特開 2023-43583 基板処理方法、基板処理装置および半導体構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023043583

(43)【公開日】2023-03-29

(54)【発明の名称】基板処理方法、基板処理装置および半導体構造

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20230322BHJP

   H01L 21/314 20060101ALI20230322BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

H01L21/314 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021151289

(22)【出願日】2021-09-16

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】和田 真

(72)【発明者】

【氏名】松本 貴士

(72)【発明者】

【氏名】井福 亮太

(72)【発明者】

【氏名】山田 浩樹

(72)【発明者】

【氏名】古屋 治彦

【テーマコード（参考）】

5F045

5F058

【Ｆターム（参考）】

5F045AA08

5F045AB03

5F045AB07

5F045AB32

5F045AC11

5F045AC16

5F045AC17

5F045AD06

5F045AD07

5F045AD08

5F045AD09

5F045AD10

5F045AD11

5F045AD12

5F045AE15

5F045AE17

5F045AE19

5F045AF03

5F045DP03

5F045EF05

5F045EH02

5F045EH03

5F045EH20

5F045EK07

5F045HA02

5F045HA03

5F058BA06

5F058BC20

5F058BF07

(57)【要約】

【課題】低抵抗かつバリア性が優れたグラフェン膜を成膜することができる基板処理方法、基板処理装置および半導体構造を提供する。
【解決手段】基板処理方法は、基板を処理する基板処理方法であって、表面にシリコン含有膜を有する基板を処理容器内に搬入する搬入工程と、処理容器内に酸素含有ガスを供給し、シリコン含有膜の表面に酸素含有ガスを吸着させて吸着層を形成する第１工程と、処理容器内にアルゴン含有ガスを供給し、アルゴン含有ガスのプラズマで、吸着層とシリコン含有膜の表面とを反応させてシリコン酸化層を形成する第２工程と、処理容器内に炭素含有ガスを供給し、炭素含有ガスのプラズマで、シリコン酸化層上にグラフェン膜を形成する第３工程とを有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理する基板処理方法であって、
表面にシリコン含有膜を有する前記基板を処理容器内に搬入する搬入工程と、
前記処理容器内に酸素含有ガスを供給し、前記シリコン含有膜の表面に前記酸素含有ガスを吸着させて吸着層を形成する第１工程と、
前記処理容器内にアルゴン含有ガスを供給し、前記アルゴン含有ガスのプラズマで、前記吸着層と前記シリコン含有膜の表面とを反応させてシリコン酸化層を形成する第２工程と、
前記処理容器内に炭素含有ガスを供給し、前記炭素含有ガスのプラズマで、前記シリコン酸化層上にグラフェン膜を形成する第３工程と、
を有する基板処理方法。

【請求項2】

前記第１工程は、載置台の基板支持ピンを上昇させて、搬入された前記基板を第１の位置で保持した状態で実行され、
前記第２工程および前記第３工程は、前記基板支持ピンを下降させて、前記基板を第２の位置で保持した状態で実行される、
請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記第１の位置は、前記基板を前記載置台の上方に支持した位置であり、
前記第２の位置は、前記基板を前記載置台に載置した位置である、
請求項２に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記第１の位置は、前記載置台の上面から１０ｍｍ～１５ｍｍの位置である、
請求項２または３に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記第１工程は、前記吸着層の形成後に、前記酸素含有ガスの供給を停止して前記処理容器内を排気させる、
請求項２～４のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記第１工程の前に、前記シリコン含有膜の表面に形成された酸化物をエッチングする第４工程をさらに有する、
請求項１～５のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【請求項7】

前記第４工程は、水素含有ガスを含む混合ガスのプラズマによる処理によって、前記酸化物をエッチングする、
請求項６に記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記第３工程の前に、前記アルゴン含有ガスと、炭素含有ガスとを含む混合ガスのプラズマで、前記シリコン酸化層の表面を改質する第５工程をさらに有する、
請求項１～７のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【請求項9】

前記第１工程は、第１の温度で実行され、
前記第２工程および前記第３工程は、前記第１の温度より高い第２の温度で実行される、
請求項１～８のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【請求項10】

前記第１の温度は、２５０℃以下の温度であり、前記第２の温度は、４００℃以上の温度である、
請求項９に記載の基板処理方法。

【請求項11】

さらに、前記搬入工程の前に、前記処理容器内に前記基板が存在しない状態でプラズマ処理を行う前工程を有し、
前記前工程は、水素含有ガスのプラズマを用いて、前記処理容器内の酸素を引き出して除去するデガス工程を含む、
請求項１～１０のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【請求項12】

基板を処理する基板処理方法であって、
表面にシリコン含有膜を有する前記基板を第１の処理容器内に搬入する第１工程と、
前記第１の処理容器内に酸素含有ガスを供給し、紫外線を照射して生成した酸素ラジカルと前記シリコン含有膜の表面とを反応させてシリコン酸化層を形成する第２工程と、
前記シリコン含有膜の表面に前記シリコン酸化層が形成された前記基板を第２の処理容器内に搬入する第３工程と、
前記第２の処理容器内に炭素含有ガスを供給し、前記炭素含有ガスのプラズマで、前記シリコン酸化層上にグラフェン膜を形成する第４工程と、
を有する基板処理方法。

【請求項13】

基板処理装置であって、
表面にシリコン含有膜を有する基板を収容可能な処理容器と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、前記基板を前記処理容器内に搬入するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
前記制御部は、前記処理容器内に酸素含有ガスを供給し、前記シリコン含有膜の表面に前記酸素含有ガスを吸着させて吸着層を形成するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
前記制御部は、前記処理容器内にアルゴン含有ガスを供給し、前記アルゴン含有ガスのプラズマで、前記吸着層と前記シリコン含有膜の表面とを反応させてシリコン酸化層を形成するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
前記制御部は、前記処理容器内に炭素含有ガスを供給し、前記炭素含有ガスのプラズマで、前記シリコン酸化層上にグラフェン膜を形成するよう前記基板処理装置を制御するように構成される、
基板処理装置。

【請求項14】

基板上のポリシリコン膜またはシリコン基板の表面に形成されたアモルファス構造層と、
前記アモルファス構造層上に形成された二次元構造膜と、
前記二次元構造膜上に形成された金属材料膜と、を備え、
前記アモルファス構造層は、１ｎｍ以下のシリコン酸化層であり、前記二次元構造膜は、グラフェン膜であり、
前記グラフェン膜によるフェルミ準位ピンニング効果によって、前記ポリシリコン膜または前記シリコン基板と、前記金属材料膜とがオーミック接合される、
半導体構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理方法、基板処理装置および半導体構造に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、金属窒化膜に代わる新たな薄膜バリア層材料としてグラフェン膜が提案されている。グラフェン成膜技術では、例えば、マイクロ波プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置を用いて、高ラジカル密度・低電子温度にてグラフェン成膜を行うことにより、グラフェン膜をシリコン基板や絶縁膜等の上に直接形成することが提案されている（例えば特許文献１）。また、成膜前に基板の表面に付着した自然酸化膜を除去するために、例えば希釈弗酸溶液を用いたウェット洗浄を行うことが知られている（例えば特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－０５５８８７号公報

【特許文献2】特開２００４－１５２８６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、低抵抗かつバリア性が優れたグラフェン膜を成膜することができる基板処理方法、基板処理装置および半導体構造を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様による基板処理方法は、基板を処理する基板処理方法であって、表面にシリコン含有膜を有する基板を処理容器内に搬入する搬入工程と、処理容器内に酸素含有ガスを供給し、シリコン含有膜の表面に酸素含有ガスを吸着させて吸着層を形成する第１工程と、処理容器内にアルゴン含有ガスを供給し、アルゴン含有ガスのプラズマで、吸着層とシリコン含有膜の表面とを反応させてシリコン酸化層を形成する第２工程と、処理容器内に炭素含有ガスを供給し、炭素含有ガスのプラズマで、シリコン酸化層上にグラフェン膜を形成する第３工程とを有する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、低抵抗かつバリア性が優れたグラフェン膜を成膜することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、本開示の一実施形態における成膜装置の一例を示す概略断面図である。

【図2】図２は、本実施形態におけるグラフェン膜の成膜後の基板の状態の一例を示す図である。

【図3】図３は、本実施形態におけるシリコン酸化層の状態の一例を示す図である。

【図4】図４は、本実施形態における成膜処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、変形例１における成膜処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】図６は、変形例１におけるグラフェン膜の成膜後の基板の状態の一例を示す図である。

【図7】図７は、変形例１におけるシリコン酸化層の状態の一例を示す図である。

【図8】図８は、変形例２における成膜処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、開示する基板処理方法、基板処理装置および半導体構造の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。

【0009】

従来、薄膜バリア層材料として金属窒化膜（例えば、ＴｉＮ）が用いられてきた。これに対し、グラフェンは、炭素六員環構造を有する二次元結晶構造であり、緻密で平坦な原子構造、高熱伝導率、化学的・物理的安定性を兼ね備えている。例えば、マイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いて、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ：以下、ポリシリコンともいう。）上にグラフェンを成膜する場合、表面に付着した自然酸化膜を除去する必要がある。自然酸化膜の除去は、上述のようにウェット洗浄によって行うことが知られているが、洗浄された基板は、グラフェン成膜前に大気暴露や搬送などの影響で基板表面が再酸化され、基板表面の酸化物がグラフェン成膜に影響することがある。また、多結晶シリコンに金属膜を積層する場合、多結晶シリコンと金属膜の界面では、仕事関数が異なるため、ショットキー接合となり整流作用が発生して高抵抗となる。これに対し、多結晶シリコンと金属膜との間にグラフェン膜を形成することで、フェルミ準位ピンニング（Fermi Level Pinning）効果が起こり、多結晶シリコンと金属膜の仕事関数差が低減されて、オーミック接合として低抵抗化することが考えられる。ところが、多結晶シリコン上にグラフェン膜を成膜すると、ＳｉＣおよびＳｉＯ２の混合界面層が形成され、グラフェン膜を介した多結晶シリコンと金属膜との間が高抵抗となる場合がある。つまり、均一な膜厚制御が難しく、ＳｉＣおよびＳｉＯ２の絶縁膜層が厚く形成されてしまうことがある。そこで、界面層状態の制御を行うとともに、低抵抗かつバリア性が優れたグラフェン膜を成膜することが期待されている。

【0010】

［成膜装置１の構成］
図１は、本開示の一実施形態における成膜装置の一例を示す概略断面図である。図１に例示される成膜装置１は、例えばＲＬＳＡ（登録商標）マイクロ波プラズマ方式のプラズマ処理装置として構成される。なお、成膜装置１は、基板処理装置の一例である。

【0011】

成膜装置１は、装置本体１０と、装置本体１０を制御する制御部１１とを備える。装置本体１０は、チャンバ１０１と、ステージ１０２と、マイクロ波導入機構１０３と、ガス供給機構１０４と、排気機構１０５とを有する。

【0012】

チャンバ１０１は、略円筒状に形成されており、チャンバ１０１の底壁１０１ａの略中央部には開口部１１０が形成されている。底壁１０１ａには、開口部１１０と連通し、下方に向けて突出する排気室１１１が設けられている。チャンバ１０１の側壁１０１ｓには、基板（以下、ウエハともいう。）Ｗが通過する開口部１１７が形成されており、開口部１１７は、ゲートバルブ１１８によって開閉される。なお、チャンバ１０１は、処理容器の一例である。

【0013】

ステージ１０２には、処理対象となる基板Ｗが載せられる。ステージ１０２は、略円板状をなしており、ＡｌＮ等のセラミックスによって形成されている。ステージ１０２は、排気室１１１の底部略中央から上方に延びる円筒状のＡｌＮ等のセラミックスからなる支持部材１１２により支持されている。ステージ１０２の外縁部には、ステージ１０２に載せられた基板Ｗを囲むようにエッジリング１１３が設けられている。また、ステージ１０２の内部には、基板Ｗを昇降するための昇降ピン（図示せず）がステージ１０２の上面に対して突没可能に設けられている。

【0014】

さらに、ステージ１０２の内部には抵抗加熱型のヒータ１１４が埋め込まれており、ヒータ１１４はヒータ電源１１５から給電される電力に応じてステージ１０２に載せられた基板Ｗを加熱する。また、ステージ１０２には、熱電対（図示せず）が挿入されており、熱電対からの信号に基づいて、基板Ｗの温度を、例えば３５０～８５０℃に制御可能となっている。さらに、ステージ１０２内において、ヒータ１１４の上方には、基板Ｗと同程度の大きさの電極１１６が埋設されており、電極１１６には、バイアス電源１１９が電気的に接続されている。バイアス電源１１９は、予め定められた周波数および大きさのバイアス電力を電極１１６に供給する。電極１１６に供給されたバイアス電力により、ステージ１０２に載せられた基板Ｗにイオンが引き込まれる。なお、バイアス電源１１９はプラズマ処理の特性によっては設けられなくてもよい。

【0015】

マイクロ波導入機構１０３は、チャンバ１０１の上部に設けられており、アンテナ１２１と、マイクロ波出力部１２２と、マイクロ波伝送機構１２３とを有する。アンテナ１２１には、貫通孔である多数のスロット１２１ａが形成されている。マイクロ波出力部１２２は、マイクロ波を出力する。マイクロ波伝送機構１２３は、マイクロ波出力部１２２から出力されたマイクロ波をアンテナ１２１に導く。

【0016】

アンテナ１２１の下方には誘電体で形成された誘電体窓１２４が設けられている。誘電体窓１２４は、チャンバ１０１の上部にリング状に設けられた支持部材１３２に支持されている。アンテナ１２１の上には、遅波板１２６が設けられている。アンテナ１２１の上にはシールド部材１２５が設けられている。シールド部材１２５の内部には、図示しない流路が設けられており、シールド部材１２５は、流路内を流れる水等の流体によりアンテナ１２１、誘電体窓１２４および遅波板１２６を冷却する。

【0017】

アンテナ１２１は、例えば表面が銀または金メッキされた銅板またはアルミニウム板等で形成されており、マイクロ波を放射するための複数のスロット１２１ａが予め定められたパターンで配置されている。スロット１２１ａの配置パターンは、マイクロ波が均等に放射されるように適宜設定される。好適なパターンの例としては、Ｔ字状に配置された２つのスロット１２１ａを一対として複数対のスロット１２１ａが同心円状に配置されているラジアルラインスロットを挙げることができる。スロット１２１ａの長さや配列間隔は、マイクロ波の実効波長（λg）に応じて適宜決定される。また、スロット１２１ａは、円形状、円弧状等の他の形状であってもよい。さらに、スロット１２１ａの配置形態は特に限定されず、同心円状の他、例えば、螺旋状、放射状に配置されてもよい。スロット１２１ａのパターンは、所望のプラズマ密度分布が得られるマイクロ波放射特性となるように、適宜設定される。

【0018】

遅波板１２６は、石英、セラミックス（Ａｌ２Ｏ３）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド等の真空よりも大きい誘電率を有する誘電体で形成されている。遅波板１２６は、マイクロ波の波長を真空中より短くしてアンテナ１２１を小さくする機能を有している。なお、誘電体窓１２４も同様の誘電体で構成されている。

【0019】

誘電体窓１２４および遅波板１２６の厚さは、遅波板１２６、アンテナ１２１、誘電体窓１２４、および、プラズマで形成される等価回路が共振条件を満たすように調整される。遅波板１２６の厚さを調整することにより、マイクロ波の位相を調整することができる。アンテナ１２１の接合部が定在波の「腹」になるように遅波板１２６の厚さを調整することにより、マイクロ波の反射が極小化され、マイクロ波の放射エネルギーを最大とすることができる。また、遅波板１２６と誘電体窓１２４を同じ材質とすることにより、マイクロ波の界面反射を防止することができる。

【0020】

マイクロ波出力部１２２は、マイクロ波発振器を有している。マイクロ波発振器は、マグネトロン型であってもよく、ソリッドステート型であってもよい。マイクロ波発振器によって生成されるマイクロ波の周波数は、例えば３００ＭＨｚ～１０ＧＨｚの周波数である。一例として、マイクロ波出力部１２２は、マグネトロン型のマイクロ波発振器により、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を出力する。マイクロ波は、電磁波の一例である。

【0021】

マイクロ波伝送機構１２３は、導波管１２７と、同軸導波管１２８とを有する。なお、さらにモード変換機構を有してもよい。導波管１２７は、マイクロ波出力部１２２から出力されたマイクロ波を導く。同軸導波管１２８は、アンテナ１２１の中心に接続された内導体、および、その外側の外導体を含む。モード変換機構は、導波管１２７と同軸導波管１２８との間に設けられている。マイクロ波出力部１２２から出力されたマイクロ波は、ＴＥモードで導波管１２７内を伝播し、モード変換機構によってＴＥモードからＴＥＭモードへ変換される。ＴＥＭモードに変換されたマイクロ波は、同軸導波管１２８を介して遅波板１２６に伝搬し、遅波板１２６からアンテナ１２１のスロット１２１ａ、および、誘電体窓１２４を介してチャンバ１０１内に放射される。なお、導波管１２７の途中には、チャンバ１０１内の負荷（プラズマ）のインピーダンスをマイクロ波出力部１２２の出力インピーダンスに整合させるためのチューナ（図示せず）が設けられている。

【0022】

ガス供給機構１０４は、チャンバ１０１の内壁に沿ってリング状に設けられたシャワーリング１４２を有する。シャワーリング１４２は、内部に設けられたリング状の流路１６６と、流路１６６に接続されその内側に開口する多数の吐出口１６７とを有する。流路１６６には、配管１６１を介してガス供給部１６３が接続されている。ガス供給部１６３には、複数のガスソースおよび複数の流量制御器が設けられている。一実施形態において、ガス供給部１６３は、少なくとも１つの処理ガスを、対応するガスソースから対応の流量制御器を介してシャワーリング１４２に供給するように構成されている。シャワーリング１４２に供給されたガスは、複数の吐出口１６７からチャンバ１０１内に供給される。

【0023】

また、基板Ｗ上にグラフェン膜が成膜される場合、ガス供給部１６３は、予め定められた流量に制御された炭素含有ガス、水素含有ガス、および希ガスをシャワーリング１４２を介してチャンバ１０１内に供給する。本実施形態において、炭素含有ガスとは、例えばＣ２Ｈ２ガスである。なお、Ｃ２Ｈ２ガスに代えて、または、Ｃ２Ｈ２ガスに加えて、Ｃ２Ｈ４ガス、ＣＨ４ガス、Ｃ２Ｈ６ガス、Ｃ３Ｈ８ガス、またはＣ３Ｈ６ガス等が用いられてもよい。また、本実施形態において、水素含有ガスとは、例えば水素ガスである。なお、水素ガスに代えて、または、水素ガスに加えて、Ｆ２（フッ素）ガス、Ｃｌ２（塩素）ガス、またはＢｒ２（臭素）ガス等のハロゲン系ガスが用いられてもよい。また、本実施形態において、希ガスとは、例えばＡｒガスである。Ａｒガスに代えて、Ｈｅガス等の他の希ガスが用いられてもよい。

【0024】

排気機構１０５は、排気室１１１と、排気室１１１の側壁に設けられた排気管１８１と、排気管１８１に接続された排気装置１８２とを有する。排気装置１８２は、真空ポンプおよび圧力制御バルブ等を有する。

【0025】

制御部１１は、メモリ、プロセッサ、および入出力インターフェイスを有する。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム、および、各処理の条件等を含むレシピが格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して、装置本体１０の各部を制御する。

【0026】

例えば、制御部１１は、後述する成膜方法を行うように、成膜装置１の各部を制御する。詳細な一例を挙げると、制御部１１は、表面にシリコン含有膜を有する基板（ウエハＷ）をチャンバ１０１内に搬入する搬入工程を実行する。制御部１１は、チャンバ１０１内に酸素含有ガスを供給し、シリコン含有膜の表面に酸素を吸着させて吸着層を形成する第１工程を実行する。制御部１１は、チャンバ１０１内にアルゴン含有ガスを供給し、アルゴン含有ガスのプラズマで、吸着層とシリコン含有膜の表面とを反応させてシリコン酸化層を形成する第２工程を実行する。制御部１１は、チャンバ１０１内に炭素含有ガスを供給し、炭素含有ガスのプラズマで、シリコン酸化層上にグラフェン膜を形成する第３工程を実行する。ここで、炭素含有ガスは、ガス供給部１６３から供給されるアセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスを用いることができる。また、アルゴン含有ガスは、ガス供給部１６３から供給されるＡｒガスを用いることができる。また、酸素含有ガスは、ガス供給部１６３から供給されるＯ２ガスを用いることができる。また、炭素含有ガスはアセチレンに限るものではない。例えば、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）等でもよい。また、酸素含有ガスはＯ２ガスに限らず、Ｏ３ガスなどでもよい。

【0027】

［シリコン酸化層］
次に、図２および図３を用いてグラフェン膜の成膜後の基板の状態について説明する。図２は、本実施形態におけるグラフェン膜の成膜後の基板の状態の一例を示す図である。図２に示すように、ウエハＷは、シリコン基板２０上にポリシリコン膜２１が形成されている。ポリシリコン膜２１は、シリコン含有膜の一例である。ポリシリコン膜２１の表面には、シリコン酸化層２２が形成されている。また、シリコン酸化層２２上には、グラフェン膜２３が形成されている。

【0028】

図３は、本実施形態におけるシリコン酸化層の状態の一例を示す図である。図３に示すように、シリコン酸化層２２は、ポリシリコン膜２１の表面に形成された、例えば１ｎｍ以下の極薄膜のアモルファス構造の酸化層である。つまり、シリコン酸化層２２とグラフェン膜２３とは、アモルファス構造の酸化層と二次元結晶材料であるグラフェンとの複合バリア構造を形成している。グラフェン膜２３の成膜の前に、安定なシリコン酸化層２２がポリシリコン膜２１の表面に形成されることで、グラフェン膜２３の初期層のＳｉＣ形成を抑制し、シリコン酸化層２２上に直接グラフェンを積層することが可能となる。つまり、ポリシリコン膜２１とグラフェン膜２３との間の界面に入る絶縁層が、シリコン酸化層２２のみとなるので、フェルミ準位ピンニング（Fermi Level Pinning）の管理が容易となる。また、意図的にシリコン酸化層２２を形成することで、シリコン酸化層２２の厚さを１ｎｍ以下で管理することができる。

【0029】

なお、シリコン酸化層２２は、極薄膜であるので、ポリシリコン膜２１とグラフェン膜２３との間で電子がトンネリングする。つまり、ポリシリコン膜２１とグラフェン膜２３との間は、電気伝導性を有する。すなわち、グラフェン膜２３上に図示しない金属膜（例えば、タングステン（Ｗ）含有膜。）が形成される場合、シリコン酸化層２２およびグラフェン膜２３を介したポリシリコン膜２１と金属膜との間は、オーミック接合となって低抵抗となる。なお、シリコン酸化層２２は、ポリシリコン膜２１を設けないシリコン基板２０上に直接形成してもよい。つまり、ウエハＷには、ポリシリコン膜２１またはシリコン基板２０の表面に形成された１ｎｍ以下のアモルファス構造層であるシリコン酸化層２２と、シリコン酸化層２２上に形成された二次元構造膜であるグラフェン膜２３と、グラフェン膜２３上に形成された金属膜（金属材料膜）とを備え、グラフェン膜２３によるフェルミ準位ピンニング効果によって、ポリシリコン膜２１またはシリコン基板２０と、金属膜とがオーミック接合される半導体構造が形成される。

【0030】

また、グラフェン膜２３のバリア性については、グラフェンは炭素六員環構造を有するシート状の二次元結晶材料であり、材料自体のバリア性は高い。しかしながら、ＣＶＤによるグラフェン形成では多結晶材料となるため、結晶粒界（ドメイン粒界）が存在する。結晶粒界は、炭素結合の疎な箇所となるのでバリア性が低下する。これに対し、シリコン酸化層２２は、アモルファス構造を有するため粒界がなく、バリア性を補完することができる。このため、シリコン酸化層２２とグラフェン膜２３を複合して用いることで、良好なバリア性を提供することができる。

【0031】

さらに、グラフェン膜２３の結晶性については、炭素六員環構造の連続性が高いほど、結晶性のよいグラフェンとなり、電気伝導度やバリア性が向上する。グラフェン成膜は、下層膜上に核を形成し、形成した核から平面方向に広がるように成長する。このとき、下層膜との格子のミスフィットによるグラフェン六員環の不整合が生じると、グラフェン内の結晶欠陥となってグラフェン六員環が不連続となる。この不連続性を改善するためには、下層膜表面が結晶性を持たないアモルファス構造であることが重要である。アモルファス構造の表面は、結晶性を持たないため、グラフェンは下層膜に対して格子ミスフィットを持つことなく、欠陥が少なく結晶性が高いグラフェンを形成することができる。すなわち、シリコン酸化層２２がアモルファス構造を有するので、ポリシリコン膜２１の結晶格子表面をキャンセルすることができる。つまり、シリコン酸化層２２上には、結晶性の高いグラフェン膜２３を成膜することができる。

【0032】

［成膜方法］
続いて、本実施形態に係る成膜処理について説明する。図４は、本実施形態における成膜処理の一例を示すフローチャートである。

【0033】

本実施形態に係る成膜処理では、まず、制御部１１は、ゲートバルブ１１８を制御することにより、開口部１１７を開放する。ウエハＷは、開口部１１７が開放されているときに、開口部１１７を介してチャンバ１０１の処理空間に搬入され、ステージ１０２に載置される。つまり、制御部１１は、チャンバ１０１内にウエハＷを搬入する（ステップＳ１）。制御部１１は、ゲートバルブ１１８を制御することにより、開口部１１７を閉鎖する。

【0034】

制御部１１は、図示しない基板支持ピンで受け取ったウエハＷを第１の位置で保持した状態で、チャンバ１０１内の圧力を所定の圧力（例えば、５ｍＴｏｒｒ～４００ｍＴｏｒｒ。）に減圧する。ここで、第１の位置は、ウエハＷをステージ１０２の上方に支持した位置であり、例えば、ステージ１０２の上面から１０ｍｍ～１５ｍｍの位置である。制御部１１は、吐出口１６７から、プラズマ生成ガスである水素含有ガスをチャンバ１０１に供給する。なお、水素含有ガスは、水素（Ｈ２）ガスと不活性ガス（Ａｒガス）とを含むガスである。また、制御部１１は、マイクロ波導入機構１０３のマイクロ波出力部１２２から出力されたマイクロ波をアンテナ１２１に導き、アンテナ１２１から放射させ、プラズマを着火させる。制御部１１は、所定時間（例えば５秒～１５分。）、水素含有ガスのプラズマにてポリシリコン膜２１上の酸化物を除去するエッチング工程を実行する（ステップＳ２）。このとき、制御部１１は、ウエハＷの温度が２５０℃以下となるように、酸化物を除去する時間（エッチング時間）を制御する。なお、エッチング工程は、第４工程の一例である。また、エッチング工程で除去する酸化物は、自然酸化膜を含んでもよい。なお、ウェット洗浄等の他の手法によりポリシリコン膜２１上の酸化物を除去する場合には、エッチング工程は省略することができる。

【0035】

制御部１１は、エッチング工程が完了すると、ウエハＷを第１の位置で保持した状態で、マイクロ波を停止させてプラズマの生成を停止する。制御部１１は、吐出口１６７から、酸素含有ガスをチャンバ１０１に供給する。制御部１１は、所定時間（例えば１０～６０秒。）、ポリシリコン膜２１の表面を酸素含有ガスにさらさせることで、ポリシリコン膜２１の表面を酸化させることなく、ポリシリコン膜２１の表面に酸素を吸着させて吸着層を形成する吸着工程を実行する（ステップＳ３）。このとき、制御部１１は、ウエハＷの温度が２５０℃以下となるように、吸着工程の時間を制御する。また、制御部１１は、吸着工程において、所定時間が経過して吸着層が形成された後に、酸素含有ガスの供給を停止させるとともに、排気機構１０５を制御してチャンバ１０１内を排気させる。このとき、チャンバ１０１に供給されるガスを、酸素含有ガスからアルゴン含有ガスに切り替えるようにしてもよい。なお、吸着工程は、第１工程の一例である。

【0036】

制御部１１は、吸着工程が完了すると、図示しない基板支持ピンを下降させて、ウエハＷをステージ１０２に載置する。つまり、ウエハＷは、第２の位置に保持される。制御部１１は、ウエハＷがステージ１０２上に載置された状態で、チャンバ１０１内の圧力を所定の圧力（例えば、５ｍＴｏｒｒ～５００ｍＴｏｒｒ。）に制御する。また、制御部１１は、ウエハＷの温度を所定の温度（例えば４００℃以上。）となるように制御する。つまり、制御部１１は、ウエハＷの温度を吸着工程よりも高い温度となるように制御する。制御部１１は、吐出口１６７から、プラズマ生成ガスであるアルゴン含有ガスをチャンバ１０１に供給する。また、制御部１１は、マイクロ波導入機構１０３を制御してプラズマを着火させる。制御部１１は、所定時間（例えば、５秒～６０秒。）、アルゴン含有ガスのプラズマで、吸着層とポリシリコン膜２１の表面とを反応させてシリコン酸化層２２を形成する反応工程を実行する（ステップＳ４）。なお、反応工程におけるウエハＷの温度は、成膜工程におけるウエハＷの温度より高くなっても構わない。また、アルゴン含有ガスには、水素（Ｈ２）ガスを混合してもよい。水素ガスを混合することで、ポリシリコン膜２１の表面における反応に関与しない余剰分の酸素を取り除き、シリコンとの余剰な酸化反応を低減することができる。なお、反応工程は、第２工程の一例である。

【0037】

また、吸着工程および反応工程は、ウエハＷを第１の位置で保持した状態で、吸着工程を実行した後、第１の位置かつ酸素含有ガスをチャンバ１０１に供給したまま、プラズマを着火させてもよい。この場合、ステージ１０２に載置する場合よりも低温にてシリコン酸化層２２を形成することができる。

【0038】

制御部１１は、反応工程が完了すると、ウエハＷがステージ１０２上に載置された状態で、チャンバ１０１内の圧力を所定の圧力（例えば、５ｍＴｏｒｒ～５００ｍＴｏｒｒ。）に制御する。また、制御部１１は、ウエハＷの温度を所定の温度（例えば４００℃以上。）となるように制御する。つまり、制御部１１は、ウエハＷの温度を吸着工程よりも高い温度となるように制御する。制御部１１は、吐出口１６７から、プラズマ生成ガスである炭素含有ガスをチャンバ１０１に供給する。また、制御部１１は、マイクロ波導入機構１０３を制御してプラズマを着火させる。制御部１１は、所定時間（例えば、５秒～６０分。）、炭素含有ガスのプラズマで、シリコン酸化層２２上にグラフェン膜２３を形成する成膜工程を実行する（ステップＳ５）。なお、成膜工程は、第３工程の一例である。

【0039】

制御部１１は、成膜工程が完了すると、ゲートバルブ１１８を制御することにより、開口部１１７を開放する。制御部１１は、図示しない基板支持ピンをステージ１０２の上面から突出させてウエハＷを持ち上げる。ウエハＷは、開口部１１７が開放されているときに、開口部１１７を介して図示しない搬送室のアームによりチャンバ１０１内から搬出される。つまり、制御部１１は、チャンバ１０１内からウエハＷを搬出する（ステップＳ６）。

【0040】

制御部１１は、ウエハＷを搬出すると、チャンバ１０１内をクリーニングするクリーニング工程を実行する（ステップＳ７）。クリーニング工程では、ダミーウエハをステージ１０２に載置してクリーニングガスをチャンバ１０１内に供給し、チャンバ１０１の内壁に付着したアモルファスカーボン膜等のカーボン膜をクリーニングする。なお、クリーニングガスとしてはＯ２ガスを用いることができるが、ＣＯガス、ＣＯ２ガス等の酸素を含むガスであってもよい。また、クリーニングガスは、Ａｒガス等の希ガスが含まれていてもよい。また、ダミーウエハはなくてもよい。制御部１１は、クリーニング工程が完了すると、成膜処理を終了する。このように、ポリシリコン膜２１の表面にシリコン酸化層２２を形成し、シリコン酸化層２２上にグラフェン膜２３を形成するので、界面層状態を制御できるとともに、低抵抗かつバリア性が優れたグラフェン膜２３を成膜することができる。

【0041】

［変形例１］
上記の実施形態では、シリコン酸化層２２の上に直接グラフェン膜２３を成膜したが、シリコン酸化層２２の最表面をＳｉＯＣに改質する改質工程を設けてもよく、この場合の実施の形態につき、変形例１として説明する。なお、変形例１における成膜装置１は、上記の実施形態の成膜装置１と同様であるので、その重複する構成および動作の説明については省略する。

【0042】

図５は、変形例１における成膜処理の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、制御部１１は、上述の実施形態と同様に、ステップＳ１～Ｓ４の処理を実行する。制御部１１は、ステップＳ４に続いて、ウエハＷがステージ１０２上に載置された状態で、吐出口１６７から、プラズマ生成ガスであるアルゴン含有ガスと炭素含有ガスとを含む混合ガスをチャンバ１０１に供給する。なお、混合ガスにおける炭素含有ガスの比率は、成膜工程よりも低い割合とする（例えば、アルゴン含有ガスに対する炭素含有ガスの比率が０．１～５．０％。）。また、制御部１１は、マイクロ波導入機構１０３を制御してプラズマを着火させる。制御部１１は、所定時間（例えば、５秒～６０秒。）、上述の混合ガスのプラズマで、シリコン酸化層２２の表面を改質する改質工程を実行する（ステップＳ１１）。なお、改質工程は、第５工程の一例である。制御部１１は、改質工程が完了すると、ステップＳ５の成膜工程に進む。改質工程により、シリコン酸化層２２の最表面は、活性化されたＳｉＯ２にプラズマ雰囲気中の炭素が作用してＳｉＯＣ結合が形成される、つまりＳｉＯＣに改質されるので、グラフェン膜２３の密着性を改善することができる。

【0043】

また、変形例１において、ＳｉＯＣへの改質を行うアルゴン含有ガスと炭素含有ガスとを含む混合ガスには、水素（Ｈ２）ガスを混合してもよい。水素ガスを混合することで、ポリシリコン膜２１の表面における反応に関与しない余剰分の酸素を取り除き、シリコンとの余剰な酸化反応を低減することができる。また、水素が入ることでＣ－Ｃ結合がエッチングされるので、シリコン酸化層２２の最表面には、ＳｉＯＣ結合が優先して形成される。そして、この後にＣ－Ｃ結合であるグラフェン膜２３を成膜することで、より結晶性の高いグラフェンを形成することが可能となる。

【0044】

ここで、図６および図７を用いて改質工程を実行した場合のウエハの状態について説明する。図６は、変形例１におけるグラフェン膜の成膜後の基板の状態の一例を示す図である。図６に示すように、ウエハＷ１は、シリコン基板２０上にポリシリコン膜２１が形成されている。また、ポリシリコン膜２１の表面には、シリコン酸化層２２が形成されている。シリコン酸化層２２の最表面は、ＳｉＯＣに改質されて改質層２２ａとなる。また、改質層２２ａ上には、グラフェン膜２３が形成されている。

【0045】

図７は、変形例１におけるシリコン酸化層の状態の一例を示す図である。図７に示すように、、ポリシリコン膜２１の表面には、例えば１ｎｍ以下の極薄膜のアモルファス構造の酸化層であるシリコン酸化層２２が形成されている。シリコン酸化層２２の最表面は、改質層２２ａに改質されている。変形例１では、シリコン酸化層２２の最表面を活性化してＳｉＯＣ結合（改質層２２ａ）に改質するので、プラズマ雰囲気中の炭素がシリコン酸化層２２を超えてポリシリコン膜２１内に侵入しない。また、改質層２２ａは、シリコン酸化層２２とグラフェン膜２３との間の結合層として機能するので、グラフェン膜２３の密着性を向上させることができる。すなわち、グラフェン膜２３のポリシリコン膜２１への密着性を向上させることができる。

【0046】

［変形例２］
上記の実施形態では、ポリシリコン膜２１の表面に吸着させた酸素をプラズマ処理で反応させてシリコン酸化層２２を形成したが、これに限定されない。例えば、紫外線を照射して反応させてシリコン酸化層２２を形成してもよく、この場合の実施の形態につき、変形例２として説明する。なお、変形例２における成膜装置１は、上記の実施形態の成膜装置１と同様であるので、その重複する構成および動作の説明については省略する。

【0047】

図８は、変形例２における成膜処理の一例を示すフローチャートである。図８に示すように、制御部１１は、図示しない紫外線照射用のチャンバのゲートバルブを制御することにより開口部を開放する。ウエハＷは、開口部が開放されているときに、開口部を介してチャンバの処理空間に搬入され、ステージに載置される。つまり、制御部１１は、紫外線照射用のチャンバ内にウエハＷを搬入するよう制御する（ステップＳ２１）。制御部１１は、ゲートバルブを制御することにより、開口部を閉鎖する。なお、変形例２において、紫外線照射用のチャンバは第１の処理容器の一例であり、チャンバ１０１は第２の処理容器の一例である。

【0048】

制御部１１は、紫外線照射用のチャンバ内の図示しない基板支持ピンで受け取ったウエハＷをステージに載置するよう制御する。制御部１１は、紫外線照射用のチャンバ内の圧力を所定の圧力（例えば、５ｍＴｏｒｒ～２００ｍＴｏｒｒ。）に減圧する。制御部１１は、酸素含有ガス（例えば、Ｏ２ガスやＯ３ガス。）を紫外線照射用のチャンバに供給する。制御部１１は、紫外線ランプを制御してウエハＷに紫外線を所定時間（例えば、５秒～１０分。）照射し、チャンバ内に生成した酸素ラジカルとポリシリコン膜２１の表面とを反応させてシリコン酸化層２２を形成する照射工程を実行する（ステップＳ２２）。照射する紫外線は、例えば、２００ｎｍ以下の波長の紫外線を用いることができる。ここで、酸素ラジカルは、イオン性の指向エネルギーを持たないため、ポリシリコン膜２１の膜厚方向に酸化を進めることなく、最表面にのみシリコン酸化層２２を形成することができる。なお、酸化反応を制御するために、ウエハＷは加熱されてもよい。

【0049】

制御部１１は、照射工程が完了すると、紫外線照射用のチャンバのゲートバルブを制御することにより開口部を開放する。制御部１１は、図示しない基板支持ピンをステージの上面から突出させてウエハＷを持ち上げるよう制御する。ウエハＷは、開口部が開放されているときに、開口部を介して図示しない搬送室のアームにより紫外線照射用のチャンバ内から搬出される。制御部１１は、チャンバ１０１のゲートバルブ１１８を制御することにより、開口部１１７を開放する。ウエハＷは、開口部１１７が開放されているときに、開口部１１７を介してチャンバ１０１の処理空間に搬入され、ステージ１０２に載置される。つまり、制御部１１は、ポリシリコン膜２１の表面にシリコン酸化層２２が形成されたウエハＷをチャンバ１０１内に搬入するよう制御する。すなわち、制御部１１は、紫外線照射用のチャンバからチャンバ１０１にウエハＷを移動させるよう制御する（ステップＳ２３）。制御部１１は、ゲートバルブ１１８を制御することにより、開口部１１７を閉鎖する。制御部１１は、ウエハＷがチャンバ１０１に移動されると、ステップＳ５の成膜工程に進む。このように、紫外線照射によっても、ポリシリコン膜２１の表面にシリコン酸化層２２を形成することができる。

【0050】

なお、紫外線照射用のチャンバとチャンバ１０１とは、クラスタとして連結されて真空雰囲気のままウエハＷが搬送されてもよいし、スタンドアロンの装置間で大気開放されてウエハＷが搬送されてもよい。なお、ウエハＷは、紫外線照射用のチャンバにおいてシリコン酸化層２２が形成されているため、シリコン酸化層２２自体が酸素に対するバリア層となる。従って、ウエハＷを真空雰囲気から一旦出しても、シリコン酸化層２２以上に酸化が進むことはない。

【0051】

［変形例３］
上記の実施形態では、ウエハＷの搬入前に、チャンバ１０１の内部に対して特に処理を行わなかったが、クリーニング工程の影響を低減するためにチャンバ１０１の内壁等に残留した酸素成分を取り除くデガス工程を実行するようにしてもよく、この場合の実施の形態につき、変形例３として説明する。なお、変形例３における成膜装置１は、上記の実施形態の成膜装置１と同様であるので、その重複する構成および動作の説明については省略する。

【0052】

変形例３では、実施形態のウエハＷの搬入前、つまりステップＳ１の前に、前回のクリーニング工程の影響を低減するためのデガス工程を実行する。制御部１１は、吐出口１６７から、水素含有ガスをチャンバ１０１に供給する。また、制御部１１は、チャンバ１０１内の圧力を所定の圧力（例えば、５０ｍＴｏｒｒ～１Ｔｏｒｒ。）に制御する。デガス工程における水素含有ガスとしては、例えばＨ２ガスやＡｒ／Ｈ２ガスを用いることができる。制御部１１は、マイクロ波導入機構１０３を制御してプラズマを着火させる。制御部１１は、所定時間（例えば、１２０～１８０秒。）、水素含有ガスのプラズマにてデガス工程を実行する。デガス工程では、チャンバ１０１内に残存するＯ２、Ｈ２Ｏ等の酸化成分をＯＨラジカルとして排出する。なお、クリーニング工程およびデガス工程では、ダミーウエハを用いなくてもよい。また、デガス工程に窒素を添加してもよい。窒素を添加することで、ＯＨに加えてＮＯラジカルとして排出効果を向上することができる。また、デガス工程では、工程の実行中に圧力を多段階に変化させてもよい。圧力を多段階に変化させることで、プラズマの広がりが制御できる。圧力を変化させてプラズマの広がりを制御することで、チャンバ１０１内に残留する酸素に対して、プラズマを効率的に照射できるので、残留酸素を除去する効果を向上させることができる。

【0053】

以上、本実施形態によれば、基板処理装置（成膜装置１）は、表面にシリコン含有膜（ポリシリコン膜２１）を有する基板（ウエハＷ）を収容可能な処理容器（チャンバ１０１）と、制御部１１とを有する。制御部１１は、表面にシリコン含有膜を有する基板を処理容器内に搬入する搬入工程と、処理容器内に酸素含有ガスを供給し、シリコン含有膜の表面に酸素含有ガスを吸着させて吸着層を形成する第１工程（吸着工程）と、処理容器内にアルゴン含有ガスを供給し、アルゴン含有ガスのプラズマで、吸着層とシリコン含有膜の表面とを反応させてシリコン酸化層２２を形成する第２工程（反応工程）と、処理容器内に炭素含有ガスを供給し、炭素含有ガスのプラズマで、シリコン酸化層２２上にグラフェン膜２３を形成する第３工程（成膜工程）とを実行する。その結果、低抵抗かつバリア性が優れたグラフェン膜２３を成膜することができる。

【0054】

また、本実施形態によれば、第１工程は、載置台（ステージ１０２）の基板支持ピンを上昇させて、搬入された基板を第１の位置で保持した状態で実行され、第２工程および第３工程は、基板支持ピンを下降させて、基板を第２の位置で保持した状態で実行される。その結果、シリコン酸化層２２の膜厚を制御して極薄膜とすることができる。

【0055】

また、本実施形態によれば、第１の位置は、基板を載置台の上方に支持した位置であり、第２の位置は、基板を載置台に載置した位置である。その結果、シリコン酸化層２２の膜厚を制御して極薄膜とすることができる。

【0056】

また、本実施形態によれば、第１の位置は、載置台の上面から１０ｍｍ～１５ｍｍの位置である。その結果、シリコン酸化層２２の膜厚を制御して極薄膜とすることができる。

【0057】

また、本実施形態によれば、第１工程は、吸着層の形成後に、酸素含有ガスの供給を停止して処理容器内を排気させる。その結果、シリコン酸化層２２の膜厚を制御して極薄膜とすることができる。

【0058】

また、本実施形態によれば、第１工程の前に、シリコン含有膜の表面に形成された酸化物をエッチングする第４工程（エッチング工程）をさらに有する。その結果、ポリシリコン膜２１上に膜厚が制御されたシリコン酸化層２２を形成することができる。

【0059】

また、本実施形態によれば、第４工程は、水素含有ガスを含む混合ガスのプラズマによる処理によって、酸化物をエッチングする。その結果、ポリシリコン膜２１上に膜厚が制御されたシリコン酸化層２２を形成することができる。

【0060】

また、変形例１によれば、第３工程の前に、アルゴン含有ガスと、炭素含有ガスとを含む混合ガスのプラズマで、シリコン酸化層２２の表面を改質する第５工程（改質工程）をさらに有する。その結果、グラフェン膜２３のポリシリコン膜２１への密着性を向上させることができる。

【0061】

また、本実施形態によれば、第１工程は、第１の温度で実行され、第２工程および第３工程は、第１の温度より高い第２の温度で実行される。その結果、低抵抗かつバリア性が優れたグラフェン膜２３を成膜することができる。

【0062】

また、本実施形態によれば、第１の温度は、２５０℃以下の温度であり、第２の温度は、４００℃以上の温度である。その結果、低抵抗かつバリア性が優れたグラフェン膜２３を成膜することができる。

【0063】

また、変形例３によれば、さらに、搬入工程の前に、処理容器内に基板が存在しない状態でプラズマ処理を行う前工程を有し、前工程は、水素含有ガスのプラズマを用いて、処理容器内の酸素を引き出して除去するデガス工程を含む。その結果、吸着工程および反応工程の制御性を向上させることができる。

【0064】

また、変形例２によれば、基板処理装置は、表面にシリコン含有膜を有する基板を収容可能な第１の処理容器および第２の処理容器と、制御部１１とを有する。制御部１１は、表面にシリコン含有膜を有する基板を第１の処理容器内に搬入する第１工程と、第１の処理容器内に酸素含有ガスを供給し、紫外線を照射して生成した酸素ラジカルとシリコン含有膜の表面とを反応させてシリコン酸化層２２を形成する第２工程と、シリコン含有膜の表面にシリコン酸化層２２が形成された基板を第２の処理容器内に搬入する第３工程と、第２の処理容器内に炭素含有ガスを供給し、炭素含有ガスのプラズマで、シリコン酸化層２２上にグラフェン膜２３を形成する第４工程とを実行する。その結果、低抵抗かつバリア性が優れたグラフェン膜２３を成膜することができる。

【0065】

また、本実施形態によれば、半導体構造は、基板上のポリシリコン膜２１またはシリコン基板２０の表面に形成されたアモルファス構造層と、アモルファス構造層上に形成された二次元構造膜と、二次元構造膜上に形成された金属材料膜と、を備え、アモルファス構造層は、１ｎｍ以下のシリコン酸化層２２であり、二次元構造膜は、グラフェン膜２３であり、グラフェン膜２３によるフェルミ準位ピンニング効果によって、ポリシリコン膜２１またはシリコン基板２０と、金属材料膜とがオーミック接合される。その結果、ポリシリコン膜２１またはシリコン基板２０と金属材料膜とを、低抵抗かつバリア性が優れた状態で接合することができる。

【0066】

今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。

【0067】

また、上記した実施形態では、プラズマ源としてマイクロ波プラズマを用いてウエハＷに対してエッチングや成膜等の処理を行う成膜装置１を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いてウエハＷに対して処理を行う装置であれば、プラズマ源はマイクロ波プラズマに限られず、例えば、容量結合型プラズマ、誘導結合型プラズマ、マグネトロンプラズマ等、任意のプラズマ源を用いることができる。

【符号の説明】

【0068】

１ 成膜装置
１１ 制御部
２０ シリコン基板
２１ ポリシリコン膜
２２ シリコン酸化層
２２ａ 改質層
２３ グラフェン膜
１０１ チャンバ
１０２ ステージ
Ｗ ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】