JP2003152177A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

Info

Publication number
JP2003152177A
JP2003152177A JP2001352691A JP2001352691A JP2003152177A JP 2003152177 A JP2003152177 A JP 2003152177A JP 2001352691 A JP2001352691 A JP 2001352691A JP 2001352691 A JP2001352691 A JP 2001352691A JP 2003152177 A JP2003152177 A JP 2003152177A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
region
semiconductor
semiconductor device
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001352691A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Hara
義博 原
Toru Saito
徹 齋藤
Takeshi Takagi
剛 高木
Minoru Kubo
実 久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2001352691A priority Critical patent/JP2003152177A/en
Publication of JP2003152177A publication Critical patent/JP2003152177A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field effect transistor and its manufacturing method which has a built-in electric field formed in the moving direction of carriers in a channel region. SOLUTION: A first epitaxial grown part 151 bridged between a first active region 101a and a trench-isolated region 105 comprises a first central Si film 102a, a first SiGe film 103a, a first outer Si film 104a, a first Si cap layer 106a, a first thermal oxidation film 107a, and a gate electrode 108. In the grown part 151, a source region 109 and a drain region 110 are provided inside and outside the gate electrode 108, respectively, and a channel region 117 is provided below the gate electrode 108, thus obtaining a semiconductor device having a field effect transistor in which the travel of carriers in the channel is accelerated to provide a high operating speed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エピタキシャル成
長を用いて作製した電界効果トランジスタ(FET)を
備えた半導体装置およびその製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device having a field effect transistor (FET) manufactured by epitaxial growth and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ヘテロ接合を利用した電界効果ト
ランジスタは次世代の超高速電子デバイスとして注目を
集めている。このような超高速電子デバイスとして、G
aAsやInP等のIII−V族化合物半導体を用いてゲ
ート構造をショットキー接合としたHEMT(High Ele
ctron Mobility Transistor )の研究開発が精力的に行
なわれてきたが、最近では、超高速電子デバイスとし
て、IV−IV族混晶化合物であるSiGe系の材料を用い
た電界効果トランジスタが注目を集めている。IV−IV族
混晶化合物を用いた電界効果トランジスタは、その製造
プロセスに現行のSiプロセスを利用することができる
ため、高周波回路用デバイスやベースバンド回路用デバ
イスなどの通信システム用機器に必要な多種のデバイス
を同一基板上に形成することができ、今後のシステム・
オン・チップの実現に向けて大きな期待が寄せられてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, field effect transistors utilizing heterojunction have been attracting attention as next-generation ultrahigh-speed electronic devices. As such an ultra high speed electronic device, G
HEMT (High Ele) with a gate structure of a Schottky junction using a III-V group compound semiconductor such as aAs or InP
Ctron Mobility Transistor) has been actively researched and developed, but recently, field effect transistors using SiGe-based materials, which are IV-IV mixed crystal compounds, have attracted attention as ultra-fast electronic devices. There is. A field effect transistor using a IV-IV group mixed crystal compound can utilize the current Si process for its manufacturing process, and is therefore required for equipment for communication systems such as high frequency circuit devices and baseband circuit devices. Various devices can be formed on the same substrate, and future system
There are great expectations for on-chip implementation.

【0003】図17は、MIS(Metal Insulator Semi
conductor )型のゲート構造を有し、SiGe層をチャ
ネルとして用いた従来のpチャネル型電界効果トランジ
スタ(SiGe−pMISFET)の断面図である。同
図に示すように、従来のSiGe−pMISFETは、
n型のSi基板201と、Si基板201上に設けられ
たSiバッファ層202と、Siバッファ層202の上
に設けられたSiGeチャネル層203と、SiGeチ
ャネル層203の上に設けられたSiキャップ層204
と、Siキャップ層204の上に設けられたゲート酸化
膜205およびゲート電極206と、Si基板201内
のゲート電極206の両側方に設けられた高濃度p型不
純物を含むソース領域207およびドレイン領域208
と、活性領域を囲む素子分離用絶縁膜209とを備えて
いる。また、基板上に堆積された層間絶縁膜210を貫
通して、ソース領域207,ドレイン領域208にそれ
ぞれ到達するソース電極211及びドレイン電極212
が設けられている。
FIG. 17 shows a MIS (Metal Insulator Semi).
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional p-channel field effect transistor (SiGe-pMISFET) having a (conductor) type gate structure and using a SiGe layer as a channel. As shown in the figure, the conventional SiGe-pMISFET is
n-type Si substrate 201, Si buffer layer 202 provided on the Si substrate 201, SiGe channel layer 203 provided on the Si buffer layer 202, and Si cap provided on the SiGe channel layer 203 Layer 204
A gate oxide film 205 and a gate electrode 206 provided on the Si cap layer 204, and a source region 207 and a drain region containing high-concentration p-type impurities provided on both sides of the gate electrode 206 in the Si substrate 201. 208
And an element isolation insulating film 209 surrounding the active region. In addition, the source electrode 211 and the drain electrode 212 which penetrate the interlayer insulating film 210 deposited on the substrate and reach the source region 207 and the drain region 208, respectively.
Is provided.

【0004】図18(a),(b)は、それぞれ順に、
従来のSiGe−pMISFETの深さ方向のGe組成
率のプロファイルを示す図、及びゲートバイアスが印加
されたときのエネルギバンド図である。
18 (a) and 18 (b) respectively show
FIG. 5 is a diagram showing a Ge composition ratio profile in the depth direction of a conventional SiGe-p MISFET, and an energy band diagram when a gate bias is applied.

【0005】図18(a)に示すように、従来のSiG
e−pMISFETのSiGeチャネル層203におけ
るGe組成率は均一(15%)である。また、図18
(b)に示すように、Siキャップ層/SiGeチャネ
ル層間の界面には、主として価電子帯端にヘテロ障壁
(バンドオフセット量ΔEv)が形成され、伝導帯端に
はほとんどヘテロ障壁が形成されない。そこで、SiG
eチャネル層203は、もっぱらホールが走行するpチ
ャネルとして利用されている。つまり、図18(a)に
示すように、しきい値電圧に近いゲートバイアスが印加
された状態においては、SiGeチャネル層203のも
っともエネルギーレベルの高い部分は、Siキャップ層
204よりも真空準位に近くなっている。したがって、
Siキャップ層204よりもSiGeチャネル層203
の方がホールが発生しやすいので、SiGe−pMIS
FETは、通常のSi−pMISFETに比べて、低い
しきい値電圧で動作する。また、SiGe結晶はバルク
状態での格子定数がSi結晶よりも大きいために、Si
層上に成長されたSiGe層は、圧縮歪を内包してい
る。そして、この圧縮歪により、SiGeチャネル層2
03の価電子帯の縮退が解けてバンドスプリットが生じ
るので、移動度の高いライトホールを利用した高速動作
が可能となる。
As shown in FIG. 18A, a conventional SiG is used.
The Ge composition ratio in the SiGe channel layer 203 of the e-pMISFET is uniform (15%). In addition, FIG.
As shown in (b), a hetero barrier (band offset amount ΔEv) is formed mainly at the valence band edge and almost no hetero barrier is formed at the conduction band edge at the interface between the Si cap layer / SiGe channel layer. So SiG
The e-channel layer 203 is exclusively used as a p-channel through which holes travel. That is, as shown in FIG. 18A, in the state where the gate bias close to the threshold voltage is applied, the highest energy level portion of the SiGe channel layer 203 is higher than the Si cap layer 204 in the vacuum level. Is close to. Therefore,
SiGe channel layer 203 rather than Si cap layer 204
Is more likely to generate holes, so SiGe-pMIS
The FET operates at a lower threshold voltage than a normal Si-pMISFET. Moreover, since the SiGe crystal has a larger lattice constant in the bulk state than the Si crystal,
The SiGe layer grown on the layer contains a compressive strain. Then, due to this compressive strain, the SiGe channel layer 2
Since the degeneracy of the 03 valence band is resolved and band splitting occurs, high-speed operation using a light hole with high mobility becomes possible.

【0006】図19(a),(b)は、それぞれ順に、
Ge組成率を0%から30%まで変化させた傾斜組成を
有するSiGeチャネル層203を備えた従来のSiG
e−pMISFETのGe組成率の深さ方向のプロファ
イルを示す図、及びゲートバイアス印加時におけるエネ
ルギバンド図である。図19(b)も、しきい値電圧に
近いゲートバイアスが印加されたときのエネルギバンド
構造を示している。同図に示すように、このMISFE
Tでは、Siキャップ層/SiGeチャネル層間の界面
におけるバンドオフセット量ΔEvが大きくなるような
傾斜組成の構造を有しているために、チャネル層全体と
しては図18に示すものと同等の歪(したがって同等の
熱的安定性)を有しながら、ホールを高速チャネルであ
るSiGe層203内により強く閉じ込めることがで
き、より高い電圧まで高速動作を実現することができ
る。
19 (a) and 19 (b) respectively show,
Conventional SiG having a SiGe channel layer 203 having a graded composition in which the Ge composition ratio is changed from 0% to 30%
FIG. 3 is a diagram showing a profile of a Ge composition ratio in the depth direction of an e-pMISFET, and an energy band diagram when a gate bias is applied. FIG. 19B also shows the energy band structure when a gate bias close to the threshold voltage is applied. As shown in the figure, this MISFE
In T, since the structure having the graded composition is such that the band offset amount ΔEv at the interface between the Si cap layer / SiGe channel layer becomes large, the strain equivalent to that shown in FIG. While having the same thermal stability), holes can be more strongly confined in the SiGe layer 203 which is a high-speed channel, and high-speed operation up to a higher voltage can be realized.

【0007】このように、Si/SiGeのヘテロ接合
を利用することにより、MISFETを低電圧化および
高速化することができる。
As described above, by using the Si / SiGe heterojunction, it is possible to reduce the voltage and increase the speed of the MISFET.

【0008】次に、図20(a)〜(c)は、図17に
示すような断面構造を有する上記従来のSiGe−pM
ISFETの製造工程を示す断面図である。
Next, FIGS. 20 (a) to 20 (c) show the above-mentioned conventional SiGe-pM having a sectional structure as shown in FIG.
It is sectional drawing which shows the manufacturing process of ISFET.

【0009】まず、図20(a)に示す工程で、Si基
板201内に、しきい値電圧調整のための不純物濃度調
整用のイオン注入を行なった後(図示せず)、UHV−
CVDにより、Si基板201の上に、Siバッファ層
202,SiGeチャネル層203及びSiキャップ層
204を順にエピタキシャル成長させる。SiおよびG
e用のソースガスは、それぞれSi26 (ジシラン)
およびGeH4 (ゲルマン)である。そして、Siバッ
ファ層202,SiGeチャネル層203,Siキャッ
プ層203の厚さは、それぞれ、約10nm,約15n
m,約15nmである(ただし、製造工程完了時の
値)。成長温度は550℃であり、意図的なドーピング
は行なっていない。このとき、SiGeチャネル層20
3中には、Siバッファ層202との格子定数の相違に
起因する歪みが内在している。
First, in the step shown in FIG. 20A, after ion implantation for impurity concentration adjustment for threshold voltage adjustment (not shown) is performed in the Si substrate 201, UHV-
By CVD, the Si buffer layer 202, the SiGe channel layer 203, and the Si cap layer 204 are epitaxially grown in order on the Si substrate 201. Si and G
The source gas for e is Si 2 H 6 (disilane), respectively.
And GeH 4 (German). The thicknesses of the Si buffer layer 202, the SiGe channel layer 203, and the Si cap layer 203 are about 10 nm and about 15 n, respectively.
m, about 15 nm (however, the value when the manufacturing process is completed). The growth temperature is 550 ° C., and no intentional doping is performed. At this time, the SiGe channel layer 20
3 has strain inherent in the difference in lattice constant from the Si buffer layer 202.

【0010】次に、図20(b)に示す工程で、基板上
に素子分離用の酸化膜209を堆積させた後、周知のフ
ォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、
酸化膜209のうちトランジスタが形成される領域の酸
化膜を除去する。その際、まずドライエッチングによっ
て酸化膜209の除去部分の大半を除去した後、下地で
あるSiキャップ層204の表面部にダメージを与えな
いために、ウェットエッチングによりSiキャップ層2
04を露出させる。
Next, in the step shown in FIG. 20B, after an oxide film 209 for element isolation is deposited on the substrate, the well-known photolithography technique and etching technique are used,
The oxide film in the region where the transistor is formed in the oxide film 209 is removed. At this time, first, most of the removed portion of the oxide film 209 is removed by dry etching, and then the Si cap layer 2 is wet-etched so as not to damage the surface portion of the underlying Si cap layer 204.
04 is exposed.

【0011】次に、図20(c)に示す工程で、熱酸化
により、Siキャップ層205のうち露出している部分
の上に、厚み約8nmのゲート酸化膜205を形成す
る。その際、格子緩和によってSiGeチャネル層20
3が有する歪みが解消されるのを防止するために、75
0℃程度の低温で酸化を行う。次に、基板上に、ゲート
電極用の厚み200nmの多結晶シリコン膜を堆積させ
た後、B(ホウ素)のイオン注入を行なって、多結晶シ
リコンをp型化する。次に、周知のドライエッチング技
術により、ゲート電極のパターニングを行った後、BF
2 (フッ化ボロン)のイオン注入を行なって、高濃度の
p型ソース領域およびドレイン領域207,208を形
成する。
Next, in a step shown in FIG. 20C, a gate oxide film 205 having a thickness of about 8 nm is formed on the exposed portion of the Si cap layer 205 by thermal oxidation. At that time, due to lattice relaxation, the SiGe channel layer 20 is formed.
In order to prevent the distortion of 3 from being eliminated, 75
Oxidation is performed at a low temperature of about 0 ° C. Next, after depositing a 200-nm-thick polycrystalline silicon film for a gate electrode on the substrate, B (boron) ion implantation is performed to make the polycrystalline silicon p-type. Next, after patterning the gate electrode by a known dry etching technique, BF is performed.
Ion implantation of 2 (boron fluoride) is performed to form high-concentration p-type source and drain regions 207 and 208.

【0012】また、図20(c)に示す断面とは異なる
断面において、高濃度のn型不純物のイオン注入を行な
って、基板電位を基板表面側から固定するためのコンタ
クトを形成する。次に、基板上に、厚さ500nmの酸
化膜からなる層間絶縁膜210を堆積する。その後、ソ
ース領域およびドレイン領域207,208中の不純物
等の活性化のための熱処理を行った後、層間絶縁膜21
0にソース・ドレイン領域207,208及びゲート電
極206に到達するコンタクトホールを形成する。最後
に、スパッタ法におり、基板上に厚み800nmのAl
合金膜を堆積した後、周知のリソグラフィおよびドライ
エッチング技術を用いて、コンタクトホールを埋めるプ
ラグ及び配線パターンを形成した後、水素中でシンター
処理を施すことにより、図17に示すようなSiGe−
pMISFETを形成する。
Further, in a cross section different from the cross section shown in FIG. 20C, high-concentration n-type impurity is ion-implanted to form a contact for fixing the substrate potential from the substrate surface side. Next, an interlayer insulating film 210 made of an oxide film having a thickness of 500 nm is deposited on the substrate. After that, heat treatment for activating impurities in the source and drain regions 207 and 208 is performed, and then the interlayer insulating film 21.
Contact holes reaching the source / drain regions 207 and 208 and the gate electrode 206 are formed at 0. Finally, the sputtering method is used, and Al of 800 nm thickness is formed on the substrate.
After depositing the alloy film, a plug and a wiring pattern for filling the contact hole are formed by using a well-known lithography and dry etching technique, and then a sintering process is performed in hydrogen, so that SiGe-
Form a pMISFET.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のヘテロ接合電界効果トランジスタにおいては、混晶
材料を用いることによるバンド構造の制御技術が十分に
活用されているわけではない。すなわち、上記2つの従
来のSiGe−pMISFETでは、SiGeチャネル
層に内在する歪によって生じるライトホールの高い移動
度を利用しているが、いずれの場合にも、ホールの走行
する方向においては、Ge組成率は一定であり、キャリ
アが走行する方向に関してバンド制御技術を十分に利用
できていなかった。
However, in the above-mentioned conventional heterojunction field effect transistor, the band structure control technique using a mixed crystal material is not fully utilized. That is, in the above two conventional SiGe-pMISFETs, the high mobility of the light hole caused by the strain inherent in the SiGe channel layer is utilized. In either case, however, the Ge composition is increased in the traveling direction of the hole. The rate was constant, and the band control technology was not fully utilized in the traveling direction of the carrier.

【0014】本発明の目的は、選択的な結晶成長を行な
う際に、発生するファセット面を積極的に利用して、混
晶材料によるバンド制御技術を十分に活用することによ
り、より高速で電流駆動能力の高いヘテロ接合電界効果
トランジスタを提供することである。
It is an object of the present invention to positively utilize the facet planes generated during selective crystal growth and to fully utilize the band control technique using a mixed crystal material, so that the current can be generated at a higher speed. A heterojunction field effect transistor having high drivability is provided.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の半導体装
置は、基板と、上記基板上に形成された半導体層と、上
記半導体層の上に形成されたゲート電極とを有する電界
効果トランジスタを備え、上記半導体層は、上記ゲート
電極の下方に位置するチャネル領域と、該チャネル領域
の両側に位置するソース領域及びドレイン領域とを有し
ており、上記チャネル領域のチャネル方向に平行な断面
において、キャリアが走行するバンド端のエネルギーレ
ベルは、バイアス非印加状態においてキャリアの走行を
加速する方向に傾斜している。
A first semiconductor device of the present invention is a field effect transistor having a substrate, a semiconductor layer formed on the substrate, and a gate electrode formed on the semiconductor layer. And the semiconductor layer has a channel region located below the gate electrode, and a source region and a drain region located on both sides of the channel region, the cross section being parallel to the channel direction of the channel region. In, the energy level at the band edge where the carrier travels is inclined in the direction of accelerating the travel of the carrier in the non-biased state.

【0016】これにより、基板面に平行なチャネル領域
においてキャリアの走行が作りつけ電界によって加速さ
れるので、高速動作が可能な電界効果トランジスタを備
えた半導体装置が得られる。
As a result, the carrier travels in the channel region parallel to the substrate surface and is accelerated by the electric field, so that a semiconductor device having a field effect transistor capable of high speed operation can be obtained.

【0017】上記ソース領域及びドレイン領域はp型領
域であり、上記チャネル領域は、ホールが走行するpチ
ャネルとして機能し、上記チャネル領域における価電子
帯端と真空準位とのエネルギーレベル差は、ホールが流
れる方向に連続的または段階的に減少していることによ
り、高速動作が可能なpチャネル型電界効果トランジス
タを備えた半導体装置が得られる。
The source region and the drain region are p-type regions, the channel region functions as a p-channel through which holes travel, and the energy level difference between the valence band edge and the vacuum level in the channel region is: Since the holes are reduced continuously or stepwise in the flowing direction, a semiconductor device including a p-channel field effect transistor capable of high speed operation can be obtained.

【0018】上記チャネル領域は、Si1-x Gex (0
≦x≦1)によって表される組成を有し、上記チャネル
領域におけるGe組成比xは、ホールが流れる方向に連
続的または段階的に増大していることにより、価電子帯
端に形成されるヘテロ障壁にホールをより強く閉じ込め
ることが可能になり、電流駆動力の高いpチャネル型電
界効果トランジスタを備えた半導体装置が得られる。
The channel region is formed of Si 1-x Ge x (0
≦ x ≦ 1), and the Ge composition ratio x in the channel region is formed at the valence band edge by increasing continuously or stepwise in the hole flow direction. Holes can be more strongly confined in the hetero barrier, and a semiconductor device including a p-channel field effect transistor having a high current driving force can be obtained.

【0019】上記ソース領域及びドレイン領域はn型領
域であり、上記チャネル領域は、電子が走行するnチャ
ネルとして機能し、上記チャネル領域における伝導帯端
と真空準位とのエネルギーレベル差は、電子が流れる方
向に連続的または段階的に増大していることにより、高
速動作が可能なnチャネル型電界効果トランジスタを備
えた半導体装置が得られる。
The source region and the drain region are n-type regions, the channel region functions as an n-channel through which electrons travel, and the energy level difference between the conduction band edge and the vacuum level in the channel region is The semiconductor device including the n-channel field effect transistor capable of high-speed operation can be obtained by increasing continuously or stepwise in the direction in which the current flows.

【0020】上記チャネル領域は、Si1-yy (0≦
y<1)によって表される組成を有し、上記チャネル領
域におけるC組成比yは、電子が流れる方向に連続的ま
たは段階的に増大していることにより、伝導帯端に形成
されるヘテロ障壁に電子をより強く閉じ込めることが可
能になり、電流駆動力の高いpチャネル型電界効果トラ
ンジスタを備えた半導体装置が得られる。を特徴とする
半導体装置。
The channel region is formed by Si 1-y C y (0 ≦
y <1), and the C composition ratio y in the channel region increases continuously or stepwise in the electron flow direction, so that the hetero barrier formed at the conduction band edge. It is possible to confine electrons more strongly in the semiconductor device, and a semiconductor device including a p-channel field effect transistor having a high current driving force can be obtained. A semiconductor device characterized by:

【0021】上記チャネル領域は、キャリアが流れる方
向に連続的または段階的に濃度が変化するキャリア用不
純物を含んでいることによっても、作りつけ電界を利用
した高速動作する電界効果トランジスタを備えた半導体
装置が得られる。
The channel region also contains a carrier impurity whose concentration changes continuously or stepwise in the direction of carrier flow, so that a semiconductor provided with a field effect transistor that operates at high speed by utilizing a built-in electric field. The device is obtained.

【0022】上記半導体層は、底面よりも狭い上面と、
上記底面と上面との間に存在する傾斜した側面とを有す
る部分錐体状であり、上記ソース領域及びドレイン領域
のうちの一方は、上記半導体層のほぼ中央部に位置して
おり、上記ソース領域及びドレイン領域のうちの他方
は、上記半導体層の周辺部に位置しており、上記チャネ
ル領域は、上記中央部と上記周辺部との間に位置してい
ることにより、メサ構造を利用した高機能の電界効果ト
ランジスタを備えた半導体装置が得られる。
The semiconductor layer has a top surface narrower than the bottom surface,
It is in the shape of a partial cone having an inclined side surface existing between the bottom surface and the upper surface, and one of the source region and the drain region is located at substantially the center of the semiconductor layer, The other of the region and the drain region is located in the peripheral part of the semiconductor layer, and the channel region is located between the central part and the peripheral part, so that the mesa structure is used. A semiconductor device having a highly functional field effect transistor can be obtained.

【0023】上記チャネル領域におけるキャリアが走行
するバンド端のエネルギーレベルが等しい部分の輪郭
は、上記部分錐体状の半導体層の側面にほぼ平行な斜面
になっていることにより、側方へのエピタキシャル成長
を利用して作りつけ電界を生じさせるための組成又はド
ーパント濃度の調整が可能になる。
The contour of the portion where the energy level of the band edge in which the carriers run in the channel region are equal is a slope substantially parallel to the side surface of the semiconductor layer having the shape of a partial cone, so that the epitaxial growth to the side is performed. Can be used to adjust the composition or dopant concentration to generate a built-in electric field.

【0024】上記電界効果トランジスタは、上記半導体
層と上記ゲート電極との間に介在するゲート絶縁膜をさ
らに有するMIS型電界効果トランジスタであることが
好ましい。
It is preferable that the field effect transistor is a MIS type field effect transistor further having a gate insulating film interposed between the semiconductor layer and the gate electrode.

【0025】本発明の第2の半導体装置は、基板と、上
記基板上に形成された第1の半導体層と、上記第1の半
導体層の上に形成された第1のゲート電極とを有する第
1の電界効果トランジスタを備え、上記基板上に形成さ
れた第2の半導体層と、上記第2の半導体層の上に形成
された第2のゲート電極とを有する第2の電界効果トラ
ンジスタを備え、上記第1及び第2の半導体層は、上記
ゲート電極の下方に位置するチャネル領域と、該チャネ
ル領域の両側に位置するソース領域及びドレイン領域と
を有しており、上記各チャネル領域のチャネル方向に平
行な断面において、価電子帯端はバイアス非印加状態に
おいてホールの走行を加速する方向に傾斜し、伝導帯端
はバイアス非印加状態において電子の走行を加速する方
向に傾斜している。
A second semiconductor device of the present invention has a substrate, a first semiconductor layer formed on the substrate, and a first gate electrode formed on the first semiconductor layer. A second field effect transistor including a first field effect transistor, the second field effect transistor having a second semiconductor layer formed on the substrate, and a second gate electrode formed on the second semiconductor layer. The first and second semiconductor layers each have a channel region located below the gate electrode, and a source region and a drain region located on both sides of the channel region. In the cross section parallel to the channel direction, the valence band edge is inclined in the direction to accelerate the traveling of holes in the non-biased state, and the conduction band edge is inclined in the direction to accelerate the electron's traveling in the non-biased state.

【0026】これにより、基板面に平行なpチャネル及
びnチャネルとして機能するチャネル領域において、ホ
ール及び電子双方の走行が作りつけ電界によって加速さ
れるので、高速動作が可能な相補型電界効果トランジス
タを備えた半導体装置が得られる。
As a result, in the channel regions functioning as p-channel and n-channel parallel to the substrate surface, the migration of both holes and electrons is accelerated by the built-in electric field, so that a complementary field effect transistor capable of high-speed operation can be obtained. The provided semiconductor device can be obtained.

【0027】上記各チャネル領域は、Si1-x-y Gex
y (0≦x≦1,0≦y<1)によって表される組成
を有し、上記各チャネル領域におけるGe組成比x及び
C組成比yは、上記チャネル領域における価電子帯端と
真空準位とのエネルギーレベル差が、ホールが流れる方
向に連続的または段階的に減少する一方、上記チャネル
領域における伝導帯端の電子親和力が、電子が流れる方
向に連続的または段階的に増大するように調整されてい
ることにより、ヘテロ障壁を利用したホール及び電子の
より強い閉じ込めが可能になり、電流駆動力の高い相補
型電界効果トランジスタを備えた半導体装置が得られ
る。
Each of the above channel regions is formed of Si 1-xy Ge x.
It has a composition represented by C y (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y <1), and the Ge composition ratio x and the C composition ratio y in each of the channel regions are as follows: The energy level difference from the level decreases continuously or stepwise in the hole flow direction, while the electron affinity at the conduction band edge in the channel region increases continuously or stepwise in the electron flow direction. By this adjustment, holes and electrons can be more strongly confined by utilizing the hetero barrier, and a semiconductor device having a complementary field effect transistor with high current driving capability can be obtained.

【0028】上記基板の表面部に設けられた活性領域
と、上記活性領域を囲む絶縁体からなる分離領域とをさ
らに備え、上記各半導体層のソース領域及びドレイン領
域のうちの一方は、上記各半導体層のほぼ中央部に位置
しており、上記各半導体層のソース領域及びドレイン領
域のうちの他方は、上記各半導体層の周辺部に位置して
おり、上記各半導体層のチャネル領域は、各々上記中央
部と上記周辺部との間に位置していることにより、SO
I基板上のトランジスタと同様に、寄生容量の低減作用
が得られるので、より動作速度の高い電界効果トランジ
スタを備えた半導体装置が得られる。
An active region provided on the surface of the substrate and an isolation region made of an insulator surrounding the active region are further provided, and one of the source region and the drain region of each of the semiconductor layers is provided with each of the above-mentioned respective regions. The semiconductor layer is located substantially in the center, the other of the source region and the drain region of each semiconductor layer is located in the peripheral portion of each semiconductor layer, and the channel region of each semiconductor layer is Since each is located between the central portion and the peripheral portion,
Similar to the transistor on the I substrate, the effect of reducing the parasitic capacitance can be obtained, so that a semiconductor device including a field effect transistor having a higher operating speed can be obtained.

【0029】本発明の第3の半導体装置は、半導体基板
と、上記半導体基板の表面部に設けられた活性領域と、
上記活性領域を囲む絶縁体からなる分離領域と、上記活
性領域から分離領域の一部に跨ってエピタキシャル成長
により形成された半導体層とを備え、上記半導体層は、
少なくとも一部が上記活性領域の直上に位置する第1の
不純物拡散層と、上記分離領域の上に位置する第2の不
純物拡散層と、上記第1,第2の不純物拡散層間に介在
し、少なくとも一部が上記分離領域の上方に位置してい
るチャネル領域とを有している。
A third semiconductor device of the present invention comprises a semiconductor substrate, an active region provided on the surface of the semiconductor substrate,
An isolation region formed of an insulator surrounding the active region, and a semiconductor layer formed by epitaxial growth from the active region over a part of the isolation region, the semiconductor layer,
At least a portion of which is interposed between the first impurity diffusion layer located directly above the active region, the second impurity diffusion layer located above the isolation region, and the first and second impurity diffusion layers; At least a portion of the channel region located above the isolation region.

【0030】これにより、活性領域の上面からエピタキ
シャル成長した部分と、当該部分の側方にエピタキシャ
ル成長して分離領域上まで延びる部分とからなる半導体
層を利用して電界効果トランジスタが形成されている。
そして、この電界効果トランジスタのチャネル領域の少
なくとも一部が分離領域上に位置しているので、SOI
基板上のトランジスタと同様に、電界効果トランジスタ
のキャリアの走行に対して寄生容量の低減作用が得ら
れ、動作速度の高い電界効果トランジスタを備えた半導
体装置が得られる。
Thus, the field effect transistor is formed by utilizing the semiconductor layer including the portion epitaxially grown from the upper surface of the active region and the portion epitaxially grown to the side of the active region and extending to above the isolation region.
Since at least part of the channel region of this field effect transistor is located on the isolation region, the SOI
Similar to the transistor on the substrate, the effect of reducing the parasitic capacitance with respect to the traveling of carriers of the field effect transistor can be obtained, and the semiconductor device including the field effect transistor having a high operating speed can be obtained.

【0031】上記チャネル領域のチャネル方向に平行な
断面において、キャリアが走行するバンド端は、バイア
ス非印加状態においてキャリアの走行を加速する方向に
傾斜していることにより、より高速動作する電界効果ト
ランジスタを備えた半導体装置が得られる。
In the cross section of the channel region parallel to the channel direction, the band edge where carriers travel is inclined in a direction that accelerates the travel of carriers in the non-biased state, so that the field effect transistor operates at a higher speed. A semiconductor device provided with is obtained.

【0032】上記半導体基板は、Si基板であり、上記
半導体層は、上記Si基板の上記活性領域の上面からエ
ピタキシャル成長された中央Si膜と、上記中央Si膜
の側面からエピタキシャル成長されたSi1-x Gex
(0≦x≦1),Si1-yy(0≦y<1)及びSi
1-x-y Gexy (0≦x≦1,0≦y<1)のうちい
ずれか1つによって表される組成を有する化合物半導体
膜と、上記化合物半導体膜の側面からエピタキシャル成
長された外側Si膜とを有していることにより、価電子
帯端又は伝導帯端あるいは双方に形成されるヘテロ障壁
にキャリアを強く閉じ込めることが可能になり、さらに
電流駆動力の高い電界効果トランジスタを備えた半導体
装置が得られる。
The semiconductor substrate is a Si substrate, and the semiconductor layer is a central Si film epitaxially grown from the upper surface of the active region of the Si substrate and Si 1-x epitaxially grown from the side surfaces of the central Si film. Ge x
(0 ≦ x ≦ 1), Si 1-y C y (0 ≦ y <1) and Si
Compound semiconductor film having a composition represented by any one of 1-xy Ge x C y (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y <1), and outer Si epitaxially grown from the side surface of the compound semiconductor film. By including the film, carriers can be strongly confined in the hetero barrier formed at the valence band edge or the conduction band edge, or both, and a semiconductor including a field effect transistor having a high current driving force. The device is obtained.

【0033】上記半導体層は、上記中央Si膜,化合物
半導体膜及び外側Si膜全体の上面及び側面からエピタ
キシャル成長されたSiキャップ層と、上記Siキャッ
プ層の上に形成されたゲート絶縁膜とをさらに有するこ
とにより、Siキャップ層の酸化,又は酸化及び窒化な
どを利用して特性のよいゲート絶縁膜を設けることが可
能になるので、より特性の良好な電界効果トランジスタ
を備えた半導体装置が得られる。
The semiconductor layer further includes a Si cap layer epitaxially grown from the upper surface and side surfaces of the central Si film, the compound semiconductor film and the outer Si film, and a gate insulating film formed on the Si cap layer. Since it becomes possible to provide a gate insulating film having good characteristics by utilizing oxidation or oxidization and nitridation of the Si cap layer, a semiconductor device having a field effect transistor having better characteristics can be obtained. .

【0034】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基板の表面部に、活性領域を囲む絶縁体からなる分離領
域を形成する工程(a)と、上記活性領域から上記分離
領域に跨って半導体結晶層を選択的にエピタキシャル成
長させる工程(b)と、上記半導体結晶層の上にゲート
電極を形成する工程(c)と、少なくとも上記ゲート電
極をマスクとして上記半導体結晶層内に不純物を注入し
て、第1,第2の不純物拡散層を形成する工程(d)と
を含んでいる。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step (a) of forming an isolation region made of an insulator surrounding the active region on a surface portion of a semiconductor substrate, and a semiconductor extending from the active region to the isolation region. A step (b) of selectively epitaxially growing the crystal layer, a step (c) of forming a gate electrode on the semiconductor crystal layer, and an impurity implantation into the semiconductor crystal layer using at least the gate electrode as a mask. , And a step (d) of forming first and second impurity diffusion layers.

【0035】この方法により、活性領域の上面からエピ
タキシャル成長した部分と、当該部分の側方にエピタキ
シャル成長して分離領域上まで延びる部分とからなる半
導体結晶層を利用して電界効果トランジスタが形成され
る。そして、この電界効果トランジスタのチャネル領域
の少なくとも一部が分離領域上に位置しているので、S
OI基板上のトランジスタと同様に、電界効果トランジ
スタのキャリアの走行に対して寄生容量の低減作用が得
られ、動作速度の高い電界効果トランジスタを備えた半
導体装置が形成される。
By this method, a field effect transistor is formed by utilizing a semiconductor crystal layer composed of a portion epitaxially grown from the upper surface of the active region and a portion epitaxially grown laterally of the portion and extending to above the isolation region. Since at least a part of the channel region of this field effect transistor is located on the isolation region, S
Similar to the transistor on the OI substrate, the effect of reducing the parasitic capacitance with respect to the carrier travel of the field effect transistor can be obtained, and the semiconductor device including the field effect transistor having a high operating speed is formed.

【0036】上記工程(b)は、上記活性領域の上面か
らのエピタキシャル成長により第1の半導体膜を形成す
る副工程(b1)と、上記第1の半導体層からのエピタ
キシャル成長により、組成又は不純物濃度が連続的又は
段階的に変化する化合物半導体からなる第2の半導体膜
を形成する副工程(b2)と、上記第2の半導体層から
のエピタキシャル成長により第3の半導体膜を形成する
副工程(b3)とを含むことにより、組成又は不純物濃
度の変化を利用した作りつけ電界を半導体結晶層中に形
成することができるので、高速動作する電界効果トラン
ジスタを備えた半導体装置を容易に形成することができ
る。
The step (b) includes a sub-step (b1) of forming a first semiconductor film by epitaxial growth from the upper surface of the active region and a sub-step (b1) of epitaxial growth from the first semiconductor layer. Sub-step (b2) of forming a second semiconductor film made of a compound semiconductor that changes continuously or stepwise, and sub-step (b3) of forming a third semiconductor film by epitaxial growth from the second semiconductor layer. By including the above, it is possible to form a built-in electric field in the semiconductor crystal layer by utilizing the change in the composition or the impurity concentration, and thus it is possible to easily form the semiconductor device including the field effect transistor that operates at high speed. .

【0037】上記工程(b)は、上記副工程(b3)の
後に、上記第1〜第3の半導体膜の各上面が露出するま
で上記第1〜第3の半導体膜全体の上部を除去する副工
程(b4)と、上記平坦化された第1〜第3の半導体膜
全体の上面及び側面の上に第4の半導体膜を堆積する副
工程(b5)と、上記第4の半導体膜の上にゲート絶縁
膜を形成する副工程(b6)とをさらに含むことによ
り、第4の半導体膜の酸化,又は酸化及び窒化などを利
用して特性のよいゲート絶縁膜を設けることが可能にな
るので、より特性の良好な電界効果トランジスタを備え
た半導体装置が得られる。
In the step (b), after the sub-step (b3), the upper portions of the entire first to third semiconductor films are removed until the upper surfaces of the first to third semiconductor films are exposed. A sub-step (b4), a sub-step (b5) of depositing a fourth semiconductor film on the upper surface and side surfaces of the planarized first to third semiconductor films, and By further including the sub-step (b6) of forming a gate insulating film on top, it becomes possible to provide a gate insulating film with good characteristics by utilizing oxidation or oxidization and nitridation of the fourth semiconductor film. Therefore, a semiconductor device having a field effect transistor with better characteristics can be obtained.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1(a),
(b)は、本発明の第1の実施形態の半導体装置に配置
されている,SiGe/Siヘテロ接合を有するp型電
界効果トランジスタ(SiGe−pMISFET)の構
造を示す平面図及びIb−Ib線における断面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) FIG.
(B) is a plan view showing the structure of a p-type field effect transistor (SiGe-pMISFET) having a SiGe / Si heterojunction, which is arranged in the semiconductor device of the first embodiment of the present invention, and a line Ib-Ib. FIG.

【0039】図1(a),(b)に示すように、n型の
Si基板101の表面部には、表面部を複数の活性領域
に区画するシャロートレンチ分離領域(STI)105
が設けられている。そして、本実施形態のSiGe−p
MISFETは、トレンチ分離領域105によって囲ま
れた2つの活性領域101a,101bの上にそれぞれ
形成された部分四角錐状(四角錐の上部を切り取った形
状)の第1エピタキシャル成長部151(半導体層,半
導体結晶層)と、部分四角錐状の第2エピタキシャル成
長部152とを備えている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, a shallow trench isolation region (STI) 105, which divides the surface portion into a plurality of active regions, is formed on the surface portion of the n-type Si substrate 101.
Is provided. Then, the SiGe-p of this embodiment is
The MISFET includes a first quadrangular pyramid-shaped (a shape obtained by cutting an upper portion of a quadrangular pyramid) first epitaxial growth portion 151 (semiconductor layer, semiconductor) formed on two active regions 101 a and 101 b surrounded by a trench isolation region 105. A crystal layer) and a second epitaxial growth portion 152 having a shape of a partial quadrangular pyramid.

【0040】第1エピタキシャル成長部151は、その
中央部を占める部分四角錐状の第1中央Si膜102a
と、第1中央Si膜102aの側面上に形成された第1
SiGe膜103aと、第1SiGe膜103aの側面
上に形成された第1外側Si膜104aと、第1中央S
i膜102a,第1SiGe膜103a及び第1外側S
i膜104aの上面及び側面を覆う第1Siキャップ層
106aとによって構成されている。各領域102a,
103a,104aの側面は、後述するように、エピタ
キシャル成長時のファセットに一致して傾斜している。
The first epitaxial growth portion 151 has a partial central pyramid-shaped first central Si film 102a occupying the central portion thereof.
And a first central Si film 102a formed on the side surface of the first central Si film 102a.
The SiGe film 103a, the first outer Si film 104a formed on the side surface of the first SiGe film 103a, and the first center S
i film 102a, first SiGe film 103a, and first outer side S
The i-film 104a is formed of the first Si cap layer 106a that covers the upper surface and the side surface of the i-film 104a. Each area 102a,
As will be described later, the side surfaces of 103a and 104a are inclined to match the facets during epitaxial growth.

【0041】また、第2エピタキシャル成長部152
は、その中央部を占める部分四角錐状の第2中央Si膜
102bと、第2中央Si膜102bの側面上に形成さ
れた第2SiGe膜103bと、第2SiGe膜103
bの側面上に形成された第2外側Si膜104bと、第
2中央Si膜102b,第2SiGe膜103b及び第
2外側Si膜104bの上面及び側面を覆う第2Siキ
ャップ層106bとによって構成されている。各領域1
02b,103b,104bの側面は、後述するよう
に、エピタキシャル成長時のファセットに一致して傾斜
している。
Further, the second epitaxial growth portion 152
Is a partial central pyramid-shaped second central Si film 102b, a second SiGe film 103b formed on a side surface of the second central Si film 102b, and a second SiGe film 103.
a second outer Si film 104b formed on the side surface of b, a second central Si film 102b, a second SiGe film 103b, and a second Si cap layer 106b covering the upper surface and the side surface of the second outer Si film 104b. There is. Each area 1
The side surfaces of 02b, 103b, and 104b are inclined to match the facets during epitaxial growth, as described later.

【0042】第1エピタキシャル成長部151の側面及
び上面は、第1熱酸化膜107aによって覆われてお
り、第2エピタキシャル成長部152の上面及び側面
は、第2熱酸化膜107bによって覆われている。さら
に、第1熱酸化膜107a及び第2熱酸化膜107bの
上方を覆う層間絶縁膜112が設けられている。
The side surface and the upper surface of the first epitaxial growth portion 151 are covered with the first thermal oxide film 107a, and the upper surface and the side surface of the second epitaxial growth portion 152 are covered with the second thermal oxide film 107b. Further, an interlayer insulating film 112 is provided to cover the first thermal oxide film 107a and the second thermal oxide film 107b.

【0043】第1エピタキシャル成長部151におい
て、第1熱酸化膜107aの上には、平面的にみると中
央Si部102aを取り囲むように形成された閉環状の
多結晶シリコンからなるゲート電極108が設けられて
いる。そして、第1中央Si部102a及び第1SiG
e膜103aのうちゲート電極108の下方領域を除く
部分と、第1外側Si膜104aの全体とには、高濃度
のp型不純物(例えばボロン)がドープされている。す
なわち、第1エピタキシャル成長部151のうちゲート
電極108の内側方に位置する領域がソース領域109
であり、第1エピタキシャル成長部151のうちゲート
電極108の外側方に位置する領域がドレイン領域11
0であり、第1SiGe膜103aのうちゲート電極1
08の下方,かつ,第1Siキャップ層106aに接す
る領域がチャネル領域117である。また、第1熱酸化
膜107aのうちゲート電極108の直下方に位置する
部分がゲート絶縁膜として機能する。
In the first epitaxial growth portion 151, a gate electrode 108 made of closed-ring polycrystalline silicon is formed on the first thermal oxide film 107a so as to surround the central Si portion 102a when viewed two-dimensionally. Has been. Then, the first central Si portion 102a and the first SiG
A portion of the e film 103a excluding a region below the gate electrode 108 and the entire first outer Si film 104a are doped with high-concentration p-type impurities (for example, boron). That is, the region of the first epitaxial growth portion 151 located inside the gate electrode 108 is the source region 109.
The region of the first epitaxial growth portion 151 located outside the gate electrode 108 is the drain region 11.
0, which is the gate electrode 1 of the first SiGe film 103a.
A region below 08 and in contact with the first Si cap layer 106a is a channel region 117. Further, a portion of the first thermal oxide film 107a located immediately below the gate electrode 108 functions as a gate insulating film.

【0044】さらに、層間絶縁膜112を貫通してソー
ス領域109に到達するソースコンタクト113a及び
これにつながるソース配線113と、層間絶縁膜112
を貫通してドレイン領域110に到達するドレインコン
タクト114a及びこれにつながるドレイン配線114
と、層間絶縁膜112を貫通してゲート電極108に到
達するゲートコンタクト(図示せず)及びこれに接続さ
れるゲート配線115とが設けられている。そして、各
配線113,114,115の端部は、それぞれパッド
113b,114b,115bとなっている。各パッド
113b,114b,115bは、さらに上層の配線層
と配線116とを接続するためのプラグの接続部であ
る。
Further, the source contact 113a reaching the source region 109 through the interlayer insulating film 112, the source wiring 113 connected to the source contact 113a, and the interlayer insulating film 112.
Drain contact 114a reaching the drain region 110 through the drain and the drain wiring 114 connected to the drain contact 114a
And a gate contact (not shown) that penetrates the interlayer insulating film 112 and reaches the gate electrode 108, and a gate wiring 115 connected to the gate contact. The ends of the wirings 113, 114, 115 are pads 113b, 114b, 115b, respectively. Each pad 113b, 114b, 115b is a connection portion of a plug for connecting the upper wiring layer and the wiring 116.

【0045】また、第2エピタキシャル成長部152全
体は、高濃度のn型不純物を含む基板電位固定用のボデ
ィコンタクト領域119である。そして、層間絶縁膜1
12及び第2熱酸化膜107bを貫通してボディコンタ
クト領域119に到達するボディコンタクト116a及
びこれにつながるボディ電圧供給配線116とが設けら
れている。また、ボディ配線116の端部は、さらに上
層の配線層と各配線116とを接続するためのプラグの
接続部であるパッド116bとなっている。
The entire second epitaxial growth portion 152 is a body contact region 119 for fixing the substrate potential, which contains a high concentration of n-type impurities. And the interlayer insulating film 1
A body contact 116a reaching the body contact region 119 through the second and the second thermal oxide films 107b and a body voltage supply wiring 116 connected to the body contact 116a are provided. Further, the end portion of the body wiring 116 serves as a pad 116b which is a connection portion of a plug for connecting the wiring layer of a higher layer to each wiring 116.

【0046】本実施形態のSiGe−pMISFETに
おいては、ゲート電極108に負のバイアス電圧が印加
されると、第1SiGe膜103aのうち第1Siキャ
ップ層107aに接する領域であるチャネル領域117
に反転層が形成され、ホールが走行しうる状態となる。
そして、ソース領域109に高電位側電圧が印加され、
ドレイン領域110に低電位側電圧が印加されると、本
実施形態のSiGe−pMISFETは、ソース領域1
09からドレイン領域110に向かって、ホールが高速
に走行するp型電界効果トランジスタとして動作する。
In the SiGe-pMISFET of this embodiment, when a negative bias voltage is applied to the gate electrode 108, the channel region 117, which is a region of the first SiGe film 103a that is in contact with the first Si cap layer 107a.
An inversion layer is formed in the hole, and the hole can travel.
Then, the high potential side voltage is applied to the source region 109,
When a low-potential-side voltage is applied to the drain region 110, the SiGe-pMISFET of the present embodiment has the source region 1
The semiconductor device operates as a p-type field effect transistor in which holes travel at high speed from 09 to the drain region 110.

【0047】なお、図1(a),(b)には図示されて
いないが、本実施形態の半導体装置においては、SiG
e−pMISFET以外の半導体デバイス(例えばバイ
ポーラトランジスタ,nMISFET,ダイオード,キ
ャパシタ,抵抗素子など)が設けられている。それらの
構造は、周知のデバイスの構造あるいは本発明の他の実
施形態の構造を適用することができる。
Although not shown in FIGS. 1A and 1B, in the semiconductor device of this embodiment, SiG is used.
Semiconductor devices other than the e-pMISFET (for example, bipolar transistor, nMISFET, diode, capacitor, resistance element, etc.) are provided. Known structures of devices or structures of other embodiments of the present invention can be applied to these structures.

【0048】ここで、本実施形態のSiGe−pMIS
FETは、上述のようなメサ構造を有していることに加
えて、以下のような特徴を有している。
Here, the SiGe-pMIS of the present embodiment is used.
The FET has the following features in addition to having the mesa structure as described above.

【0049】図2(a),(b)は、第1エピタキシャ
ル成長部151のうち第1Siキャップ層107aを除
く部分の成長時の変化を示す平面図及び断面図(IIb-II
b 線で示す断面)である。図3は、第1エピタキシャル
成長部151(第1Siキャップ層107aを除く)の
上面部のIIb-IIb 線断面におけるGe組成率のプロファ
イル及びバンド状態を示す図である。
2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view (IIb-II) showing changes in the portion of the first epitaxial growth portion 151 excluding the first Si cap layer 107a during growth (IIb-II).
It is a cross section indicated by line b). FIG. 3 is a view showing a Ge composition ratio profile and a band state in the IIb-IIb line cross section of the upper surface portion of the first epitaxial growth portion 151 (excluding the first Si cap layer 107a).

【0050】図3に示すように、第1SiGe膜103
aにおいて、第1中央Si膜102aに接する部分では
Ge組成率が0であり、外側Si膜104aに接する部
分ではGe組成率が20%であって、Ge組成率が第1
中央Si膜102aに接する部分から第1外側Si膜1
04aに接する部分までほぼ連続的に増大している。つ
まり、第1SiGe膜103aにおける価電子帯端と真
空準位とのエネルギーレベル差が、第1中央Si膜10
2aに接する部分から第1外側Si膜104aに接する
部分までほぼ連続的に減少し、ホールの走行を加速する
ための作りつけ電界が形成されている。この例では、第
1SiGe膜103aと第1外側Si膜104aとの界
面における価電子帯端のバンドオフセット量は約130
meVである。なお、図3において、本実施形態のSi
Ge−pMISFETと同じ形状を有しながら、SiG
e膜のGe組成率が均一(20%)なものの価電子帯端
を点線によって示している。また、図2(a),(b)
の第1SiGe膜103aに示す破線は、エピタキシャ
ル成長時のファセットであって、Ge組成率が等しい部
分が描く面(輪郭)を例示している。
As shown in FIG. 3, the first SiGe film 103 is formed.
In a, the Ge composition ratio is 0 in the portion in contact with the first central Si film 102a, and the Ge composition ratio is 20% in the portion in contact with the outer Si film 104a.
From the portion in contact with the central Si film 102a to the first outer Si film 1
It increases almost continuously up to the portion in contact with 04a. That is, the energy level difference between the valence band edge and the vacuum level in the first SiGe film 103a is the first central Si film 10
A built-in electric field for accelerating the traveling of holes is formed almost continuously from the portion in contact with 2a to the portion in contact with the first outer Si film 104a. In this example, the band offset amount at the valence band edge at the interface between the first SiGe film 103a and the first outer Si film 104a is about 130.
It is meV. In FIG. 3, the Si of the present embodiment is
SiG with the same shape as Ge-pMISFET
The valence band edge of the e film having a uniform Ge composition ratio (20%) is shown by a dotted line. 2 (a) and 2 (b)
The broken line shown in the first SiGe film 103a is a facet at the time of epitaxial growth and exemplifies a surface (contour) drawn by a portion having the same Ge composition ratio.

【0051】本実施形態のSiGe−pMISFETに
よると、第1SiGe膜103a中に形成されるチャネ
ル領域117において、Ge組成率が第1中央Si膜1
02aに接する部分(0%)から第1外側Si膜104
aに接する部分(20%)までほぼ連続的に増大してい
るので、バイアス印加時における価電子帯端のエネルギ
ーレベルの変化が均一Ge組成を有するもの(点線参
照)に比べ、作りつけ電界の分だけ急峻となり、ホール
を加速する効果が高くなる。よって、高速かつ高駆動力
のpMISFETが得られる。
According to the SiGe-pMISFET of the present embodiment, in the channel region 117 formed in the first SiGe film 103a, the Ge composition ratio is the first central Si film 1
02a from the portion (0%) in contact with the first outer Si film 104
Since it increases almost continuously up to the portion (20%) in contact with a, the change in energy level at the edge of the valence band at the time of applying a bias is smaller than that of the one having a uniform Ge composition (see the dotted line). It becomes steeper, and the effect of accelerating the hole becomes higher. Therefore, a pMISFET with high speed and high driving force can be obtained.

【0052】また、本実施形態におけるSiGe−pM
ISFETにおいては、第1SiGe膜103aにおけ
るGe組成率を0%から20%に変化させている(Ge
の平均組成率が約10%)ので、Ge組成率が10%の
均一Ge組成を有するSiGe膜と同じ程度まで、第1
SiGe膜103a全体の歪を低減することができる。
よって、本実施形態におけるSiGe−pMISFET
により、熱的安定性の向上を図ることができる。
Further, the SiGe-pM in this embodiment is
In the ISFET, the Ge composition ratio in the first SiGe film 103a is changed from 0% to 20% (Ge
The average composition ratio of Si is about 10%), so that the first composition is about the same as a SiGe film having a uniform Ge composition of 10%.
The strain of the entire SiGe film 103a can be reduced.
Therefore, the SiGe-p MISFET in the present embodiment
As a result, the thermal stability can be improved.

【0053】さらに、図1(b)に示すように、本実施
形態のSiGe−pMISFETのチャネル領域117
及びドレイン領域110は、シャロートレンチ分離領域
105の上に形成されているので、ほぼSOI構造にな
っており、寄生容量の低減によってさらに高速化が実現
できる。
Further, as shown in FIG. 1B, the channel region 117 of the SiGe-p MISFET of this embodiment.
Since the drain region 110 and the drain region 110 are formed on the shallow trench isolation region 105, they have an almost SOI structure, and the parasitic capacitance can be reduced to achieve higher speed.

【0054】図4は、本実施形態及び従来のSiGe−
pMISFETの電流遮断周波数−ゲート電圧特性のシ
ミュレーション結果を示す図である。図5(a),
(b)は、それぞれ順に、本実施形態及び従来のSiG
e−pMISFETのドレイン電流−ドレイン電圧特性
のシミュレーション結果を示す図である。図4及び図5
(a),(b)に示す特性を得るためのシミュレーショ
ンにおいては、本実施形態及び従来のSiGe−pMI
SFETが同じゲート長およびゲート幅を有するものと
している。また、従来のSiGe−pMISFETとし
ては、図19(a),(b)に示す傾斜Ge組成を有す
るものを想定している。
FIG. 4 shows this embodiment and the conventional SiGe-.
It is a figure which shows the simulation result of the current cutoff frequency-gate voltage characteristic of pMISFET. FIG. 5 (a),
(B) shows, in order, the present embodiment and the conventional SiG.
It is a figure which shows the simulation result of the drain current-drain voltage characteristic of e-pMISFET. 4 and 5
In the simulation for obtaining the characteristics shown in (a) and (b), the present embodiment and the conventional SiGe-pMI are used.
It is assumed that the SFETs have the same gate length and gate width. Further, as the conventional SiGe-p MISFET, one having a graded Ge composition shown in FIGS. 19A and 19B is assumed.

【0055】図4に示すように、本実施形態のSiGe
−pMISFETは、従来のSiGe−pMISFET
に比べてより高い電流遮断周波数fT を有していること
がわかる。また、図5(a),(b)に示すように、本
実施形態のSiGe−pMISFETは、従来のSiG
e−pMISFETに比べてより高い電流駆動力を有し
ていることがわかる。すなわち、本実施形態のSiGe
−pMISFETは、従来のSiGe−pMISFET
に比べて、優れた高周波特性および電流駆動力を発揮す
ることができる。
As shown in FIG. 4, the SiGe of this embodiment is
-PMISFET is a conventional SiGe-pMISFET
It can be seen that the current cutoff frequency f T is higher than that of Further, as shown in FIGS. 5A and 5B, the SiGe-pMISFET of the present embodiment is a conventional SiG.
It can be seen that it has a higher current driving force than the e-pMISFET. That is, the SiGe of the present embodiment
-PMISFET is a conventional SiGe-pMISFET
It is possible to exhibit excellent high-frequency characteristics and current driving force as compared with.

【0056】次に、図1に示す構造を有するSiGe−
pMISFETの製造方法について説明する。図6
(a)〜図9(b)は、本実施形態のSiGe−PMI
SFETの製造工程を示す平面図及び断面図である。
Next, SiGe-having the structure shown in FIG.
A method of manufacturing the pMISFET will be described. Figure 6
(A) -FIG.9 (b) are SiGe-PMI of this embodiment.
6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view showing the manufacturing process of the SFET.

【0057】まず、図6(a),(b)に示す工程で、
周知のシャロートレンチ形成技術を用いて、主面が(0
01)面であるn型Si基板101に、トレンチ分離膜
を形成しようとする領域に深さ約400nmのトレンチ
(図示せず)を形成する。そして、CVD及びCMP
(Chemical-Mechanical Polishing:化学的機械研磨)を
行なって、トレンチにシリコン酸化膜を埋め込んで、活
性領域を囲むトレンチ分離膜105を形成する。ここ
で、図6(a),(b)には、MISFET形成領域で
ある第1活性領域101aと、ボディコンタクト形成領
域である第2活性領域101bとが例示されている。本
実施形態では、第1活性領域101aは、1辺の長さが
5μmの正方形であり、第2活性領域101bは、1辺
の長さが2μmの正方形である。
First, in the steps shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b),
The main surface is (0
A trench (not shown) having a depth of about 400 nm is formed in the region where the trench isolation film is to be formed on the n-type Si substrate 101 which is the (01) plane. And CVD and CMP
(Chemical-Mechanical Polishing) is performed to fill the silicon oxide film in the trench to form a trench isolation film 105 surrounding the active region. Here, FIGS. 6A and 6B exemplify a first active region 101a which is a MISFET formation region and a second active region 101b which is a body contact formation region. In the present embodiment, the first active region 101a is a square having a side length of 5 μm, and the second active region 101b is a square having a side length of 2 μm.

【0058】次に、図7(a),(b)に示す工程で、
Si基板101の露出している表面を洗浄した後、UH
V−CVD法により、第1活性領域101a上には第1
中央Si膜102a,第1SiGe膜103a及び第1
外側Si膜104aを、第2活性領域101b上には第
2中央Si膜102b,第2SiGe膜103b及び第
2外側Si膜104bをそれぞれ選択的にエピタキシャ
ル成長させる。このとき、適切な結晶成長条件を選択す
ることにより、トレンチ分離膜105上に多結晶Si膜
を形成することなく、まず、第1活性領域101a及び
第2活性領域101bの上に、単結晶Si膜を形成する
ことができる。そのときの結晶成長の過程を以下に説明
する。
Next, in the steps shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b),
After cleaning the exposed surface of the Si substrate 101, UH
The first active region 101a is formed on the first active region 101a by the V-CVD method.
Central Si film 102a, first SiGe film 103a and first Si film
The outer Si film 104a and the second central Si film 102b, the second SiGe film 103b, and the second outer Si film 104b are selectively epitaxially grown on the second active region 101b. At this time, by selecting an appropriate crystal growth condition, the single crystal Si is first formed on the first active region 101a and the second active region 101b without forming a polycrystalline Si film on the trench isolation film 105. A film can be formed. The process of crystal growth at that time will be described below.

【0059】エピタキシャル成長の初期段階では、第
1,第2活性領域101a,101bの上に、膜面が
(001)面である単結晶Si膜が成長するとともに、
第1,第2活性領域101a,101bの上に成長した
単結晶Si膜の側面からトレンチ分離膜105の上に単
結晶Si膜がラテラル成長する。そして、単結晶Si膜
の側面が最稠密面である{111}面(ファセット面)
となり、膜面に対して傾斜した4つの面,( 1 1 1)
面,( 1-1 1)面,(-1-1 1)面(-1 1 1)面が現れ
る。最終的には、図7(b)に示すように、単結晶Si
膜(第1,第2中央Si膜102a,102b)は、ほ
ぼ平坦な上面と4つの傾斜側面とを有する部分四角錐
(四角錐の頭部を切り取った形状)になる。単結晶Si
膜成長用のソースガスとしては、Si26 (ジシラ
ン)を流量20(ml/min)で供給し、成長温度は
600℃である。単結晶Si膜の成長速度は、上面が成
長する<001>方向では約8nm/minであり、フ
ァセット面が成長する<111>方向では約2nm/m
inである。第1,第2中央Si膜102a,102b
の膜厚は、約20nmである。
At the initial stage of epitaxial growth, a single crystal Si film having a (001) plane is grown on the first and second active regions 101a and 101b, and
The single crystal Si film is laterally grown on the trench isolation film 105 from the side surface of the single crystal Si film grown on the first and second active regions 101a and 101b. Then, the side surface of the single crystal Si film is the closest packed {111} plane (facet plane)
And four surfaces inclined to the film surface, (1 1 1)
Plane, (1-1 1) plane, and (-1-1 1) plane (-1 11 1) plane appear. Finally, as shown in FIG. 7B, single crystal Si
The film (first and second central Si films 102a and 102b) is a partial quadrangular pyramid (a shape in which the head of the quadrangular pyramid is cut off) having a substantially flat upper surface and four inclined side surfaces. Single crystal Si
Si 2 H 6 (disilane) is supplied as a source gas for film growth at a flow rate of 20 (ml / min), and the growth temperature is 600 ° C. The growth rate of the single crystal Si film is about 8 nm / min in the <001> direction in which the top surface grows, and about 2 nm / m in the <111> direction in which the facet plane grows.
in. First and second central Si films 102a and 102b
Has a thickness of about 20 nm.

【0060】次に、部分四角錐状の単結晶Si膜(第
1,第2中央Si膜102a,102b)の上に単結晶
SiGe膜をエピタキシャル成長させると、部分四角錐
の上面((001)面)の方が側面({111}面(フ
ァセット面))よりも成長速度が速いので、単結晶Si
Ge膜の外形は、次第に完全な四角錐に近づく。そし
て、面積の狭い第2活性領域101b上では、外形が完
全な四角錐である単結晶SiGe膜(第2SiGe膜1
03b)が形成される。本実施形態では、第1活性領域
101aの上に形成された第1SiGe膜103aの外
形が部分四角錐である状態で、単結晶SiGe膜の成長
を停止させる。
Next, when a single crystal SiGe film is epitaxially grown on the partial quadrangular pyramid-shaped single crystal Si films (first and second central Si films 102a and 102b), the upper surface ((001) plane of the partial quadrangular pyramid is formed. ) Has a higher growth rate than the side surface ({111} plane (facet plane)).
The Ge film outline gradually approaches a perfect quadrangular pyramid. Then, on the second active region 101b having a small area, the single crystal SiGe film (second SiGe film 1) whose outer shape is a complete quadrangular pyramid is formed.
03b) is formed. In the present embodiment, the growth of the single crystal SiGe film is stopped while the outer shape of the first SiGe film 103a formed on the first active region 101a is a partial quadrangular pyramid.

【0061】SiGe膜103a,103bの成長は、
SiおよびGe用のソースガスとして、それぞれSi2
6 (ジシラン)およびGeH4 (ゲルマン)を用い、
Ge組成率が0%から20%までほぼ直線状に変化する
ように、ソースガス全体に対するゲルマンの流量比をほ
ぼ連続的に変化させる。Ge組成率が20%のSiGe
膜を成長させる際は、Si26 (ジシラン)およびG
eH4 (ゲルマン)の流量は、それぞれ20(ml/m
in),40(ml/min)である。そこで、成長温
度を約600℃に、ジシランの流量を20(ml/mi
n)に固定して、ゲルマンの流量を0(ml/min)
から40(ml/min)までほぼ連続的に変化させ
る。このとき、単結晶SiGe膜の成長速度は、上面が
成長する<001>方向では約40nm/minであ
り、ファセット面が成長する<111>方向では約10
nm/minである。第1SiGe膜103aの膜厚
は、約150nmである。なお、第2SiGe膜103
bの外形がほぼ完全な四角錐になった後は、ファセット
面のみが成長する。図7(b)に示す破線は、各時刻に
おける単結晶SiGe膜の成長面,つまり,Ge組成率
が等しい領域のプロファイルを示している。
The growth of the SiGe films 103a and 103b is
Si 2 and Si 2 are used as source gases for Si and Ge, respectively.
Using H 6 (disilane) and GeH 4 (germane),
The flow ratio of germane to the entire source gas is changed substantially continuously so that the Ge composition ratio changes from 0% to 20% in a substantially linear manner. SiGe with a Ge composition ratio of 20%
When growing the film, Si 2 H 6 (disilane) and G
The flow rate of eH 4 (German) is 20 (ml / m 2) respectively.
in), 40 (ml / min). Therefore, the growth temperature was set to about 600 ° C., and the flow rate of disilane was set to 20 (ml / mi).
n), and set the flow rate of germane to 0 (ml / min)
To 40 (ml / min) almost continuously. At this time, the growth rate of the single crystal SiGe film is about 40 nm / min in the <001> direction in which the upper surface grows, and about 10 nm in the <111> direction in which the facet surface grows.
nm / min. The thickness of the first SiGe film 103a is about 150 nm. The second SiGe film 103
After the outer shape of b becomes a nearly complete quadrangular pyramid, only the facet surface grows. The broken line shown in FIG. 7B indicates the profile of the growth surface of the single crystal SiGe film at each time, that is, the region of the same Ge composition ratio.

【0062】次に、第1,第2SiGe膜103a,1
03bの上に、単結晶Si膜をエピタキシャル成長させ
る。このとき、第1SiGe膜103aの外形が部分四
角錐なので、上面とファセット面との双方で成長が進
む。そして、最終的には、第1SiGe膜103aの上
には、輪郭線が完全円錐状の単結晶Si膜(第1外側S
i膜104a)が形成される。それに対し、第2SiG
e膜103bの外形はほぼ完全な四角錐であるので、第
2SiGe膜103bの上には、ファセット面での成長
によって輪郭線が完全円錐状の単結晶Si膜(第2外側
Si膜104b)が成長することになる。最終的に、第
1活性領域101aの上には、高さ約1μmのほぼ完全
な四角錐状の単結晶体が形成される。
Next, the first and second SiGe films 103a, 103
A single crystal Si film is epitaxially grown on 03b. At this time, since the outer shape of the first SiGe film 103a is a partial quadrangular pyramid, the growth proceeds on both the upper surface and the facet surface. Then, finally, on the first SiGe film 103a, a single crystal Si film (first outer S
The i-film 104a) is formed. In contrast, the second SiG
Since the outer shape of the e film 103b is a substantially complete quadrangular pyramid, a single crystal Si film (second outer Si film 104b) having a complete conical contour line due to growth on the facet surface is formed on the second SiGe film 103b. Will grow up. Finally, a substantially complete quadrangular pyramid-shaped single crystal body having a height of about 1 μm is formed on the first active region 101a.

【0063】なお、単結晶Si膜及び単結晶SiGe膜
の成長の際には、選択性を高めるために、Cl2 ガスを
若干添加することが望ましい。また、上述の単結晶Si
膜及び単結晶SiGe膜のエピタキシャル成長において
は、意図的なドーピングは行っていない。
When growing the single crystal Si film and the single crystal SiGe film, it is desirable to add a small amount of Cl 2 gas in order to enhance the selectivity. In addition, the above single crystal Si
No intentional doping is performed in the epitaxial growth of the film and the single crystal SiGe film.

【0064】次に、図8(a),(b)に示す工程で、
CMPにより、結晶成長した四角錘状の2つの単結晶体
(図7(b)参照)の上部を削除して、部分四角錘状に
加工する。
Next, in the steps shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b),
By CMP, the upper portions of the two crystal-grown quadrangular pyramid-shaped single crystals (see FIG. 7B) are removed to form a partial quadrangular pyramid.

【0065】その後、再びUHV−CVDにより、第1
中央Si膜102a,第1SiGe膜103a及び第1
外側Si膜104aからなる部分四角錐体の上面及び側
面を覆う厚みが約5nmの第1Siキャップ層106a
と、第2中央Si膜102b,第2SiGe膜103b
及び第2外側Si膜104bからなる部分四角錐体の上
面及び側面を覆う厚みが約5nmの第2Siキャップ層
106bとをエピタキシャル成長させる。これにより、
第1活性領域101aの上には、比較的大きい部分四角
錐状の第1エピタキシャル成長部151が形成され、第
2活性領域101bの上には、比較的小さい部分四角錐
状の第2エピタキシャル成長部152が形成される。
After that, by UHV-CVD again, the first
Central Si film 102a, first SiGe film 103a and first Si film
The first Si cap layer 106a having a thickness of about 5 nm that covers the upper surface and the side surface of the partial quadrangular pyramid formed of the outer Si film 104a.
And the second central Si film 102b and the second SiGe film 103b.
And a second Si cap layer 106b having a thickness of about 5 nm, which covers the upper surface and the side surface of the partial quadrangular pyramid made of the second outer Si film 104b, is epitaxially grown. This allows
A relatively large partial pyramidal first epitaxial growth portion 151 is formed on the first active region 101a, and a relatively small partial pyramid second epitaxial growth portion 152 is formed on the second active region 101b. Is formed.

【0066】その際、第1,第2Siキャップ層106
a,106bは、各部分四角錐体上にのみ選択的に成長
する。また、第1,第2Siキャップ層106a,10
6bの成長条件は、第1,第2中央Si膜102a,1
02bの成長条件と同じである。
At that time, the first and second Si cap layers 106 are formed.
a and 106b selectively grow only on each partial quadrangular pyramid. In addition, the first and second Si cap layers 106a and 10a
The growth condition of 6b is that the first and second central Si films 102a, 1a
This is the same as the growth condition of 02b.

【0067】次に、第1,第2Siキャップ層106
a,106bの表面部を熱酸化して、第1,第2熱酸化
膜107a,107bをそれぞれ形成する。このときの
酸化温度は、750℃であり、第1,第2熱酸化膜10
7a,107bの膜厚は約5nmである。一方、第1,
第2熱酸化膜107a,107bの形成に伴い、第1,
第2Siキャップ層106a,106bの厚みは、約3
nmに低減する。
Next, the first and second Si cap layers 106.
The surface portions of a and 106b are thermally oxidized to form first and second thermal oxide films 107a and 107b, respectively. The oxidation temperature at this time is 750 ° C., and the first and second thermal oxide films 10 are
The film thickness of 7a and 107b is about 5 nm. On the other hand, the first
With the formation of the second thermal oxide films 107a and 107b,
The thickness of the second Si cap layers 106a and 106b is about 3
nm.

【0068】次に、図9(a),(b)に示す工程で、
基板上に、厚みが約200nmの多結晶シリコン膜を堆
積した後、多結晶シリコン膜内にボロンイオン(B+
の注入を行なった後、ドライエッチングにより、多結晶
シリコン膜をパターニングして、第1熱酸化膜107a
のうち第1SiGe膜103aの内側端部の上方に位置
する領域の上に、ほぼ正方形の閉環状のゲート電極10
8を形成する。ゲート電極108のゲート長は約0.1
μmである。次に、ゲート電極108をマスクとして、
第1エピタキシャル成長部151(第1中央Si膜10
2a,第1SiGe膜103a及び第1外側Si膜10
4a)内に、フッ化ボロンイオン(BF 2 +)を、加速電
圧が30keV,ドーズ量が4×1015cm-2の条件で
注入する。このイオン注入により、第1エピタキシャル
成長部151のゲート電極108の内側にはソース領域
109が形成され、第1エピタキシャル成長部151の
ゲート電極108の外側にはドレイン領域110が形成
される。
Next, in the steps shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b),
A polycrystalline silicon film with a thickness of about 200 nm is deposited on the substrate.
After being deposited, boron ions (B+ )
And then poly-crystallized by dry etching.
By patterning the silicon film, the first thermal oxide film 107a is formed.
Located above the inner end of the first SiGe film 103a
The gate electrode 10 having a substantially square closed ring shape is formed on the region to be formed.
8 is formed. The gate length of the gate electrode 108 is about 0.1.
μm. Next, using the gate electrode 108 as a mask,
First epitaxial growth portion 151 (first central Si film 10
2a, the first SiGe film 103a, and the first outer Si film 10
4a), boron fluoride ion (BF 2 +)
Pressure is 30 keV, Dose is 4 × 1015cm-2Under the conditions
inject. By this ion implantation, the first epitaxial
A source region is formed inside the gate electrode 108 of the growth portion 151.
109 is formed, and the first epitaxial growth portion 151
A drain region 110 is formed outside the gate electrode 108.
To be done.

【0069】次に、第1エピタキシャル成長部152
(第2中央Si膜102b,第2SiGe膜103b及
び第2外側Si膜104b)内に、砒素イオン(As
+ )を、加速電圧が40keV、ドーズ量が4×1015
cm-2の条件で注入して、ボディコンタクト領域119
を形成する。
Next, the first epitaxial growth portion 152
In the (second central Si film 102b, second SiGe film 103b, and second outer Si film 104b), arsenic ions (As
+ ), Acceleration voltage is 40 keV, and dose is 4 × 10 15.
Implanted under the condition of cm −2 , the body contact region 119
To form.

【0070】その後、基板上に膜厚が約500nmの層
間絶縁膜112を堆積し、層間絶縁膜112を貫通する
コンタクトホールを形成した後、ソース領域109,ド
レイン領域110及びボディコンタクト領域119に注
入された不純物を活性化するための熱処理を行う。さら
に、基板上に、Al合金膜(アルミニウム合金膜)を堆
積した後、ドライエッチングにより、Al合金膜をパタ
ーニングして、ソースコンタクト113a及びこれにつ
ながるソース配線113と、ドレインコンタクト114
a及びこれにつながるソース配線114と、ゲートコン
タクト115a及びこれにつながるゲート配線115
と、ボディコンタクト116a及びこれにつながるボデ
ィ電圧供給配線116とを形成する。最後に、水素雰囲
気中でシンターを行なうことにより、図1に示すSiG
e−pMISFETがほぼ完成する。
After that, an interlayer insulating film 112 having a film thickness of about 500 nm is deposited on the substrate, contact holes are formed through the interlayer insulating film 112, and then the source region 109, the drain region 110 and the body contact region 119 are implanted. Heat treatment is performed to activate the generated impurities. Further, after depositing an Al alloy film (aluminum alloy film) on the substrate, the Al alloy film is patterned by dry etching to form the source contact 113a, the source wiring 113 connected thereto, and the drain contact 114.
a and the source wiring 114 connected to the gate contact 115a and the gate wiring 115 connected to the gate contact 115a
And the body contact 116a and the body voltage supply wiring 116 connected thereto are formed. Finally, by performing sintering in a hydrogen atmosphere, the SiG shown in FIG.
The e-pMISFET is almost completed.

【0071】本実施形態のSiGe−pMISFETの
製造方法によれば、結晶のエピタキシャル成長時に側面
に形成されるファセットを利用することにより、図2
(b)に示すごとく、Si基板101の主面と平行な方
向に、第1SiGe膜103aのGe組成率を変化させ
ることができる。その結果、チャネル領域117の価電
子帯端のエネルギーレベルに傾斜をもたせることができ
るので、ゲート電極108の下方を走行するホールが加
速される。よって、SiGe−pMISFETの動作の
高速化と高駆動化とを実現することができる。
According to the method of manufacturing the SiGe-p MISFET of the present embodiment, the facet formed on the side surface during the epitaxial growth of the crystal is used, as shown in FIG.
As shown in (b), the Ge composition ratio of the first SiGe film 103a can be changed in a direction parallel to the main surface of the Si substrate 101. As a result, the energy level at the valence band edge of the channel region 117 can be made to have an inclination, so that the holes traveling below the gate electrode 108 are accelerated. Therefore, high-speed operation and high drive of the SiGe-p MISFET can be realized.

【0072】(第2の実施形態)本実施形態において
は、本発明をSiC−nMISFETを有する半導体装
置に適用した例について説明する。
(Second Embodiment) In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a semiconductor device having a SiC-nMISFET will be described.

【0073】本実施形態においても、SiC−nMIS
FETの全体的な形状は、図1(a),(b)に示す通
りである。ただし、本実施形態のSiC−nMISFE
Tにおいては、図1に示す第1,第2SiGe膜103
a,103bに代えて、第1,第2Si1-yy 膜(0
≦y<1)が設けられている。また、図1に示すSi基
板101にはp型不純物がドープされ、ソース領域10
8及びドレイン領域109には、高濃度のn型不純物が
ドープされ、ボディコンタクト領域119には、p型不
純物がドープされている。本実施形態においても、ゲー
ト長は、約0.1μmである。
Also in this embodiment, the SiC-nMIS is used.
The overall shape of the FET is as shown in FIGS. However, the SiC-nMISFE of the present embodiment
At T, the first and second SiGe films 103 shown in FIG.
Instead of a and 103b, the first and second Si 1-y C y films (0
≦ y <1) is provided. In addition, the Si substrate 101 shown in FIG.
8 and the drain region 109 are doped with high-concentration n-type impurities, and the body contact region 119 is doped with p-type impurities. Also in this embodiment, the gate length is about 0.1 μm.

【0074】なお、本実施形態の半導体装置において
は、SiC−nMISFET以外の半導体デバイス(例
えばバイポーラトランジスタ,pMISFET,ダイオ
ード,キャパシタ,抵抗素子など)が設けられている。
それらの構造は、周知のデバイスの構造あるいは本発明
の他の実施形態の構造を適用することができる。
In the semiconductor device of this embodiment, semiconductor devices other than the SiC-nMISFET (for example, bipolar transistor, pMISFET, diode, capacitor, resistance element, etc.) are provided.
Known structures of devices or structures of other embodiments of the present invention can be applied to these structures.

【0075】図10(a),(b)は、本実施形態のS
iC−nMISFETの第1エピタキシャル成長部16
1(第1Siキャップ層を除く)の成長時の変化を示す
平面図及び断面図(Xb−Xb線で示す断面)である。図1
1は、第1エピタキシャル成長部161(第1Siキャ
ップ層を除く)の上面部のXb−Xb線断面におけるC組成
率のプロファイル及びバンド状態を示す図である。
FIGS. 10A and 10B show S of the present embodiment.
First epitaxial growth portion 16 of iC-nMISFET
3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view (cross-section indicated by line Xb-Xb) showing changes during growth of No. 1 (excluding the first Si cap layer). Figure 1
FIG. 1 is a diagram showing a profile of the C composition ratio and a band state in the Xb-Xb line cross section of the upper surface portion of the first epitaxial growth portion 161 (excluding the first Si cap layer).

【0076】図11に示すように、第1Si1-yy
163aにおいて、第1中央Si膜102aに接する部
分ではC組成率が0であり、外側Si膜104aに接す
る部分ではC組成率が2%であって、C組成率が第1中
央Si膜102aに接する部分から第1外側Si膜10
4aに接する部分までほぼ連続的に増大している。つま
り、第1Si1-yy 膜163aにおける伝導帯端と真
空準位とのエネルギーレベル差(電子親和力)が、第1
中央Si膜102aに接する部分から第1外側Si膜1
04aに接する部分までほぼ連続的に増大し、電子の走
行を加速するための作りつけ電界が形成されている。こ
の例では、第1Si1-yy 膜163aと第1外側Si
膜104aとの界面における伝導帯端のバンドオフセッ
ト量は約70meVである。なお、図11において、本
実施形態のSiC−nMISFETと同じ形状を有しな
がら、Si1-yy 膜のC組成率が均一(2%)なもの
の伝導帯端を点線によって示している。また、図10
(a),(b)の第1Si1- yy 膜163aに示す破
線は、エピタキシャル成長時のファセットであって、C
組成率が等しい部分が描く面(輪郭)を例示している。
As shown in FIG. 11, in the first Si 1-y C y film 163a, the C composition ratio is 0 in the portion in contact with the first central Si film 102a, and the C composition ratio in the portion in contact with the outer Si film 104a. Is 2% and the C composition ratio is from the portion in contact with the first central Si film 102a to the first outer Si film 10
It increases almost continuously up to the portion in contact with 4a. That is, the energy level difference (electron affinity) between the conduction band edge and the vacuum level in the first Si 1-y C y film 163a is the first
From the portion in contact with the central Si film 102a to the first outer Si film 1
A built-in electric field for accelerating the traveling of electrons is formed almost continuously increasing to the portion in contact with 04a. In this example, the first Si 1-y C y film 163a and the first outer Si
The band offset amount at the conduction band edge at the interface with the film 104a is about 70 meV. Note that, in FIG. 11, the conduction band edge of the Si 1-y C y film having a uniform C composition ratio (2%) while having the same shape as the SiC-nMISFET of the present embodiment is shown by a dotted line. In addition, FIG.
The broken lines shown in the first Si 1- y C y film 163a of (a) and (b) are facets at the time of epitaxial growth, and
The surface (outline) drawn by the portions having the same composition ratio is illustrated.

【0077】本実施形態のSiC−nMISFETによ
ると、第1Si1-yy 膜163a中に形成されるチャ
ネル領域において、C組成率が第1中央Si膜102a
に接する部分(0%)から第1外側Si膜104aに接
する部分(2%)までほぼ連続的に増大しているので、
伝導帯端のエネルギーレベルの変化が均一C組成を有す
るもの(点線参照)に比べ、作りつけ電界の分だけ急峻
となり、電子を加速する効果が高くなる。よって、高速
動作かつ高電流駆動力のnMISFETが得られる。
According to the SiC-nMISFET of this embodiment, in the channel region formed in the first Si 1-y C y film 163a, the C composition ratio is the first central Si film 102a.
From the portion in contact with the first outer Si film 104a (2%) to almost continuously increase.
The change in energy level at the conduction band edge becomes steeper by the built-in electric field as compared with the one having a uniform C composition (see the dotted line), and the effect of accelerating electrons is enhanced. Therefore, an nMISFET that operates at high speed and has a high current driving force can be obtained.

【0078】また、本実施形態におけるSiC−nMI
SFETにおいては、第1Si1-yy 膜163aにお
けるC組成率を0%から2%に変化させている(Cの平
均組成率が約1%)ので、C組成率が1%の均一C組成
を有するSi1-yy 膜と同じ程度まで、第1Si1-y
y 膜163a全体の歪を低減することができる。よっ
て、本実施形態におけるSiC−nMISFETによ
り、熱的安定性の向上を図ることができる。
In addition, the SiC-nMI in this embodiment
In the SFET, since the C composition ratio in the first Si 1-y C y film 163a is changed from 0% to 2% (the average composition ratio of C is about 1%), the C composition ratio is 1%. composition to the same degree as Si 1-y C y layer having a first 1Si 1-y
The strain of the entire C y film 163a can be reduced. Therefore, the SiC-nMISFET according to the present embodiment can improve the thermal stability.

【0079】さらに、図1(b)に示す第1の実施形態
のSiGe−pMISFETと同様に、本実施形態のS
iC−nMISFETのチャネル領域及びドレイン領域
は、シャロートレンチ分離領域の上に形成されているの
で、ほぼSOI構造になっており、寄生容量の低減によ
ってさらに高速化が実現できる。
Further, similarly to the SiGe-p MISFET of the first embodiment shown in FIG. 1B, the S of the present embodiment is S.
Since the channel region and the drain region of the iC-nMISFET are formed on the shallow trench isolation region, the iC-nMISFET has a substantially SOI structure, and the parasitic capacitance can be reduced to achieve higher speed.

【0080】図12は、本実施形態及び従来のSiC−
nMISFETの電流遮断周波数−ゲート電圧特性のシ
ミュレーション結果を示す図である。図13(a),
(b)は、それぞれ順に、本実施形態及び従来のSiC
−nMISFETのドレイン電流−ドレイン電圧特性の
シミュレーション結果を示す図である。図12及び図1
3(a),(b)に示す特性を得るためのシミュレーシ
ョンにおいては、本実施形態及び従来のSiC−nMI
SFETが同じゲート長およびゲート幅を有するものと
している。また、従来のSiC−nMISFETとして
は、図19(a),(b)に示すSiGe−pMISF
ETと同様に、傾斜C組成を有するものを想定してい
る。
FIG. 12 shows this embodiment and a conventional SiC-
It is a figure which shows the simulation result of the current cutoff frequency-gate voltage characteristic of nMISFET. FIG. 13 (a),
(B) shows the SiC of the present embodiment and the conventional SiC, respectively.
FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of drain current-drain voltage characteristics of an nMISFET. 12 and 1
In the simulation for obtaining the characteristics shown in FIGS. 3A and 3B, the present embodiment and the conventional SiC-nMI are used.
It is assumed that the SFETs have the same gate length and gate width. Further, as a conventional SiC-nMISFET, a SiGe-pMISF shown in FIGS.
Similar to ET, one having a graded C composition is assumed.

【0081】図12に示すように、本実施形態のSiC
−nMISFETは、従来のSiC−nMISFETに
比べてより高い電流遮断周波数fT を有していることが
わかる。また、図13(a),(b)に示すように、本
実施形態のSiC−nMISFETは、従来のSiC−
nMISFETに比べてより高い電流駆動力を有してい
ることがわかる。すなわち、本実施形態のSiC−nM
ISFETは、従来のSiC−pMISFETに比べ
て、優れた高周波特性および電流駆動力を発揮すること
ができる。
As shown in FIG. 12, the SiC of this embodiment is
It can be seen that the -nMISFET has a higher current cutoff frequency f T than the conventional SiC-nMISFET. Further, as shown in FIGS. 13A and 13B, the SiC-nMISFET of the present embodiment is a conventional SiC-nMISFET.
It can be seen that it has a higher current driving force than the nMISFET. That is, the SiC-nM of the present embodiment
The ISFET can exhibit excellent high frequency characteristics and current driving force as compared with the conventional SiC-pMISFET.

【0082】次に、本実施形態のSiC−nMISFE
Tの製造方法について説明する。本実施形態のSiC−
nMISFETが第1の実施形態のSiGe−pMIS
FETと異なる主要な点は、チャネル領域を構成する半
導体膜としてSiGe膜に代えてSi1-yy 膜を用い
ている点であるので、Si1-yy 膜の形成条件を特に
詳しく説明する。なお、各部に導入する不純物は、第1
の実施形態と逆導電型であるが、それについての具体的
な説明は省略する。また、ボディコンタクト領域につい
ての説明も省略する。
Next, the SiC-nMISFE of this embodiment is used.
A method of manufacturing T will be described. SiC- of this embodiment
The nMISFET is the SiGe-pMIS of the first embodiment.
The main difference from the FET is that the Si 1-y C y film is used as the semiconductor film forming the channel region in place of the SiGe film, so the conditions for forming the Si 1-y C y film are particularly detailed. explain. The impurities introduced into each part are
However, the specific description thereof will be omitted. Also, the description of the body contact region is omitted.

【0083】Si基板の露出している表面を洗浄した
後、UHV−CVD法により、第1活性領域上に、第1
中央Si膜102a,第1Si1-yy 膜163a及び
第1外側Si膜104aを選択的にエピタキシャル成長
させる。このとき、適切な結晶成長条件を選択すること
により、トレンチ分離膜上に多結晶Si膜や多結晶Si
1-yy 膜を形成することなく、単結晶Si膜や単結晶
Si1-yy 膜を形成することができる。
The exposed surface of the Si substrate was washed.
Then, the first active region is formed on the first active region by the UHV-CVD method.
Central Si film 102a, first Si1-y Cy The membrane 163a and
Selectively epitaxially grow the first outer Si film 104a
Let At this time, select appropriate crystal growth conditions
As a result, a polycrystalline Si film or a polycrystalline Si film is formed on the trench isolation film.
1-y Cy Single crystal Si film or single crystal without forming a film
Si1-y Cy A film can be formed.

【0084】単結晶Si膜成長用のソースガス,成長温
度は、第1の実施形態と同様である。また、第1中央S
i膜102a及び第1外側Si膜104aの膜厚も第1
の実施形態と同様である。
The source gas for growing the single crystal Si film and the growth temperature are the same as those in the first embodiment. Also, the first central S
The thickness of the i-film 102a and the first outer Si film 104a is also the first
It is similar to the embodiment.

【0085】第1Si1-yy 膜163aの成長は、S
iおよびC用のソースガスとして、それぞれSi26
(ジシラン)およびSiH3 CH3 (モノメチルシラ
ン)を用い、C組成率が0%から2%までほぼ直線状に
変化するように、ソースガス全体に対するモノメチルシ
ランの流量比をほぼ連続的に変化させる。C組成率が2
%のSi1-yy 膜を成長させる際は、Si26 (ジ
シラン)およびSiH3CH3 (モノメチルシラン)の
流量は、それぞれ20(ml/min)及び4(ml/
min)である。そこで、成長温度を約500℃に、ジ
シランの流量を20(ml/min)に固定して、モノ
メチルシランの流量を0(ml/min)から4(ml
/min)までほぼ連続的に変化させる。このとき、単
結晶Si1- yy 膜の成長速度は、上面が成長する<0
01>方向では約2nm/minであり、ファセット面
が成長する<111>方向では約0.5nm/minで
ある。第1Si1-yy 膜163aの膜厚は、約150
nmである。第1の実施形態における単結晶SiGe膜
(図7(b)の破線参照)と同様に、各時刻における単
結晶Si1-yy 膜は部分四角錐状である。
The growth of the first Si 1-y C y film 163a is performed by S
Si 2 H 6 was used as the source gas for i and C, respectively.
Using (disilane) and SiH 3 CH 3 (monomethylsilane), the flow rate ratio of monomethylsilane to the entire source gas is changed almost continuously so that the C composition ratio changes from 0% to 2% in a substantially linear manner. . C composition ratio is 2
% Of Si 1-y C y film, the flow rates of Si 2 H 6 (disilane) and SiH 3 CH 3 (monomethylsilane) are 20 (ml / min) and 4 (ml / min), respectively.
min). Therefore, the growth temperature was fixed at about 500 ° C., the flow rate of disilane was fixed at 20 (ml / min), and the flow rate of monomethylsilane was changed from 0 (ml / min) to 4 (ml).
/ Min) changes almost continuously. At this time, the growth rate of the single crystal Si 1- y C y film is such that the top surface grows <0.
It is about 2 nm / min in the 01> direction and about 0.5 nm / min in the <111> direction in which the facet plane grows. The thickness of the first Si 1-y C y film 163a is about 150.
nm. Similar to the single crystal SiGe film (see the broken line in FIG. 7B) in the first embodiment, the single crystal Si 1-y C y film at each time has a partial quadrangular pyramid shape.

【0086】次に、第1Si1-yy 膜163aの上
に、外側Si膜をエピタキシャル成長させる。このとき
の成長条件及び外側Si膜の厚みは、第1の実施形態と
同じである。
Next, an outer Si film is epitaxially grown on the first Si 1-y C y film 163a. The growth conditions and the thickness of the outer Si film at this time are the same as those in the first embodiment.

【0087】なお、本実施形態においても単結晶Si膜
及び単結晶Si1-yy 膜のエピタキシャル成長におい
ては、意図的なドーピングは行っていない。
Even in this embodiment, intentional doping is not performed in the epitaxial growth of the single crystal Si film and the single crystal Si 1-y C y film.

【0088】その後、第1の実施形態と同様に、CMP
による加工と、Siキャップ層のエピタキシャル成長
と、ゲート電極の形成と、ソース領域,ドレイン領域及
びボディコンタクト領域への不純物イオンの注入とを行
なう。さらに、層間絶縁膜や、各コンタクト及び配線の
形成を行なった後、水素雰囲気中でのシンターを行なう
ことにより、本実施形態のSiC−nMISFETがほ
ぼ完成する。
Then, as in the first embodiment, CMP is performed.
Processing, epitaxial growth of a Si cap layer, formation of a gate electrode, and implantation of impurity ions into the source region, drain region and body contact region. Furthermore, after forming the interlayer insulating film, each contact and wiring, sintering is performed in a hydrogen atmosphere, and thereby the SiC-nMISFET of this embodiment is almost completed.

【0089】本実施形態のSiC−nMISFETの製
造方法によれば、結晶のエピタキシャル成長時に側面に
形成されるファセットを利用することにより、図10
(b)に示すごとく、Si基板の主面と平行な方向に、
第1Si1-yy 膜163aのC組成率を変化させるこ
とができる。その結果、チャネル領域の伝導帯端のエネ
ルギーレベルに傾斜をもたせることができるので、ゲー
ト電極の下方を走行する電子が加速される。よって、S
iC−nMISFETの動作の高速化と高駆動化とを実
現することができる。
According to the method of manufacturing the SiC-nMISFET of the present embodiment, by utilizing the facets formed on the side faces during the epitaxial growth of the crystal, FIG.
As shown in (b), in the direction parallel to the main surface of the Si substrate,
The C composition ratio of the first Si 1-y C y film 163a can be changed. As a result, the energy level at the conduction band edge of the channel region can be made to have a gradient, so that the electrons traveling below the gate electrode are accelerated. Therefore, S
It is possible to realize high-speed operation and high driving of the iC-nMISFET.

【0090】(第3の実施形態)本実施形態において
は、本発明をSiGeC−pMISFETとSiGeC
−nMISFETとからなるSiGeC−cMISデバ
イスを有する半導体装置に適用した例について説明す
る。
(Third Embodiment) In this embodiment, the present invention is applied to SiGeC-pMISFET and SiGeC.
An example applied to a semiconductor device having a SiGeC-cMIS device composed of -nMISFET will be described.

【0091】本実施形態においても、SiGeC−pM
ISFET及びSiGeC−nMISFETの全体的な
形状は、図1(a),(b)に示す通りである。ただ
し、本実施形態のSiGeC−pMISFET及びSi
GeC−nMISFETにおいては、図1に示す第1,
第2SiGe膜103a,103bに代えて、第1,第
2Si1-x-y Gexy 膜(0≦x≦1,0≦y<1)
が設けられている。また、SiGeC−pMISFET
は、図1に示すSi基板101中のnウェル上に設けら
れ、SiGeC−nMISFETはpウェル上に設けら
れる。また、SiGeC−pMISFETの各部のドー
パントの導電型は、第1の実施形態のSiGe−pMI
SFETと同様であり、SiGeC−nMISFETの
各部のドーパントの導電型は第1の実施形態のSiGe
−pMISFETの各部におけるドーパントと逆導電型
である。本実施形態においても、ゲート長は、約0.1
μmである。
Also in this embodiment, SiGeC-pM is used.
The overall shapes of the ISFET and the SiGeC-nMISFET are as shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). However, the SiGeC-pMISFET and Si of the present embodiment are
In the GeC-nMISFET, the first and the first shown in FIG.
Instead of the second SiGe films 103a and 103b, first and second Si 1-xy Ge x C y films (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y <1)
Is provided. In addition, SiGeC-pMISFET
Are provided on the n-well in the Si substrate 101 shown in FIG. 1, and the SiGeC-n MISFET is provided on the p-well. The conductivity type of the dopant of each part of the SiGeC-pMISFET is the SiGe-pMI of the first embodiment.
It is similar to the SFET, and the conductivity type of the dopant of each part of the SiGeC-nMISFET is the SiGe of the first embodiment.
-The conductivity type is opposite to that of the dopant in each part of the pMISFET. Also in this embodiment, the gate length is about 0.1.
μm.

【0092】なお、本実施形態の半導体装置において
は、SiGeC−cMISデバイス以外の半導体デバイ
ス(例えばバイポーラトランジスタ,ダイオード,キャ
パシタ,抵抗素子など)が設けられている。それらの構
造は、周知のデバイスの構造を適用することができる。
In the semiconductor device of this embodiment, semiconductor devices other than the SiGeC-cMIS device (for example, bipolar transistors, diodes, capacitors, resistance elements, etc.) are provided. Known structures of devices can be applied to these structures.

【0093】SiGeCは、Ge組成率及びC組成率の
調整により、その格子定数をSiよりも小さくしてSi
基板上で引っ張り歪みを受けるようにすることができ
る。その場合には、伝導帯端および価電子帯端の双方に
それぞれ電子およびホールを閉じこめることができるヘ
テロ障壁が形成される。
SiGeC has a lattice constant smaller than that of Si by adjusting the Ge composition ratio and the C composition ratio.
It can be subjected to tensile strain on the substrate. In that case, a hetero-barrier capable of confining electrons and holes is formed at both the conduction band edge and the valence band edge.

【0094】図14は、本実施形態のSi/SiGeC
/Siの積層構造におけるバンド端の構造を示すエネル
ギーバンド図である。同図に示すように、伝導帯端およ
び価電子帯端の双方に、それぞれ電子およびホールを閉
じこめることができるヘテロ障壁が形成されている。し
たがって、図1に示す第1SiGe膜103aに置き換
えられる第1Si1-x-y Gexy 膜を、SiGeC−
nMISFETおよびSiGeC−pMISFETのチ
ャネル層として用いることができ、これにより、ヘテロ
接合を用いたSiGeC−cMISデバイスの構造をシ
ンプルなものにすることができる。
FIG. 14 shows the Si / SiGeC of this embodiment.
FIG. 4 is an energy band diagram showing a band edge structure in a laminated structure of / Si. As shown in the figure, heterobarriers capable of confining electrons and holes are formed at both the conduction band edge and the valence band edge. Therefore, the first Si 1-xy Ge x C y film which is to be replaced with the first SiGe film 103a shown in FIG.
It can be used as a channel layer of nMISFETs and SiGeC-pMISFETs, which can simplify the structure of SiGeC-cMIS devices using heterojunctions.

【0095】図15は、図14に示す価電子帯端におけ
るバンドオフセット量ΔEvのGe及びC組成率依存性
を示す図である。図15において、破線は引っ張り歪み
及び圧縮歪みが等しいGe及びC組成率の範囲を示し、
一点鎖線は価電子帯端のバンドオフセット量ΔEvが等
しいGe及びC組成率の範囲を示している。
FIG. 15 is a diagram showing the dependence of the band offset amount ΔEv at the valence band edge shown in FIG. 14 on the Ge and C composition ratio. In FIG. 15, the broken line shows the range of the Ge and C composition ratios in which the tensile strain and the compressive strain are equal,
The alternate long and short dash line shows the range of Ge and C composition ratios where the band offset amount ΔEv at the valence band edge is equal.

【0096】図16は、図14に示す伝導帯端における
バンドオフセット量ΔEcのGe及びC組成率依存性を
示す図である。図16において、破線は引っ張り歪み及
び圧縮歪みが等しいGe及びC組成率の範囲を示し、一
点鎖線は伝導帯端のバンドオフセット量ΔEcが等しい
Ge及びC組成率の範囲を示している。
FIG. 16 is a graph showing the dependence of the band offset amount ΔEc at the conduction band edge shown in FIG. 14 on the Ge and C composition ratio. In FIG. 16, the broken line shows the range of the Ge and C composition ratios in which the tensile strain and the compressive strain are the same, and the alternate long and short dash line shows the range of the Ge and C composition ratios in which the band offset amount ΔEc at the conduction band edge is the same.

【0097】例えば、Si1-x-y Gexy 膜のGeお
よびC組成を図15及び図16中の矢印の始点(Ge:
0%,C:0%)から終点(Ge:5%,C:3%)ま
で変化させる。つまり、図1に示す構造において、第1
SiGe膜103aと置き換わるSiGeC膜のGe組
成率及びC組成率を、第1中央Si膜102aに接する
部分ではそれぞれ0%,0%とし、第1外側Si膜10
4aに接する部分ではそれぞれ5%,3%とすることに
より、価電子端のバンドオフセット量ΔEvが0meV
から約90meVに増大し、伝導帯端のバンドオフセッ
ト量ΔEcが0meVから約50meVに増大する。言
い換えると、第1および第2の実施の形態で述べたのと
同様に、価電子帯端及び伝導帯端の双方に、ホール及び
電子をそれぞれ加速するための傾斜が生じる。よって、
本実施形態のSiGeC−cMISデバイスにより、高
速動作かつ高電流駆動力のcMISデバイスが得られ
る。
For example, the Ge and C compositions of the Si 1-xy Ge x C y film are represented by the starting points (Ge:
Change from 0%, C: 0%) to the end point (Ge: 5%, C: 3%). That is, in the structure shown in FIG.
The Ge composition ratio and the C composition ratio of the SiGeC film that replaces the SiGe film 103a are set to 0% and 0%, respectively, in the portions in contact with the first central Si film 102a.
The band offset amount ΔEv at the valence edge is 0 meV by setting 5% and 3% respectively in the portions in contact with 4a.
To about 90 meV, the band offset amount ΔEc at the conduction band edge increases from 0 meV to about 50 meV. In other words, as described in the first and second embodiments, both the valence band edge and the conduction band edge have inclinations for accelerating holes and electrons, respectively. Therefore,
With the SiGeC-cMIS device of this embodiment, a cMIS device that operates at high speed and has a high current driving force can be obtained.

【0098】次に、本実施形態のSiGeC−cMIS
デバイスの製造方法について説明する。本実施形態のS
iGeC−cMISデバイスが第1の実施形態のSiG
e−pMISFETと異なる主要な点は、チャネル領域
を構成する半導体膜としてSiGe膜に代えてSi
1-x-y Gexy 膜(0≦x≦1,0≦y<1)を用い
ている点であるので、Si1-x-y Gexy 膜の形成条
件を特に詳しく説明する。なお、各部に導入する不純物
は、SiGeC−pMISFETにおいては第1の実施
形態と同じであり、SiGeC−nMISFETにおい
ては第1の実施形態と逆導電型であるが、それについて
の具体的な説明は省略する。また、ボディコンタクト領
域についての説明も省略する。
Next, the SiGeC-cMIS of this embodiment is used.
A method of manufacturing the device will be described. S of this embodiment
The iGeC-cMIS device is the SiG of the first embodiment.
The main difference from the e-p MISFET is that the semiconductor film forming the channel region is replaced with SiGe film instead of SiGe film.
Since the 1-xy Ge x C y film (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y <1) is used, the conditions for forming the Si 1-xy Ge x C y film will be described in detail. The impurities introduced into each part are the same as those in the first embodiment in SiGeC-pMISFET, and have the opposite conductivity type to those in the first embodiment in SiGeC-nMISFET, but a specific description thereof will be given. Omit it. Also, the description of the body contact region is omitted.

【0099】本実施形態では、Si基板内に不純物イオ
ンの注入により、nウェルとpウェルとを形成してお
く。そして、nウェルの上にはSiGeC−pMISF
ETを形成し、pウェルの上にはSiGeC−nMIS
FETを形成する。
In this embodiment, the n well and the p well are formed by implanting impurity ions into the Si substrate. Then, SiGeC-pMISF is formed on the n-well.
ET is formed, and SiGeC-nMIS is formed on the p-well.
Form the FET.

【0100】Si基板の露出している表面を洗浄した
後、UHV−CVD法により、各ウェルの各第1活性領
域上に、第1中央Si膜,第1Si1-x-y Gexy
及び第1外側Si膜を選択的にエピタキシャル成長させ
る。このとき、適切な結晶成長条件を選択することによ
り、トレンチ分離膜上に多結晶Si膜や多結晶Si1-x-
y Gexy 膜を形成することなく、単結晶Si膜や単
結晶Si1-x-y Gex y 膜を形成することができる。
The exposed surface of the Si substrate was cleaned.
Then, each first active region of each well is processed by the UHV-CVD method.
A first central Si film, a first Si film1-xy Gex Cy film
And selectively epitaxially grow the first outer Si film.
It At this time, by selecting appropriate crystal growth conditions,
A polycrystalline Si film or a polycrystalline Si film on the trench isolation film.1-x-
y Gex Cy Without forming a film, a single crystal Si film or a single crystal film is formed.
Crystal Si1-xy Gex C y A film can be formed.

【0101】単結晶Si膜成長用のソースガス,成長温
度は、第1の実施形態と同様である。また、第1中央S
i膜及び第1外側Si膜の膜厚も第1の実施形態と同様
である。
The source gas for growing the single crystal Si film and the growth temperature are the same as those in the first embodiment. Also, the first central S
The film thicknesses of the i film and the first outer Si film are similar to those in the first embodiment.

【0102】Si1-x-y Gexy 膜の成長は、Si,
GeおよびC用のソースガスとして、それぞれSi2
6 (ジシラン),GeH4 (ゲルマン)およびSiH3
CH 3 (モノメチルシラン)を用い、Ge組成率が0%
から5%までほぼ直線状に変化し、C組成率が0%から
3%までほぼ直線状に変化するように、ソースガス全体
に対するゲルマン及びモノメチルシランの流量比をほぼ
連続的に変化させる。Ge組成率が5%でC組成率が3
%のSi1-x-y Gexy 膜を成長させる際は、Si2
6 (ジシラン),GeH4 (ゲルマン)およびSiH
3 CH3 (モノメチルシラン)の流量は、それぞれ20
(ml/min),10(ml/min)及び6(ml
/min)である。そこで、成長温度を約500℃に、
ジシランの流量を20(ml/min)に固定して、ゲ
ルマンの流量を0(ml/min)から10(ml/m
in)までほぼ連続的に変化させ、モノメチルシランの
流量を0(ml/min)から6(ml/min)まで
ほぼ連続的に変化させる。このとき、単結晶Si1-x-y
Gexy 膜の成長速度は、上面が成長する<001>
方向では約0.4nm/minであり、ファセット面が
成長する<111>方向では約0.1nm/minであ
る。第1Si1-x-y Gexy 膜の膜厚は、約150n
mである。
Si1-xy Gex Cy The film growth is Si,
Si is used as a source gas for Ge and C, respectively.2 H
6 (Disilane), GeHFour (German) and SiH3 
CH 3 (Monomethylsilane), Ge composition ratio is 0%
From 5% to 5%, the C composition ratio changes from 0%
The whole source gas so that it changes almost linearly up to 3%
The flow ratio of germane and monomethylsilane to
Change continuously. Ge composition ratio is 5% and C composition ratio is 3
% Si1-xy Gex Cy When growing the film, Si2 
H6 (Disilane), GeHFour (German) and SiH
3 CH3 The flow rate of (monomethylsilane) is 20 each.
(Ml / min), 10 (ml / min) and 6 (ml
/ Min). Therefore, the growth temperature is set to about 500 ° C.
Fix the flow rate of disilane to 20 (ml / min) and
Leman flow rate from 0 (ml / min) to 10 (ml / m)
in) to change almost continuously until monomethylsilane
Flow rate from 0 (ml / min) to 6 (ml / min)
Change almost continuously. At this time, single crystal Si1-xy 
Gex Cy The growth rate of the film is such that the top surface grows <001>.
Direction is about 0.4 nm / min, and the facet surface is
About 0.1 nm / min in the growing <111> direction
It 1st Si1-xy Gex Cy The film thickness is about 150n
m.

【0103】次に、第1Si1-yy 膜の上に、外側S
i膜をエピタキシャル成長させる。このときの成長条件
及び外側Si膜の厚みは、第1の実施形態と同じであ
る。
Next, on the first Si 1-y C y film, the outside S
The i film is epitaxially grown. The growth conditions and the thickness of the outer Si film at this time are the same as those in the first embodiment.

【0104】なお、本実施形態においても単結晶Si膜
及び単結晶Si1-yy 膜のエピタキシャル成長におい
ては、意図的なドーピングは行っていない。
Also in this embodiment, intentional doping is not performed in the epitaxial growth of the single crystal Si film and the single crystal Si 1-y C y film.

【0105】その後、第1の実施形態と同様に、各MI
SFETにおいて、CMPによる加工と、Siキャップ
層のエピタキシャル成長と、ゲート電極の形成と、ソー
ス領域,ドレイン領域及びボディコンタクト領域への不
純物イオンの注入とを行なう。さらに、層間絶縁膜や、
各コンタクト及び配線の形成を行なった後、水素雰囲気
中でのシンターを行なうことにより、本実施形態のSi
GeC−cMISデバイスがほぼ完成する。
After that, each MI is the same as in the first embodiment.
In the SFET, processing by CMP, epitaxial growth of a Si cap layer, formation of a gate electrode, and implantation of impurity ions into the source region, drain region and body contact region are performed. Furthermore, an interlayer insulating film,
After forming each contact and wiring, sintering is performed in a hydrogen atmosphere to obtain Si of the present embodiment.
The GeC-cMIS device is almost completed.

【0106】本実施形態のSiGeC−cMISデバイ
スの製造方法によれば、結晶のエピタキシャル成長時に
側面に形成されるファセットを利用することにより、S
i基板の主面と平行な方向に、第1Si1-x-y Gex
y 膜のGe組成率及びC組成率を変化させることができ
る。その結果、チャネル領域の価電子帯端及び伝導帯端
双方のエネルギーレベルに傾斜をもたせることができる
ので、ゲート電極の下方を走行するホール及び電子が加
速される。よって、SiGeC−cMISデバイスの動
作の高速化と高駆動化とを実現することができる。
According to the method of manufacturing the SiGeC-cMIS device of the present embodiment, by using the facets formed on the side faces during the epitaxial growth of the crystal, S
In the direction parallel to the main surface of the i substrate, the first Si 1-xy Ge x C
The Ge composition ratio and the C composition ratio of the y film can be changed. As a result, the energy levels at both the valence band edge and the conduction band edge of the channel region can be made to have an inclination, so that holes and electrons running below the gate electrode are accelerated. Therefore, high-speed operation and high drive of the SiGeC-cMIS device can be realized.

【0107】(その他の実施形態)第1〜第3の実施形
態では、トランジスタ形成領域である第1活性領域は正
方形であるとしたが、本発明のMISFETが形成され
る活性領域の平面形状は、かかる実施形態に限定される
ものではない。例えば、平面形状が矩形、又はその他の
形状であってもよい。
(Other Embodiments) In the first to third embodiments, the first active region which is the transistor formation region is assumed to be square, but the planar shape of the active region in which the MISFET of the present invention is formed is However, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the planar shape may be rectangular or any other shape.

【0108】また、第1〜第3の実施形態においては、
結晶成長方法としてUHV−CVD法を用いたが、UH
V−CVD法に代えてLP−CVD法を用いてもよい。
Further, in the first to third embodiments,
The UHV-CVD method was used as the crystal growth method.
An LP-CVD method may be used instead of the V-CVD method.

【0109】また、結晶成長の過程において、単結晶膜
(単結晶Si膜,単結晶SiGe膜,単結晶SiC膜,
単結晶SiGeC膜)をほぼ完全な四角錐状に形成する
か、部分四角錐状にとどめておくかは、本質的な問題で
はない。したがって、単結晶膜が部分四角錐のままであ
ってもよい。
In the course of crystal growth, a single crystal film (single crystal Si film, single crystal SiGe film, single crystal SiC film,
It does not matter whether the single crystal SiGeC film) is formed in a substantially complete pyramid shape or remains in a partial pyramid shape. Therefore, the single crystal film may be a partial quadrangular pyramid.

【0110】さらに、エピタキシャル成長部151,1
52は、錐体である必要はなく、例えば、角柱状や円柱
状であってもよい。上記各実施形態においては、主面が
(001)面であるSi基板を用いているために、ファ
セット面である{111}面が現れて、錐体状にエピタ
キシャル成長が行なわれただけである。すなわち、等方
的にエピタキシャル成長が行なわれる場合であっても、
側方に成長する際に、エピタキシャル成長部の組成を基
板面に平行な方向に変化させることができ、その場合に
は、上記各実施形態と同じ効果を発揮することができ
る。
Furthermore, the epitaxial growth portions 151, 1
52 does not have to be a cone, and may be, for example, a prism or a cylinder. In each of the above-described embodiments, since the Si substrate whose main surface is the (001) plane is used, the {111} plane which is the facet surface appears, and the epitaxial growth is performed only in a cone shape. That is, even when the epitaxial growth is isotropic,
When growing laterally, the composition of the epitaxial growth portion can be changed in a direction parallel to the substrate surface, and in that case, the same effect as each of the above embodiments can be exhibited.

【0111】また、各実施形態においては、ソース領域
全体は中央Si膜によってのみ構成され、チャネル領域
及びドレイン領域(一部)だけが、傾斜組成を有するS
iGe膜,Si1-yy 膜又はSiGeC膜によって構
成されている。しかし、ソース領域の一部(外周部)が
傾斜組成を有するSiGe膜,Si1-yy 膜又はSi
GeC膜によって構成されていてもよい。また、チャネ
ル領域の一部(ドレイン領域に接する部分)のみが傾斜
組成を有するSiGe膜,Si1-yy 膜又はSiGe
C膜によって構成され、チャネル領域の他部が中央Si
膜によって構成されていてもていてもよい。要するに、
チャネル領域中に、傾斜組成による作りつけの加速電界
が作り込まれれば、本発明の各実施形態と同様の効果を
得ることができる。
Further, in each of the embodiments, the entire source region is constituted only by the central Si film, and only the channel region and the drain region (part) have the S composition having the graded composition.
It is composed of an iGe film, a Si 1-y C y film, or a SiGeC film. However, a SiGe film, a Si 1-y C y film, or a Si film in which a part of the source region (outer peripheral portion) has a graded composition
It may be composed of a GeC film. In addition, only a part of the channel region (portion in contact with the drain region) has a graded composition SiGe film, Si 1-y C y film or SiGe film.
It is composed of C film, and the other part of the channel region is central Si.
It may be constituted by a film. in short,
If a built-in accelerating electric field with a graded composition is formed in the channel region, the same effect as each embodiment of the present invention can be obtained.

【0112】また、傾斜組成構造におけるGe組成率や
C組成率の変化は、必ずしも連続的である必要はなく、
段階的な変化であっても上記各実施形態と同様の効果を
得ることができる。
The change in Ge composition ratio and C composition ratio in the graded composition structure is not necessarily continuous.
Even with a stepwise change, it is possible to obtain the same effects as those of the above embodiments.

【0113】さらに、第1〜第3の実施形態では、チャ
ネル層をSiGe膜,Si1-yy又はSiGeC膜に
よって構成したが、チャネル層をSiで結晶成長し、そ
の際にin-situ ドープによって不純物濃度を変化させる
ことにより、チャネル領域中に不純物濃度変化による作
りつけの加速電界を作り込むことができるので、上記各
実施形態と同様の効果を得ることができる。この不純物
濃度の変化による加速電界を上記各実施形態におけるG
e又はCの組成率の変化と組み合わせることにより、さ
らに顕著な効果を得ることができる。
[0113] Further, in the first to third embodiments, the channel layer SiGe film, is constituted by Si 1-y C y or SiGeC film, and crystal growth channel layer in Si, in-situ during the By changing the impurity concentration by doping, a built-in accelerating electric field due to the change in impurity concentration can be created in the channel region, and therefore the same effect as each of the above embodiments can be obtained. The acceleration electric field due to the change in the impurity concentration is set to G in the above-described embodiments.
By combining it with a change in the composition ratio of e or C, a more remarkable effect can be obtained.

【0114】上記各実施形態においては、ゲート絶縁膜
を熱酸化膜により構成したが、各実施形態の構造に代え
て、ゲート電極構造を、ショットキー構造等、他の構造
としてもよい。
In each of the above-mentioned embodiments, the gate insulating film is made of a thermal oxide film, but the gate electrode structure may be another structure such as a Schottky structure instead of the structure of each embodiment.

【0115】さらに、ゲート電極は多結晶シリコン膜以
外のメタル膜,ポリサイド膜,ポリメタル膜によって構
成されていてもよい。
Further, the gate electrode may be composed of a metal film other than the polycrystalline silicon film, a polycide film, or a polymetal film.

【0116】本発明の各実施形態におけるMISFET
において、ゲート電極は、閉環状である必要はなく、開
環状又は直線状であってもよい。その場合には、例えば
図1(a)に示される第1エピタキシャル成長部151
の上下両側を除去すれば、図1(b)に示す断面におい
て、中央Si膜102の主要部をソース領域とする2つ
の電界効果トランジスタを設けることができる。
MISFET in Each Embodiment of the Present Invention
In the above, the gate electrode does not need to have a closed ring shape, and may have an open ring shape or a linear shape. In that case, for example, the first epitaxial growth portion 151 shown in FIG.
By removing both the upper and lower sides, it is possible to provide two field effect transistors whose main region is the source region in the central Si film 102 in the cross section shown in FIG.

【0117】エピタキシャル成長される半導体膜として
は、SiGe膜,Si1-yy 膜及びSiGeC膜以外
に、GaAs基板,InP基板,GaN基板等をベース
としたIII−V族化合物半導体膜を用いることができ、
その場合にも、結晶成長時に現れるファセットを利用し
て傾斜組成構造を形成することにより、上記各実施形態
と同様の効果を発揮することができる。
As the semiconductor film to be epitaxially grown, a III-V group compound semiconductor film based on a GaAs substrate, an InP substrate, a GaN substrate or the like is used in addition to the SiGe film, the Si 1-y C y film and the SiGeC film. Can
Even in that case, the same effect as each of the above-described embodiments can be exhibited by forming the graded composition structure by using the facets that appear during crystal growth.

【0118】[0118]

【発明の効果】本発明の半導体装置によれば、基板と平
行な方向に価電子帯端または伝導帯端のエネルギーレベ
ルを傾斜させて、作りつけ電界によりキャリアを加速す
る電界効果トランジスタを備えているので、電界効果ト
ランジスタの高速動作化を実現することができる。
According to the semiconductor device of the present invention, it is provided with a field effect transistor for accelerating carriers by a built-in electric field by inclining the energy level of the valence band edge or the conduction band edge in the direction parallel to the substrate. Therefore, high-speed operation of the field effect transistor can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a),(b)は、第1の実施形態の半導体装
置に配置されているSiGe−pMISFETの構造を
示す平面図及びIb−Ib線における断面図である。
1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view taken along line Ib-Ib showing a structure of a SiGe-p MISFET arranged in the semiconductor device of the first embodiment.

【図2】(a),(b)は、第1エピタキシャル成長部
(第1Siキャップ層を除く)の成長時の変化を示す平
面図及びIIb-IIb 線における断面図である。
2 (a) and 2 (b) are a plan view and a cross-sectional view taken along line IIb-IIb showing changes in growth of the first epitaxial growth portion (excluding the first Si cap layer).

【図3】第1エピタキシャル成長部(第1Siキャップ
層を除く)の上面部のIIb-IIb線断面におけるGe組成
率のプロファイル及びバンド状態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a Ge composition ratio profile and a band state in a IIb-IIb line cross section of an upper surface portion of a first epitaxial growth portion (excluding a first Si cap layer).

【図4】第1の実施形態及び従来のSiGe−pMIS
FETの電流遮断周波数−ゲート電圧特性のシミュレー
ション結果を示す図である。
FIG. 4 is a first embodiment and a conventional SiGe-pMIS.
It is a figure which shows the simulation result of the current cutoff frequency-gate voltage characteristic of FET.

【図5】(a),(b)は、第1の実施形態及び従来の
SiGe−pMISFETのドレイン電流−ドレイン電
圧特性のシミュレーション結果を示す図である。
5A and 5B are diagrams showing simulation results of drain current-drain voltage characteristics of the first embodiment and the conventional SiGe-p MISFET.

【図6】(a),(b)は、第1の実施形態の半導体装
置の製造工程のうち、トレンチ分離膜を形成する工程を
示す平面図及びVIb−VIb線における断面図である。
6A and 6B are a plan view and a cross-sectional view taken along line VIb-VIb showing a step of forming a trench isolation film in the manufacturing process of the semiconductor device of the first embodiment.

【図7】(a),(b)は、第1の実施形態の半導体装
置の製造工程のうち、エピタキシャル成長工程を示す平
面図及びVIIb−VIIb線における断面図である。
7A and 7B are a plan view and a cross-sectional view taken along the line VIIb-VIIb showing an epitaxial growth step in the manufacturing process of the semiconductor device of the first embodiment.

【図8】(a),(b)は、第1の実施形態の半導体装
置の製造工程のうち、Siキャップ層を形成する工程を
示す平面図及びVIIIb−VIIIb線における断面図である。
8A and 8B are a plan view and a cross-sectional view taken along the line VIIIb-VIIIb showing a step of forming a Si cap layer in the manufacturing process of the semiconductor device of the first embodiment.

【図9】(a),(b)は、第1の実施形態の半導体装
置の製造工程のうち、ゲート電極を形成する工程を示す
平面図及びIXb−IXb線における断面図である。
9A and 9B are a plan view and a cross-sectional view taken along line IXb-IXb showing a step of forming a gate electrode in the manufacturing process of the semiconductor device of the first embodiment.

【図10】(a),(b)は、第2の実施形態のSiC
−nMISFETの第1エピタキシャル成長部(第1S
iキャップ層を除く)の成長時の変化を示す平面図及び
Xb−Xb線における断面図である。
10A and 10B are SiC of a second embodiment.
-The first epitaxial growth portion of the nMISFET (first S
a plan view showing changes during growth (excluding i-cap layer) and
It is sectional drawing in the Xb-Xb line.

【図11】第1エピタキシャル成長部(第1Siキャッ
プ層を除く)の上部のXb−Xb線断面におけるC組成率の
成長時のプロファイル及びバンド状態を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a profile and a band state during growth of a C composition ratio in an Xb-Xb line cross section of an upper portion of a first epitaxial growth portion (excluding a first Si cap layer).

【図12】第2の実施形態及び従来のSiC−nMIS
FETの電流遮断周波数−ゲート電圧特性のシミュレー
ション結果を示す図である。
FIG. 12 shows a second embodiment and a conventional SiC-nMIS.
It is a figure which shows the simulation result of the current cutoff frequency-gate voltage characteristic of FET.

【図13】(a),(b)は、第2の実施形態及び従来
のSiC−nMISFETのドレイン電流−ドレイン電
圧特性のシミュレーション結果を示す図である。
13A and 13B are diagrams showing simulation results of drain current-drain voltage characteristics of the second embodiment and the conventional SiC-nMISFET.

【図14】第3の実施形態のSi/SiGeC/Siの
積層構造におけるバンド端の構造を示すエネルギーバン
ド図である。
FIG. 14 is an energy band diagram showing a band-edge structure in the Si / SiGeC / Si laminated structure of the third embodiment.

【図15】図14に示す価電子帯端におけるバンドオフ
セット量ΔEvのGe及びC組成率依存性を示す図であ
る。
15 is a diagram showing the dependence of the band offset amount ΔEv at the valence band edge shown in FIG. 14 on the Ge and C composition ratios.

【図16】図14に示す伝導帯端におけるバンドオフセ
ット量ΔEcのGe及びC組成率依存性を示す図であ
る。
16 is a diagram showing the dependence of the band offset amount ΔEc at the conduction band edge shown in FIG. 14 on the Ge and C composition ratio.

【図17】従来のMIS型SiGe−pMISFETの
断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view of a conventional MIS type SiGe-p MISFET.

【図18】(a),(b)は、それぞれ順に、従来のS
iGe−pMISFETの深さ方向のGe組成率のプロ
ファイルを示す図、及びゲートバイアスが印加されたと
きのエネルギバンド図である。
18 (a) and 18 (b) respectively show a conventional S
FIG. 6 is a diagram showing a Ge composition ratio profile in the depth direction of the iGe-p MISFET and an energy band diagram when a gate bias is applied.

【図19】(a),(b)は、それぞれ順に、傾斜組成
を有するSiGeチャネル層を備えた従来のSiGe−
pMISFETのGe組成率の深さ方向のプロファイル
を示す図、及びゲートバイアス印加時におけるエネルギ
バンド図である。
19 (a) and 19 (b) show, respectively, a conventional SiGe-layer provided with a SiGe channel layer having a graded composition.
FIG. 3 is a diagram showing a profile of Ge composition ratio in the depth direction of pMISFET, and an energy band diagram when a gate bias is applied.

【図20】(a)〜(c)は、図17に示すような断面
構造を有する上記従来のSiGe−pMISFETの製
造工程を示す断面図である。
20A to 20C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the conventional SiGe-p MISFET having the cross-sectional structure shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 Si基板 102a 第1中央Si膜 102b 第2中央Si膜 103a 第1SiGe膜 103b 第2SiGe膜 104a 第1外側Si膜 104b 第2外側Si膜 105 トレンチ分離領域 106a 第1Siキャップ層 106b 第2Siキャップ層 107a 第1熱酸化膜 107b 第2熱酸化膜 108 ゲート電極 109 ソース領域 110 ドレイン領域 112 層間絶縁膜 113 ソース配線 113a ソースコンタクト 113b パッド部 114 ドレイン配線 114a ドレインコンタクト 114b パッド部 115 ゲート配線 115b パッド部 116 ボディ電圧供給配線 116a ボディコンタクト 117 チャネル領域 119 ボディコンタクト領域 151 第1エピタキシャル成長部(半導体層,半導
体結晶層) 152 第2エピタキシャル成長部(半導体層,半導
体結晶層) 163a 第1Si1-yy
101 Si substrate 102a First central Si film 102b Second central Si film 103a First SiGe film 103b Second SiGe film 104a First outer Si film 104b Second outer Si film 105 Trench isolation region 106a First Si cap layer 106b Second Si cap layer 107a First thermal oxide film 107b Second thermal oxide film 108 Gate electrode 109 Source region 110 Drain region 112 Interlayer insulating film 113 Source wiring 113a Source contact 113b Pad portion 114 Drain wiring 114a Drain contact 114b Pad portion 115 Gate wiring 115b Pad portion 116 Body Voltage supply wiring 116a Body contact 117 Channel region 119 Body contact region 151 First epitaxial growth portion (semiconductor layer, semiconductor crystal layer) 152 Second epitaxial Growth portion (a semiconductor layer, a semiconductor crystal layer) 163a first 1Si 1-y C y film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/092 H01L 29/80 B 29/161 29/78 618B 29/786 29/812 (72)発明者 高木 剛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 久保 実 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5F045 AA07 AB01 AB02 AB06 AC01 AC08 AD09 AF02 AF03 CA05 DB02 DB04 5F048 AC03 AC10 BA14 BA16 BB05 BC11 BC15 BD01 BD09 5F102 GB01 GC01 GD01 GD10 GJ10 GL02 GL16 GL18 GM02 HC01 HC07 5F110 AA01 AA02 BB04 CC04 DD05 EE02 EE05 EE08 FF02 FF23 GG01 GG02 GG04 GG07 GG12 GG19 GG22 GG25 GG28 GG37 GG44 HJ01 HJ13 HJ23 HL03 HM03 NN02 NN71 NN72 NN74 5F140 AA01 AA12 AB01 AB03 AB06 AB07 AB09 AB10 AC01 AC28 BA01 BA02 BA05 BA06 BA07 BA08 BA17 BA20 BB18 BC12 BC13 BE07 BF01 BF04 BF05 BF08 BF54 BG32 BG37 BH04 BH06 BH27 BH30 BH43 BJ27 BK13 BK21 CB04 CE07 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 27/092 H01L 29/80 B 29/161 29/78 618B 29/786 29/812 (72) Inventor Tsuyoshi Takagi 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Minoru Kubo 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture F Term (Reference) 5F045 AA07 AB01 AB02 AB06 AC01 AC08 AD09 AF02 AF03 CA05 DB02 DB04 5F048 AC03 AC10 BA14 BA16 BB05 BC11 BC15 BD01 BD09 5F102 GB01 GC01 GD01 GD10 GJ10 GL02 GL16 GL18 GM02 HC01 HC07 5F110 AA01 AAGGGG GG04 GG04 GG04 GG04 GG04 CC04 DD05 EE02 EE05 EE08 GG22 GG04 GG02 FF02 GG02 HJ13 HJ23 HL03 HM03 NN02 NN71 NN72 NN74 5F140 AA01 AA12 AB01 AB03 AB06 AB07 AB09 AB10 AC01 AC28 BA01 BA02 BA05 BA06 BA07 BA08 BA17 BA20 BB18 BC1 2 BC13 BE07 BF01 BF04 BF05 BF08 BF54 BG32 BG37 BH04 BH06 BH27 BH30 BH43 BJ27 BK13 BK21 CB04 CE07

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、 上記基板上に形成された半導体層と、 上記半導体層の上に形成されたゲート電極とを有する電
界効果トランジスタを備え、 上記半導体層は、上記ゲート電極の下方に位置するチャ
ネル領域と、該チャネル領域の両側に位置するソース領
域及びドレイン領域とを有しており、 上記チャネル領域のチャネル方向に平行な断面におい
て、キャリアが走行するバンド端のエネルギーレベル
は、バイアス非印加状態においてキャリアの走行を加速
する方向に傾斜していることを特徴とする半導体装置。
1. A field effect transistor having a substrate, a semiconductor layer formed on the substrate, and a gate electrode formed on the semiconductor layer, wherein the semiconductor layer is provided below the gate electrode. It has a channel region located therein and a source region and a drain region located on both sides of the channel region, and in a cross section parallel to the channel direction of the channel region, the energy level at the band edge where carriers travel is equal to the bias level. A semiconductor device, wherein the semiconductor device is inclined in a direction in which carrier travel is accelerated in a non-application state.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置において、 上記ソース領域及びドレイン領域はp型領域であり、 上記チャネル領域は、ホールが走行するpチャネルとし
て機能し、 上記チャネル領域における価電子帯端と真空準位とのエ
ネルギーレベル差は、ホールが流れる方向に連続的また
は段階的に減少していることを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the source region and the drain region are p-type regions, the channel region functions as a p-channel through which holes travel, and a valence band in the channel region is formed. The semiconductor device characterized in that the energy level difference between the edge and the vacuum level decreases continuously or stepwise in the direction in which holes flow.
【請求項3】 請求項2に記載の半導体装置において、 上記チャネル領域は、Si1-x Gex (0≦x≦1)に
よって表される組成を有し、 上記チャネル領域におけるGe組成比xは、ホールが流
れる方向に連続的または段階的に増大していることを特
徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the channel region has a composition represented by Si 1-x Ge x (0 ≦ x ≦ 1), and the Ge composition ratio x in the channel region is 3. Is a semiconductor device characterized in that the holes increase continuously or stepwise in the flowing direction.
【請求項4】 請求項1に記載の半導体装置において、 上記ソース領域及びドレイン領域はn型領域であり、 上記チャネル領域は、電子が走行するnチャネルとして
機能し、 上記チャネル領域における伝導帯端と真空準位とのエネ
ルギーレベル差は、電子が流れる方向に連続的または段
階的に増大していることを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the source region and the drain region are n-type regions, the channel region functions as an n channel through which electrons travel, and a conduction band edge in the channel region. The semiconductor device is characterized in that the energy level difference between the vacuum level and the vacuum level increases continuously or stepwise in the electron flow direction.
【請求項5】 請求項4に記載の半導体装置において、 上記チャネル領域は、Si1-yy (0≦y<1)によ
って表される組成を有し、 上記チャネル領域におけるC組成比yは、電子が流れる
方向に連続的または段階的に増大していることを特徴と
する半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the channel region has a composition represented by Si 1-y C y (0 ≦ y <1), and a C composition ratio y in the channel region. Is a semiconductor device characterized in that the number of electrons increases continuously or stepwise in the direction in which electrons flow.
【請求項6】 請求項1〜5のうちいずれか1つに記載
の半導体装置において、 上記チャネル領域は、キャリアが流れる方向に連続的ま
たは段階的に濃度が変化するキャリア用不純物を含んで
いることを特徴とする半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the channel region contains a carrier impurity whose concentration continuously or stepwise changes in a carrier flow direction. A semiconductor device characterized by the above.
【請求項7】 請求項1〜6のうちいずれか1つに記載
の半導体装置において、 上記半導体層は、底面よりも狭い上面と、上記底面と上
面との間に存在する傾斜した側面とを有する部分錐体状
であり、 上記ソース領域及びドレイン領域のうちの一方は、上記
半導体層のほぼ中央部に位置しており、 上記ソース領域及びドレイン領域のうちの他方は、上記
半導体層の周辺部に位置しており、 上記チャネル領域は、上記中央部と上記周辺部との間に
位置していることを特徴とする半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor layer has an upper surface that is narrower than a bottom surface and an inclined side surface that exists between the bottom surface and the upper surface. It has a partial cone shape, and one of the source region and the drain region is located substantially in the center of the semiconductor layer, and the other of the source region and the drain region is the periphery of the semiconductor layer. A semiconductor device, wherein the channel region is located between the central portion and the peripheral portion.
【請求項8】 請求項7に記載の半導体装置において、 上記チャネル領域におけるキャリアが走行するバンド端
のエネルギーレベルが等しい部分の輪郭は、上記部分錐
体状の半導体層の側面にほぼ平行な斜面になっているこ
とを特徴とする半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein a contour of a portion of the channel region where carriers travel in the band region where the energy levels are equal to each other has a slope substantially parallel to a side surface of the partial cone-shaped semiconductor layer. A semiconductor device characterized by:
【請求項9】 請求項1〜8のうちいずれか1つに記載
の半導体装置において、 上記電界効果トランジスタは、上記半導体層と上記ゲー
ト電極との間に介在するゲート絶縁膜をさらに有するM
IS型電界効果トランジスタであることを特徴とする半
導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the field effect transistor further includes a gate insulating film interposed between the semiconductor layer and the gate electrode.
A semiconductor device, which is an IS field effect transistor.
【請求項10】 基板と、 上記基板上に形成された第1の半導体層と、上記第1の
半導体層の上に形成された第1のゲート電極とを有する
第1の電界効果トランジスタを備え、 上記基板上に形成された第2の半導体層と、上記第2の
半導体層の上に形成された第2のゲート電極とを有する
第2の電界効果トランジスタを備え、 上記第1及び第2の半導体層は、上記ゲート電極の下方
に位置するチャネル領域と、該チャネル領域の両側に位
置するソース領域及びドレイン領域とを有しており、 上記各チャネル領域のチャネル方向に平行な断面におい
て、価電子帯端はバイアス非印加状態においてホールの
走行を加速する方向に傾斜し、伝導帯端はバイアス非印
加状態において電子の走行を加速する方向に傾斜してい
ることを特徴とする半導体装置。
10. A first field effect transistor having a substrate, a first semiconductor layer formed on the substrate, and a first gate electrode formed on the first semiconductor layer. A second field effect transistor having a second semiconductor layer formed on the substrate and a second gate electrode formed on the second semiconductor layer, wherein the first and second field effect transistors are provided. The semiconductor layer of has a channel region located below the gate electrode, and a source region and a drain region located on both sides of the channel region, and in a cross section parallel to the channel direction of each channel region, A semiconductor characterized in that the valence band edge is inclined in a direction to accelerate the traveling of holes in the non-biased state, and the conduction band edge is inclined in a direction to accelerate the traveling of electrons in the non-biased state. Location.
【請求項11】 請求項10に記載の半導体装置におい
て、 上記各チャネル領域は、Si1-x-y Gexy (0≦x
≦1,0≦y<1)によって表される組成を有し、 上記各チャネル領域におけるGe組成比x及びC組成比
yは、上記チャネル領域における価電子帯端と真空準位
とのエネルギーレベル差が、ホールが流れる方向に連続
的または段階的に減少する一方、上記チャネル領域にお
ける伝導帯端の電子親和力が、電子が流れる方向に連続
的または段階的に増大するように調整されていることを
特徴とする半導体装置。
11. The semiconductor device according to claim 10, wherein each of the channel regions comprises Si 1-xy Ge x C y (0 ≦ x
≦ 1,0 ≦ y <1), and the Ge composition ratio x and the C composition ratio y in each of the channel regions are determined by the energy levels of the valence band edge and the vacuum level in the channel region. The difference is adjusted so that the electron affinity at the conduction band edge in the channel region increases continuously or stepwise while the difference decreases continuously or stepwise in the hole flowing direction. A semiconductor device characterized by:
【請求項12】 請求項10又は11に記載の半導体装
置において、 上記基板の表面部に設けられた活性領域と、 上記活性領域を囲む絶縁体からなる分離領域とをさらに
備え、 上記各半導体層のソース領域及びドレイン領域のうちの
一方は、上記各半導体層のほぼ中央部に位置しており、 上記各半導体層のソース領域及びドレイン領域のうちの
他方は、上記各半導体層の周辺部に位置しており、 上記各半導体層のチャネル領域は、各々上記中央部と上
記周辺部との間に位置していることを特徴とする半導体
装置。
12. The semiconductor device according to claim 10, further comprising an active region provided on a surface portion of the substrate, and an isolation region made of an insulator surrounding the active region, each semiconductor layer. One of the source region and the drain region of the semiconductor layer is located substantially in the center of each semiconductor layer, and the other of the source region and the drain region of each semiconductor layer is located in the peripheral part of each semiconductor layer. The semiconductor device is characterized in that the channel regions of the respective semiconductor layers are respectively located between the central portion and the peripheral portion.
【請求項13】 半導体基板と、 上記半導体基板の表面部に設けられた活性領域と、 上記活性領域を囲む絶縁体からなる分離領域と、 上記活性領域から分離領域の一部に跨ってエピタキシャ
ル成長により形成された半導体層とを備え、 上記半導体層は、 少なくとも一部が上記活性領域の直上に位置する第1の
不純物拡散層と、 上記分離領域の上に位置する第2の不純物拡散層と、 上記第1,第2の不純物拡散層間に介在し、少なくとも
一部が上記分離領域の上方に位置しているチャネル領域
とを有していることを特徴とする半導体装置。
13. A semiconductor substrate, an active region provided on a surface portion of the semiconductor substrate, an isolation region made of an insulator surrounding the active region, and epitaxial growth over the active region and a part of the isolation region. A semiconductor layer formed, wherein the semiconductor layer has a first impurity diffusion layer at least a portion of which is located immediately above the active region, a second impurity diffusion layer which is located above the isolation region, A semiconductor device having a channel region which is interposed between the first and second impurity diffusion layers and at least a part of which is located above the isolation region.
【請求項14】 請求項13に記載の半導体装置におい
て、 上記チャネル領域のチャネル方向に平行な断面におい
て、キャリアが走行するバンド端は、バイアス非印加状
態においてキャリアの走行を加速する方向に傾斜してい
ることを特徴とする半導体装置。
14. The semiconductor device according to claim 13, wherein, in a cross section of the channel region parallel to the channel direction, a band edge on which carriers travel is inclined in a direction in which carrier travel is accelerated in a bias-free state. A semiconductor device characterized in that.
【請求項15】 請求項13又は14に記載の半導体装
置において、 上記半導体基板は、Si基板であり、 上記半導体層は、 上記Si基板の上記活性領域の上面からエピタキシャル
成長された中央Si膜と、 上記中央Si膜の側面からエピタキシャル成長されたS
1-x Gex (0≦x≦1),Si1-yy (0≦y<
1)及びSi1-x-y Gexy (0≦x≦1,0≦y<
1)のうちいずれか1つによって表される組成を有する
化合物半導体膜と、 上記化合物半導体膜の側面からエピタキシャル成長され
た外側Si膜とを有することを特徴とする半導体装置。
15. The semiconductor device according to claim 13, wherein the semiconductor substrate is a Si substrate, and the semiconductor layer is a central Si film epitaxially grown from an upper surface of the active region of the Si substrate, S epitaxially grown from the side surface of the central Si film
i 1-x Ge x (0 ≦ x ≦ 1), Si 1-y C y (0 ≦ y <
1) and Si 1-xy Ge x C y (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y <
A semiconductor device comprising a compound semiconductor film having a composition represented by any one of 1) and an outer Si film epitaxially grown from a side surface of the compound semiconductor film.
【請求項16】 請求項15に記載の半導体装置におい
て、 上記半導体層は、 上記中央Si膜,化合物半導体膜及び外側Si膜全体の
上面及び側面からエピタキシャル成長されたSiキャッ
プ層と、 上記Siキャップ層の上に形成されたゲート絶縁膜とを
さらに有することを特徴とする半導体装置。
16. The semiconductor device according to claim 15, wherein the semiconductor layer is a Si cap layer epitaxially grown from upper surfaces and side surfaces of the central Si film, the compound semiconductor film, and the entire outer Si film, and the Si cap layer. And a gate insulating film formed on the semiconductor device.
【請求項17】 半導体基板の表面部に、活性領域を囲
む絶縁体からなる分離領域を形成する工程(a)と、 上記活性領域から上記分離領域に跨って半導体結晶層を
選択的にエピタキシャル成長させる工程(b)と、 上記半導体結晶層の上にゲート電極を形成する工程
(c)と、 少なくとも上記ゲート電極をマスクとして上記半導体結
晶層内に不純物を注入して、第1,第2の不純物拡散層
を形成する工程(d)とを含む半導体装置の製造方法。
17. A step (a) of forming an isolation region made of an insulator surrounding an active region on a surface portion of a semiconductor substrate, and selectively epitaxially growing a semiconductor crystal layer from the active region to the isolation region. Step (b), step (c) of forming a gate electrode on the semiconductor crystal layer, and implanting impurities into the semiconductor crystal layer using at least the gate electrode as a mask to form first and second impurities. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step (d) of forming a diffusion layer.
【請求項18】 請求項17に記載の半導体装置の製造
方法において、 上記工程(b)は、 上記活性領域の上面からのエピタキシャル成長により第
1の半導体膜を形成する副工程(b1)と、 上記第1の半導体層からのエピタキシャル成長により、
組成又は不純物濃度が連続的又は段階的に変化する化合
物半導体からなる第2の半導体膜を形成する副工程(b
2)と、 上記第2の半導体層からのエピタキシャル成長により第
3の半導体膜を形成する副工程(b3)とを含むことを
特徴とする半導体装置の製造方法。
18. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17, wherein the step (b) includes a sub-step (b1) of forming a first semiconductor film by epitaxial growth from the upper surface of the active region, By epitaxial growth from the first semiconductor layer,
Substep (b) of forming a second semiconductor film made of a compound semiconductor whose composition or impurity concentration changes continuously or stepwise
2) and a sub-step (b3) of forming a third semiconductor film by epitaxial growth from the second semiconductor layer, which is a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項19】 請求項18に記載の半導体装置の製造
方法において、 上記工程(b)は、 上記副工程(b3)の後に、上記第1〜第3の半導体膜
の各上面が露出するまで上記第1〜第3の半導体膜全体
の上部を除去する副工程(b4)と、 上記平坦化された第1〜第3の半導体膜全体の上面及び
側面の上に第4の半導体膜を堆積する副工程(b5)
と、 上記第4の半導体膜の上にゲート絶縁膜を形成する副工
程(b6)とをさらに含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
19. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 18, wherein in the step (b), after the sub-step (b3), the upper surfaces of the first to third semiconductor films are exposed. Sub-step (b4) of removing the upper part of the first to third semiconductor films as a whole, and depositing a fourth semiconductor film on the flattened upper surfaces and side surfaces of the first to third semiconductor films. Sub-process (b5)
And a sub-step (b6) of forming a gate insulating film on the fourth semiconductor film, the method of manufacturing a semiconductor device.
JP2001352691A 2001-11-19 2001-11-19 Semiconductor device and its manufacturing method Pending JP2003152177A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001352691A JP2003152177A (en) 2001-11-19 2001-11-19 Semiconductor device and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001352691A JP2003152177A (en) 2001-11-19 2001-11-19 Semiconductor device and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003152177A true JP2003152177A (en) 2003-05-23

Family

ID=19164831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001352691A Pending JP2003152177A (en) 2001-11-19 2001-11-19 Semiconductor device and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003152177A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006216955A (en) * 2005-02-04 2006-08-17 Asm America Inc Deposition method of electrically active doped si-containing crystalline film
JP2007527115A (en) * 2004-02-12 2007-09-20 インターナショナル・レクチファイヤー・コーポレーション Complementary lateral nitride transistor
JP2007528593A (en) * 2003-10-20 2007-10-11 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション High performance and stress enhanced MOSFETs using Si: C and SiGe epitaxially grown sources / drains and fabrication methods
JP2010505274A (en) * 2006-09-29 2010-02-18 東京エレクトロン株式会社 UV-assisted dielectric layer formation for devices with strained germanium-containing layers
JP4808618B2 (en) * 2003-08-04 2011-11-02 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Integrated circuit having strained semiconductor CMOS transistor with lattice mismatched source and drain regions and fabrication method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4808618B2 (en) * 2003-08-04 2011-11-02 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Integrated circuit having strained semiconductor CMOS transistor with lattice mismatched source and drain regions and fabrication method
JP2007528593A (en) * 2003-10-20 2007-10-11 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション High performance and stress enhanced MOSFETs using Si: C and SiGe epitaxially grown sources / drains and fabrication methods
US8168489B2 (en) 2003-10-20 2012-05-01 International Business Machines Corporation High performance stress-enhanced MOSFETS using Si:C and SiGe epitaxial source/drain and method of manufacture
US8901566B2 (en) 2003-10-20 2014-12-02 International Business Machines Corporation High performance stress-enhanced MOSFETs using Si:C and SiGe epitaxial source/drain and method of manufacture
JP2007527115A (en) * 2004-02-12 2007-09-20 インターナショナル・レクチファイヤー・コーポレーション Complementary lateral nitride transistor
JP2006216955A (en) * 2005-02-04 2006-08-17 Asm America Inc Deposition method of electrically active doped si-containing crystalline film
JP2010505274A (en) * 2006-09-29 2010-02-18 東京エレクトロン株式会社 UV-assisted dielectric layer formation for devices with strained germanium-containing layers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2951629B2 (en) Si / SiGe junction type field effect transistor and method of manufacturing the same
US6724019B2 (en) Multi-layered, single crystal field effect transistor
JP4521542B2 (en) Semiconductor device and semiconductor substrate
EP1710842B1 (en) Method for fabricating a bipolar transistor and a MISFET semiconductor device
JP2994227B2 (en) Layer structure for CMOS transistor using strained Si / SiGe heterostructure layer
US7425751B2 (en) Method to reduce junction leakage current in strained silicon on silicon-germanium devices
US6713779B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US5422502A (en) Lateral bipolar transistor
KR20160011171A (en) Thermionically-overdriven tunnel fets and methods of fabricating the same
US10079278B2 (en) Bipolar transistor with carbon alloyed contacts
WO2002052652A1 (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2004531901A (en) MOSFET with strained semiconductor layer
JP3383154B2 (en) Semiconductor device
JPH10214906A (en) Semiconductor device and its manufacture
JP2003152177A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
TW554531B (en) Semiconductor device and its manufacturing method
KR20040107366A (en) Semiconductor device
KR20060106752A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6909125B2 (en) Implant-controlled-channel vertical JFET
JPH1022501A (en) Semiconductor device and its manufacture
JP3300339B1 (en) Semiconductor device
US6903386B2 (en) Transistor with means for providing a non-silicon-based emitter
JP2005101278A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JPWO2004070847A1 (en) FIELD EFFECT TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND COMPLETE FIELD EFFECT TRANSISTOR
JPH11177082A (en) Mis field-effect transistor and manufacture thereof