デバイス。
  18. 18
    前記界面層はパシベーション層および分離層を含む請求項17に記載の電気デバイス。
  19. 19
    半導体の表面と導電体との間に配置された界面層を使用して電気接合におけるケイ素ベースの半導体のフェルミ準位をピン止め解除する工程を含む方法であって、前記界面層は(i)約1000Ω-μm 2 未満の固有接触抵抗を有する接合を提供すると共に前記半導体内の金属誘起ギャップ準位の作用を低減させるのに十分な厚さを有し、(ii)前記半導体の表面をパシベートする方法。
  20. 20
    前記固有接触抵抗は約100Ω-μm 2 以下である請求項19に記載の方法。
  21. 21
    前記固有接触抵抗は約50Ω-μm 2 以下である請求項19に記載の方法。
  22. 22
    前記固有接触抵抗は約10Ω-μm 2 以下である請求項19に記載の方法。
  23. 23
    前記固有接触抵抗は約1Ω-μm 2 以下である請求項19に記載の方法。
  24. 24
    前記界面層は約1Ω-μm 2 以下の電気接合の固有接触抵抗を提供するのに十分な厚さを有する請求項19に記載の方法。
  25. 25
    前記界面層はケイ素のヒ化物、水酸化物、フッ化物、酸化物、酸窒化物、窒化物を含むリストから選択されたパシベーション材料を含む請求項19に記載の方法。
  26. 26
    前記界面層は基本的に単層から構成される請求項25に記載の方法。
  27. 27
    前記界面層は約300°Cを超える温度にて前記半導体上で成長される請求項19に記載の方法。
  28. 28
    前記界面層は窒素性物質存在下で成長される請求項27に記載の方法。
  29. 29
    前記窒素性物質はアンモニア(NH 3 )、窒素(N 2 )、または非結合窒素(N)のうちの1つを含む請求項28に記載の方法。
  30. 30
    前記界面層は水素イオンとフッ素イオンを含む液体内に前記半導体を浸漬することによって成長される請求項19に記載の方法。
  31. 31
    Siベース半導体と、導電体のフェルミ準位を前記半導体の伝導帯と位置合わせすることを可能にする厚さを有する界面層によって前記半導体から分離された導電体との間に接合を含む電気デバイスであって、約1000Ω-μm 2 未満の固有接触抵抗を有している電気デバイス。
  32. 32
    前記固有接触抵抗は約100Ω-μm 2 以下である請求項31に記載の電気デバイス。
  33. 33
    前記固有接触抵抗は約50Ω-μm 2 以下である請求項31に記載の電気デバイス。
  34. 34
    前記固有接触抵抗は約10Ω-μm 2 以下である請求項31に記載の電気デバイス。
  35. 35
    前記固有接触抵抗は約1Ω-μm 2 以下である請求項31に記載の電気デバイス。
  36. 36
    Siベース半導体と、導電体のフェルミ準位を前記半導体の価電子帯と位置合わせすることを可能にする厚さを有する界面層によって前記半導体から分離された導電体との間に接合を含む電気デバイスであって、約1000Ω-μm 2 未満の固有接触抵抗を有している電気デバイス。
  37. 37
    前記固有接触抵抗は約100Ω-μm 2 以下である請求項36に記載の電気デバイス。
  38. 38
    前記固有接触抵抗は約50Ω-μm 2 以下である請求項36に記載の電気デバイス。
  39. 39
    前記固有接触抵抗は約10Ω-μm 2 以下である請求項36に記載の電気デバイス。
  40. 40
    前記固有接触抵抗は約1Ω-μm 2 以下である請求項36に記載の電気デバイス。
  41. 41
    Siベース半導体と、前記半導体のフェルミ準位を導電体のフェルミ準位と無関係なものにできる厚さを有する界面層によって前記半導体から分離された導電体との間に接合を含み、前記電気デバイスは約1000Ω-μm 2 未満の固有接触抵抗を有している電気デバイス。
  42. 42
    前記固有接触抵抗は約100Ω-μm 2 以下である請求項41に記載の電気デバイス。
  43. 43
    前記固有接触抵抗は約50Ω-μm 2 以下である請求項41に記載の電気デバイス
  44. 44
    前記固有接触抵抗は約10Ω-μm 2 以下である請求項41に記載の電気デバイス。
  45. 45
    前記固有接触抵抗は約1Ω-μm 2 以下である請求項41に記載の電気デバイス。
  46. 46
    n型またはp型半導体材料のいずれかのケイ素ベースの半導体と、 前記半導体がn型半導体材料の場合には前記半導体の伝導帯にほぼ等しい仕事関数を有し、または、前記半導体がp型半導体材料の場合には前記半導体の価電子帯にほぼ等しい仕事関数を有する金属と、 前記半導体と前記金属との間に配置され、その両方に接触する界面層とを備えた電気デバイスであって、約1000Ω-μm 2 以下の固有接触抵抗を有している電気デバイス。
  47. 47
    前記界面層はパシベーション材料を含む請求項46に記載の電気デバイス。
  48. 48
    前記パシベーション材料はケイ素の窒化物、フッ化物、酸化物、酸窒化物、水酸化物、および/またはヒ化物のうちの1つまたは複数を含む請求項47に記載の電気デバイス。
  49. 49
    前記界面層は基本的に、前記半導体のフェルミ準位をピン止め解除するように構成された単層から成る請求項48に記載の電気デバイス。
  50. 50
    前記界面層は分離層をさらに含む請求項47に記載の電気デバイス。
  51. 51
    前記固有接触抵抗は約100Ω-μm 2 以下である請求項46に記載の電気デバイス。
  52. 52
    前記固有接触抵抗は約50Ω-μm 2 以下である請求項46に記載の電気デバイス。
  53. 53
    前記固有接触抵抗は約10Ω-μm 2 以下である請求項46に記載の電気デバイス。
  54. 54
    前記固有接触抵抗は約1Ω-μm 2 以下である請求項46に記載の電気デバイス。
  55. 55
    前記界面層は窒素性物質存在下で前記半導体を加熱することによって製造されるパシベーション層を含む請求項46に記載の電気デバイス。
  56. 56
    前記窒素性物質はアンモニア(NH 3 )、窒素(N 2 )、または非結合窒素(N)のうち少なくとも1つを含む請求項55に記載の電気デバイス。
  57. 57
    n型またはp型半導体材料のいずれかのケイ素ベースの半導体と、 前記半導体がp型半導体材料の場合には前記半導体の伝導帯末端に実質的に等しい仕事関数を有し、または、前記半導体がn型半導体材料の場合には前記半導体の価電子帯末端にほぼ等しい仕事関数を有する金属と、 前記半導体と前記金属との間に配置され、その両方に接触する界面層とを備えた電気デバイス。
  58. 58
    前記界面層はパシベーション材料を含む請求項57に記載の電気デバイス。
  59. 59
    前記パシベーション材料はケイ素の窒化物、フッ化物、酸化物、酸窒化物、水酸化物、および/またはヒ化物のうちの1つまたは複数を含む請求項58に記載の電気デバイス。
  60. 60
    前記界面層は基本的に前記半導体のフェルミ準位をピン止め解除するように構成された単層から成る請求項57に記載の電気デバイス。
  61. 61
    前記界面層は分離層をさらに含む請求項57に記載の電気デバイス。
Independent claims61