JP2006245267A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、チャネル領域と、ソース領域及びドレイン領域とが基板主表面に直交して形成されたトランジスタ構造を有する半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a transistor structure in which a channel region, a source region, and a drain region are formed orthogonal to a main surface of a substrate.
現在、基板に対して平行方向にチャネルをもつトランジスタ(以下、横型トランジスタ)の微細化が進んでいる。この横型トランジスタにおいて、キャリアの移動度を増加させて駆動電流値を増加させる試みがなされている。具体的には、ソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域において、異なる格子定数の材料を接合させてチャネルに歪を生じさせている。 At present, miniaturization of a transistor having a channel in a direction parallel to a substrate (hereinafter referred to as a lateral transistor) is in progress. In this lateral transistor, an attempt has been made to increase the driving current value by increasing the carrier mobility. Specifically, in the source region, the drain region, and the channel region, materials having different lattice constants are joined to cause distortion in the channel.
なお、微細化が進んでトランジスタの集積度を向上させるため、CVD法(Chemical Vapor Deposition、化学蒸着法)によった基板に対して垂直方向にチャネルをもつトランジスタ(以下、縦型トランジスタ)も存在している(例えば、特許文献1)。
しかし、従来の横型トランジスタでは、微細化が進んでいることから、ソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域の形状がばらつき、チャネルに生じる歪の制御は困難である。 However, in the conventional lateral transistor, since the miniaturization is advanced, the shapes of the source region, the drain region, and the channel region are varied, and it is difficult to control the distortion generated in the channel.
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、チャネルに生じる歪を制御しやすい半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a semiconductor device in which distortion generated in a channel can be easily controlled.
本発明では、上記課題を解決するために、図1に例示するような構成で実現可能な半導体装置が提供される。本発明の半導体装置は、チャネル領域と、ソース領域及びドレイン領域とが基板主表面に直交して形成されたトランジスタ構造を有する半導体装置において、半導体基板上に形成された、第1の導電型の第1のエピタキシャル層と、第1のエピタキシャル層上に形成され、第1のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第2の導電型の第2のエピタキシャル層と、第2のエピタキシャル層上に形成され、第2のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第1の導電型の第3のエピタキシャル層と、第2のエピタキシャル層の側方に絶縁膜を介して形成された導体層と、を備えたトランジスタ構造を有する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a semiconductor device that can be realized with the configuration illustrated in FIG. The semiconductor device of the present invention is a semiconductor device having a transistor structure in which a channel region, a source region, and a drain region are formed perpendicular to the main surface of the substrate, and is formed on the semiconductor substrate and has the first conductivity type. Formed on the first epitaxial layer, the second epitaxial layer formed on the first epitaxial layer and having a lattice constant different from that of the first epitaxial layer; and on the second epitaxial layer. A transistor comprising: a third epitaxial layer of a first conductivity type having a lattice constant different from that of the second epitaxial layer; and a conductor layer formed on the side of the second epitaxial layer via an insulating film It has a structure.
この図1に例示するような縦型トランジスタ10は、第1及び第3のエピタキシャル層であるSiGe層12、14の間に、それらと格子定数の異なる第2のエピタキシャル層であるSi層13が設けられている。縦型トランジスタ10において、第1及び第3のエピタキシャル層はソース及びドレインとして機能し、第2のエピタキシャル層はチャネルとして機能する。これらのエピタキシャル層により、それぞれ格子定数の異なるソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域を形成するので、チャネルに生じる歪を制御しやすくなる。
In the vertical transistor 10 as illustrated in FIG. 1, a
本発明では、第1のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第2の導電型の第2のエピタキシャル層を、第1の導電型の第1のエピタキシャル層と、第2のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第1の導電型の第3のエピタキシャル層とにより、挟んで基板主表面に直交して形成するようにする。 In the present invention, the second epitaxial layer of the second conductivity type having a lattice constant different from that of the first epitaxial layer is changed to a first epitaxial layer of the first conductivity type and a lattice constant different from that of the second epitaxial layer. And a third epitaxial layer of the first conductivity type having n, and formed perpendicular to the main surface of the substrate.
このようにすると、エピタキシャル層により、それぞれ格子定数の異なるソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域を形成するので、チャネルに生じる歪を制御しやすくなる。よって、チャネルの制御が容易になる。 In this case, since the source region, the drain region, and the channel region having different lattice constants are formed by the epitaxial layer, the strain generated in the channel can be easily controlled. Therefore, channel control becomes easy.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、縦型トランジスタの要部断面模式図の例である。
縦型トランジスタ10は、図1に例示するように、SOI11及びBOX11aを有する基板に対してSiGe層12、Si層13及びSiGe層14を堆積し、ゲート層17がゲート絶縁膜15を介してSi層13に面して形成されている。また、側壁絶縁膜16、18によって縦型トランジスタ10は囲われている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an example of a schematic cross-sectional view of a main part of a vertical transistor.
In the vertical transistor 10, as illustrated in FIG. 1, the
ここで、ゲート層17はゲート、SiGe層12、14はソースまたはドレイン、Si層13はチャネルである。また、ゲート絶縁膜15は、ゲートとチャネルとでコンデンサを形成する。また、側壁絶縁膜16、18は、各縦型トランジスタ10を素子分離する。
Here, the gate layer 17 is a gate, the
次に、第1の実施の形態の縦型トランジスタの製造方法について説明する。まず、電極の取り出し工程の前について説明する。図2は第1の実施の形態における第1の製造工程の例を示す図、図3は第1の実施の形態における第2の製造工程の例を示す図、図4は第1の実施の形態における第3の製造工程の例を示す図、図5は第1の実施の形態における第4の製造工程の例を示す図、図6は第1の実施の形態における第5の製造工程の例を示す図、図7は第1の実施の形態における第6の製造工程の例を示す図、図8は第1の実施の形態における第7の製造工程の例を示す図、図9は第1の実施の形態における第8の製造工程の例を示す図、図10は第1の実施の形態における第9の製造工程の例を示す図である。 Next, a method for manufacturing the vertical transistor according to the first embodiment will be described. First, a description will be given before the electrode extraction step. 2 is a diagram showing an example of the first manufacturing process in the first embodiment, FIG. 3 is a diagram showing an example of the second manufacturing process in the first embodiment, and FIG. 4 is a diagram showing the first embodiment. The figure which shows the example of the 3rd manufacturing process in form, FIG. 5 is the figure which shows the example of the 4th manufacturing process in 1st Embodiment, FIG. 6 is the 5th manufacturing process in 1st Embodiment. FIG. 7 is a diagram showing an example of the sixth manufacturing process in the first embodiment, FIG. 8 is a diagram showing an example of the seventh manufacturing process in the first embodiment, and FIG. The figure which shows the example of the 8th manufacturing process in 1st Embodiment, FIG. 10: is a figure which shows the example of the 9th manufacturing process in 1st Embodiment.
まず、図2に例示するように、SOI11及びBOX11aを有する基板に対し、MBE(分子線エピタキシャル)法により、SiGe層12、Si層13及びSiGe層14を堆積する。次いで、図3に例示するように、リソグラフィーにより、縦型トランジスタ10のゲートを形成するためのレジストパターンを形成し、エッチング法により、SiGe層12、Si層13及びSiGe層14を研削する。次いで、図4に例示するように、TEOS(テトラエトキシシラン)やHigh−kゲート絶縁膜等のゲート絶縁膜15を形成する。次いで、図5に例示するように、側壁絶縁膜16を埋め込み、CMP法により、表面を平坦化する。次いで、図6に例示するように、選択エッチング法により、側壁絶縁膜16の一部を研削する。次いで、図7に例示するように、ポリSiやポリSiGeや金属等のゲート層17を埋め込み、CMP法により、表面を平坦化する。次いで、図8に例示するように、選択エッチング法により、ゲート層17の一部を研削する。次いで、図9に例示するように、側壁絶縁膜18を埋め込み、CMP法により、表面を平坦化する。次いで、図10に例示するように、リソグラフィーにより、縦型トランジスタ10を素子分離するためのレジストパターンを形成し、エッチング法により、SOI11、SiGe層12、Si層13、SiGe層14、ゲート絶縁膜15及び側壁絶縁膜18を研削し、絶縁膜19を埋め込み、CMP法により、表面を平坦化する。
First, as illustrated in FIG. 2, the
なお、PMOSとNMOSとにおいて、それぞれP型とN型との不純物を有するゲート層17を形成できる。
次に、電極の取り出し工程について説明する。図11は第1の電極の取り出し工程の例を示す図、図12は第2の電極の取り出し工程の例を示す図である。
In the PMOS and NMOS, the gate layer 17 having P-type and N-type impurities can be formed, respectively.
Next, the electrode extraction process will be described. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the first electrode extraction step, and FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the second electrode extraction step.
まず、図11に例示するように、エッチング法により、側壁絶縁膜18を研削して電極17aを埋め込み、ゲート電極を形成する。また、エッチング法により、側壁絶縁膜18及びゲート絶縁膜15を研削して電極14aを埋め込み、ソース電極またはドレイン電極を形成する。また、選択エッチング法により、側壁絶縁膜18、ゲート絶縁膜15、SiGe層14及びSi層13を研削して絶縁膜12aを埋め込む。次いで、エッチング法により、絶縁膜12aを研削して電極12aaを埋め込み、ソース電極またはドレイン電極を形成する。
First, as illustrated in FIG. 11, the sidewall insulating film 18 is ground by an etching method to fill the electrode 17a, thereby forming a gate electrode. Further, the sidewall insulating film 18 and the gate insulating film 15 are ground by etching to fill the electrode 14a, thereby forming a source electrode or a drain electrode. Further, the sidewall insulating film 18, the gate insulating film 15, the
また、図12に例示するように、エッチング法により、側壁絶縁膜18を研削して電極17bを埋め込み、ゲート電極を形成する。また、エッチング法により、側壁絶縁膜18及びゲート絶縁膜15を研削して電極14bを埋め込み、ソース電極またはドレイン電極を形成する。また、選択エッチング法により、側壁絶縁膜18、ゲート絶縁膜15、SiGe層14、Si層13及びSiGe層12を研削して絶縁膜12bを埋め込む。次いで、エッチング法により、絶縁膜12bを研削して電極12baを埋め込み、ソース電極またはドレイン電極を形成する。なお、SOI11を介して電極12baを取り出すので、SOI11の電気抵抗値を低くするため、SOI11の不純物濃度を高くする。
Further, as illustrated in FIG. 12, the sidewall insulating film 18 is ground by an etching method to fill the electrode 17b, thereby forming a gate electrode. Further, the sidewall insulating film 18 and the gate insulating film 15 are ground by an etching method to fill the electrode 14b, thereby forming a source electrode or a drain electrode. Further, the sidewall insulating film 18, the gate insulating film 15, the
このようにすると、エピタキシャル層により、それぞれ格子定数の異なるソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域を形成するので、チャネルに生じる歪を制御しやすくなる。よって、チャネルの制御が容易になる。 In this case, since the source region, the drain region, and the channel region having different lattice constants are formed by the epitaxial layer, the strain generated in the channel can be easily controlled. Therefore, channel control becomes easy.
また、不純物を注入する工程がなくなるので、高温アニール工程が不要になる。よって、製造工程の低温化が実現できるので、チャネルとしてのSi層13をGeで形成することが可能となる。また、ゲート層17に対するダメージを低減できる。
In addition, since there is no impurity implantation step, a high temperature annealing step is not necessary. Therefore, since the manufacturing process can be performed at a low temperature, the
また、SOI11、BOX11a、SiGe層12、Si層13及びSiGe層14の不純物濃度や材料や膜厚を変更できるので、チャネルに対する歪を制御できる。
また、完全空乏型にできるので、チャネルに存在する不純物のバラツキが無関係になる。
Further, since the impurity concentration, material, and film thickness of the
In addition, since it can be completely depleted, variations in impurities present in the channel are irrelevant.
また、ゲートは、一方向からでなく多方向からチャネルに面してもよい。図13は、マルチゲートの縦型トランジスタの要部断面模式図の例である。図14は、マルチゲートの縦型トランジスタの要部平面模式図の例である。 Also, the gate may face the channel from multiple directions rather than from one direction. FIG. 13 is an example of a schematic cross-sectional view of an essential part of a multi-gate vertical transistor. FIG. 14 is an example of a schematic plan view of an essential part of a multi-gate vertical transistor.
縦型トランジスタ50は、図13に例示するように、SOI51及びBOX51aを有する基板に対して形成され、ゲート層55をゲートとし、SiGe層52をソースまたはドレインとし、SiGe層54をソースまたはドレインとし、Si層53をチャネルとする。
As illustrated in FIG. 13, the vertical transistor 50 is formed on a substrate having an
縦型トランジスタ50は、図14(A)に例示するように、2つのゲート層55aa、55abが、チャネルとしてのSi層53aを挟むようにして形成される。また、縦型トランジスタ50は、図14(B)に例示するように、1つのゲート層55bが、チャネルとしてのSi層53bを挟むようにして形成される。また、縦型トランジスタ50は、図14(C)に例示するように、1つのゲート層55cが、チャネルとしてのSi層53cを四角形に囲うようにして形成される。また、縦型トランジスタ50は、図14(D)に例示するように、1つのゲート層55dが、チャネルとしてのSi層53dを円形に囲うようにして形成される。
As illustrated in FIG. 14A, the vertical transistor 50 is formed such that two gate layers 55aa and 55ab sandwich a
このようにすると、チャネルに対して多方向からゲート電圧が印加されるので、チャネルの中の電界が安定する。
また、ゲートは、1つでなく複数のチャネルに面してもよい。図15は、マルチチャネルの縦型トランジスタの要部断面模式図の例である。
In this way, since the gate voltage is applied to the channel from multiple directions, the electric field in the channel is stabilized.
Also, the gate may face a plurality of channels instead of one. FIG. 15 is an example of a schematic cross-sectional view of a main part of a multichannel vertical transistor.
縦型トランジスタ60は、図15に例示するように、SOI61及びBOX61aを有する基板に対して形成され、ゲート層65をゲートとし、SiGe層62をソースまたはドレインとし、SiGe層64をソースまたはドレインとし、Si層63をチャネルとする。また、縦型トランジスタ60は、ゲート層65をゲートとし、SiGe層64をソースまたはドレインとし、SiGe層67をソースまたはドレインとし、Si層66をチャネルとする。これらの2つのトランジスタを有する縦型トランジスタ60はSiGe層64が共通であるが、SiGe層64の中に絶縁膜を形成すれば、これらの2つのトランジスタを分離できる。
As illustrated in FIG. 15, the vertical transistor 60 is formed on a substrate having an
このようにすると、2つのトランジスタを積層できるので、LSI(Large Scale Integration)を小型化できる。
また、複数の半導体基板を張り合わせることができる。図16は、基板を張り合わせる場合の縦型トランジスタの要部断面模式図の例である。
In this way, since two transistors can be stacked, LSI (Large Scale Integration) can be miniaturized.
In addition, a plurality of semiconductor substrates can be bonded together. FIG. 16 is an example of a schematic cross-sectional view of an essential part of a vertical transistor when substrates are attached to each other.
縦型トランジスタ70は、図16に例示するように、SOI71及びBOX71aを有する基板に対して形成され、ゲート層75をゲートとし、SiGe層72をソースまたはドレインとし、SiGe層74をソースまたはドレインとし、Si層73をチャネルとする。また、縦型トランジスタ80は、図16に例示するように、SOI81及びBOX81aを有する基板に対して形成され、ゲート層85をゲートとし、SiGe層82をソースまたはドレインとし、SiGe層84をソースまたはドレインとし、Si層83をチャネルとする。
As illustrated in FIG. 16, the vertical transistor 70 is formed on a substrate having an
このようにすると、面方位が異なる複数の基板を張り合わせるので、1つのLSIに様々な特性をもつ縦型トランジスタ70、80を搭載できる。例えば、面方位(100)の基板に対してPMOSを形成でき、面方位(110)の基板に対してNMOSを形成できる。 In this way, since a plurality of substrates having different plane orientations are bonded together, the vertical transistors 70 and 80 having various characteristics can be mounted on one LSI. For example, a PMOS can be formed on a substrate having a plane orientation (100), and an NMOS can be formed on a substrate having a plane orientation (110).
次に、第2の実施の形態の縦型トランジスタについて説明する。ここで、第1の実施の形態の縦型トランジスタと第2の実施の形態の縦型トランジスタとは、構成は同一であり、電極取り出し工程以外の製造方法において、相違点がある。図17は第2の実施の形態における第1の製造工程の例を示す図、図18は第2の実施の形態における第2の製造工程の例を示す図、図19は第2の実施の形態における第3の製造工程の例を示す図、図20は第2の実施の形態における第4の製造工程の例を示す図、図21は第2の実施の形態における第5の製造工程の例を示す図、図22は第2の実施の形態における第6の製造工程の例を示す図、図23は第2の実施の形態における第7の製造工程の例を示す図、図24は第2の実施の形態における第8の製造工程の例を示す図である。 Next, the vertical transistor according to the second embodiment will be described. Here, the vertical transistor of the first embodiment and the vertical transistor of the second embodiment have the same configuration, and there are differences in the manufacturing method other than the electrode extraction step. FIG. 17 is a diagram illustrating an example of the first manufacturing process in the second embodiment, FIG. 18 is a diagram illustrating an example of the second manufacturing process in the second embodiment, and FIG. 19 is a diagram illustrating the second embodiment. The figure which shows the example of the 3rd manufacturing process in a form, FIG. 20 is the figure which shows the example of the 4th manufacturing process in 2nd Embodiment, FIG. 21 is the 5th manufacturing process in 2nd Embodiment. FIG. 22 is a diagram showing an example, FIG. 22 is a diagram showing an example of the sixth manufacturing process in the second embodiment, FIG. 23 is a diagram showing an example of the seventh manufacturing process in the second embodiment, and FIG. It is a figure which shows the example of the 8th manufacturing process in 2nd Embodiment.
まず、図17に例示するように、SOI21及びBOX21aを有する基板に対し、側壁絶縁膜22、ゲート層23及び側壁絶縁膜24を堆積する。次いで、図18に例示するように、リソグラフィーにより、縦型トランジスタ20のゲートを形成するためのレジストパターンを形成し、エッチング法により、側壁絶縁膜22、ゲート層23及び側壁絶縁膜24を研削する。次いで、図19に例示するように、TEOSやHigh−kゲート絶縁膜等のゲート絶縁膜25を形成する。次いで、図20に例示するように、ゲート絶縁膜25を選択除去する。次いで、図21に例示するように、MBE法により、SiGe層26、Si層27及びSiGe層28を堆積する。次いで、図22に例示するように、CMP法により、表面を平坦化する。次いで、図23に例示するように、側壁絶縁膜24を堆積し、CMP法により、表面を平坦化する。次いで、図24に例示するように、リソグラフィーにより、縦型トランジスタ20を素子分離するためのレジストパターンを形成し、エッチング法により、SOI21、SiGe層26、Si層27、SiGe層28及び側壁絶縁膜24を研削し、絶縁膜29を埋め込み、CMP法により、表面を平坦化する。
First, as illustrated in FIG. 17, the sidewall insulating film 22, the gate layer 23, and the sidewall insulating film 24 are deposited on the substrate having the
なお、PMOSとNMOSとにおいて、それぞれP型とN型との不純物を有するゲート層23を形成できる。
次に、第3の実施の形態の縦型トランジスタについて説明する。ここで、第1の実施の形態の縦型トランジスタと第3の実施の形態の縦型トランジスタとは、構成は同一であり、電極取り出し工程以外の製造方法において、相違点がある。図25は第3の実施の形態における第1の製造工程の例を示す図、図26は第3の実施の形態における第2の製造工程の例を示す図、図27は第3の実施の形態における第3の製造工程の例を示す図、図28は第3の実施の形態における第4の製造工程の例を示す図である。
Note that in the PMOS and NMOS, the gate layer 23 having P-type and N-type impurities can be formed, respectively.
Next, a vertical transistor according to a third embodiment will be described. Here, the vertical transistor of the first embodiment and the vertical transistor of the third embodiment have the same configuration, and there are differences in the manufacturing method other than the electrode extraction step. FIG. 25 is a diagram showing an example of the first manufacturing process in the third embodiment, FIG. 26 is a diagram showing an example of the second manufacturing process in the third embodiment, and FIG. 27 is a diagram showing the third embodiment. The figure which shows the example of the 3rd manufacturing process in a form, FIG. 28 is a figure which shows the example of the 4th manufacturing process in 3rd Embodiment.
まず、図25に例示するように、SOI31及びBOX31aを有する基板に対し、絶縁膜31bを堆積する。次いで、図26に例示するように、リソグラフィーにより、縦型トランジスタ30のゲートを形成するためのレジストパターンを形成し、エッチング法により、絶縁膜31bを研削する。次いで、図27に例示するように、MBE法により、SiGe層32、Si層33及びSiGe層34を堆積する。次いで、図28に例示するように、選択エッチング法により、絶縁膜31bを研削する。この製造工程は、第1の実施の形態における第2の製造工程と同様であり、その後の各製造工程は、第1の実施の形態の各製造工程と同様である。
First, as illustrated in FIG. 25, the insulating film 31b is deposited on the substrate having the
次に、第4の実施の形態の縦型トランジスタについて説明する。ここで、第1の実施の形態の縦型トランジスタと第4の実施の形態の縦型トランジスタとは、構成は同一であり、電極取り出し工程以外の製造方法において、相違点がある。図29は第4の実施の形態における第1の製造工程の例を示す図、図30は第4の実施の形態における第2の製造工程の例を示す図、図31は第4の実施の形態における第3の製造工程の例を示す図、図32は第4の実施の形態における第4の製造工程の例を示す図、図33は第4の実施の形態における第5の製造工程の例を示す図、図34は第4の実施の形態における第6の製造工程の例を示す図、図35は第4の実施の形態における第7の製造工程の例を示す図、図36は第4の実施の形態における第8の製造工程の例を示す図、図37は第4の実施の形態における第9の製造工程の例を示す図、図38は第4の実施の形態における第10の製造工程の例を示す図、図39は第4の実施の形態における第11の製造工程の例を示す図である。 Next, a vertical transistor according to a fourth embodiment will be described. Here, the vertical transistor of the first embodiment and the vertical transistor of the fourth embodiment have the same configuration, and there are differences in the manufacturing method other than the electrode extraction step. FIG. 29 is a diagram illustrating an example of the first manufacturing process in the fourth embodiment, FIG. 30 is a diagram illustrating an example of the second manufacturing process in the fourth embodiment, and FIG. 31 is a diagram illustrating the fourth embodiment. The figure which shows the example of the 3rd manufacturing process in form, FIG. 32 is the figure which shows the example of the 4th manufacturing process in 4th Embodiment, FIG. 33 is the 5th manufacturing process in 4th Embodiment. FIG. 34 is a diagram showing an example of the sixth manufacturing process in the fourth embodiment, FIG. 35 is a diagram showing an example of the seventh manufacturing process in the fourth embodiment, and FIG. The figure which shows the example of the 8th manufacturing process in 4th Embodiment, FIG. 37 is the figure which shows the example of the 9th manufacturing process in 4th Embodiment, FIG. 38 is the 8th in 4th Embodiment. FIG. 39 is a diagram showing an example of the eleventh manufacturing process in the fourth embodiment. .
まず、図29に例示するように、SOI41及びBOX41aを有する基板に対し、側壁絶縁膜42を堆積する。次いで、図30に例示するように、リソグラフィーにより、縦型トランジスタ40のゲートを形成するためのレジストパターンを形成し、エッチング法により、側壁絶縁膜42を研削する。次いで、図31に例示するように、TEOSやHigh−kゲート絶縁膜等のゲート絶縁膜43を形成する。次いで、図32に例示するように、ゲート絶縁膜43を選択除去する。次いで、図33に例示するように、MBE法により、SiGe層44、Si層45及びSiGe層46を堆積する。次いで、図34に例示するように、CMP法により、表面を平坦化する。次いで、図35に例示するように、選択エッチング法により、側壁絶縁膜42の一部を研削する。次いで、図36に例示するように、ゲート層47を埋め込み、CMP法により、表面を平坦化する。次いで、図37に例示するように、選択エッチング法により、ゲート層47の一部を研削する。次いで、図38に例示するように、側壁絶縁膜48を埋め込み、CMP法により、表面を平坦化する。次いで、図39に例示するように、リソグラフィーにより、縦型トランジスタ40を素子分離するためのレジストパターンを形成し、エッチング法により、SOI41、SiGe層44、Si層45、SiGe層46及び側壁絶縁膜48を研削し、絶縁膜49を埋め込み、CMP法により、表面を平坦化する。
First, as illustrated in FIG. 29, the sidewall insulating film 42 is deposited on the substrate having the
なお、PMOSとNMOSとにおいて、それぞれP型とN型との不純物を有するゲート層47を形成できる。
(付記1) チャネル領域と、ソース領域及びドレイン領域とが基板主表面に直交して形成されたトランジスタ構造を有する半導体装置において、
半導体基板上に形成された、第1の導電型の第1のエピタキシャル層と、
前記第1のエピタキシャル層上に形成され、前記第1のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第2の導電型の第2のエピタキシャル層と、
前記第2のエピタキシャル層上に形成され、前記第2のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第1の導電型の第3のエピタキシャル層と、
前記第2のエピタキシャル層の側方に絶縁膜を介して形成された導体層と、
を備えたトランジスタ構造を有することを特徴とする半導体装置。
Note that in the PMOS and NMOS, the gate layer 47 having P-type and N-type impurities can be formed, respectively.
(Supplementary Note 1) In a semiconductor device having a transistor structure in which a channel region, a source region, and a drain region are formed orthogonal to the main surface of the substrate,
A first epitaxial layer of a first conductivity type formed on a semiconductor substrate;
A second conductivity type second epitaxial layer formed on the first epitaxial layer and having a lattice constant different from that of the first epitaxial layer;
A third epitaxial layer of a first conductivity type formed on the second epitaxial layer and having a lattice constant different from that of the second epitaxial layer;
A conductor layer formed on the side of the second epitaxial layer via an insulating film;
A semiconductor device having a transistor structure comprising:
(付記2) 前記第3のエピタキシャル層上に形成され、前記第3のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第2の導電型の第4のエピタキシャル層と、
前記第4のエピタキシャル層上に形成され、前記第4のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第1の導電型の第5のエピタキシャル層と、
をさらに備えたトランジスタ構造を有することを特徴とする付記1記載の半導体装置。
(Supplementary note 2) A fourth epitaxial layer of a second conductivity type formed on the third epitaxial layer and having a lattice constant different from that of the third epitaxial layer;
A fifth epitaxial layer of a first conductivity type formed on the fourth epitaxial layer and having a lattice constant different from that of the fourth epitaxial layer;
2. The semiconductor device according to
(付記3) 前記絶縁膜は、前記第2のエピタキシャル層の両側に形成され、前記導体層は、前記第2のエピタキシャル層の両側の前記絶縁膜を介して形成されることを特徴とする付記1記載の半導体装置。 (Additional remark 3) The said insulating film is formed in the both sides of the said 2nd epitaxial layer, The said conductor layer is formed through the said insulating film in the both sides of the said 2nd epitaxial layer, It is characterized by the above-mentioned. 1. The semiconductor device according to 1.
(付記4) 前記第2のエピタキシャル層は、平面形状が四角形であることを特徴とする付記1記載の半導体装置。
(付記5) 前記第2のエピタキシャル層は、平面形状が円形であることを特徴とする付記1記載の半導体装置。
(Supplementary note 4) The semiconductor device according to
(Supplementary note 5) The semiconductor device according to
(付記6) 前記半導体基板上に、複数の前記トランジスタ構造を有することを特徴とする付記1記載の半導体装置。
(付記7) 複数の前記トランジスタ構造の内で、一のトランジスタ構造は前記半導体基板上に形成され、他のトランジスタ構造は前記半導体基板から絶縁されて形成されることを特徴とする付記6記載の半導体装置。
(Supplementary note 6) The semiconductor device according to
(Supplementary note 7) The supplementary note 6, wherein one of the plurality of transistor structures is formed on the semiconductor substrate, and the other transistor structure is formed insulated from the semiconductor substrate. Semiconductor device.
(付記8) 前記半導体基板と前記第1のエピタキシャル層との間を電気的に絶縁する中間エピタキシャル層をさらに備えたトランジスタ構造を有することを特徴とする付記1記載の半導体装置。
(Supplementary note 8) The semiconductor device according to
(付記9) チャネル領域と、ソース領域及びドレイン領域とが基板主表面に直交して形成されたトランジスタ構造を有する半導体装置の製造方法において、
半導体基板上に、第1の導電型の第1のエピタキシャル層を形成する工程と、
前記第1のエピタキシャル層上に、前記第1のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第2の導電型の第2のエピタキシャル層を形成する工程と、
前記第2のエピタキシャル層上に、前記第2のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第1の導電型の第3のエピタキシャル層形成する工程と、
前記第1のエピタキシャル層と前記第2のエピタキシャル層と前記第3のエピタキシャル層との一部を、除去する工程と、
前記第2のエピタキシャル層の側方に、絶縁膜を形成する工程と、
前記第2のエピタキシャル層の側方に、前記絶縁膜を介して導体層を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Supplementary Note 9) In a method for manufacturing a semiconductor device having a transistor structure in which a channel region, a source region, and a drain region are formed orthogonal to a substrate main surface,
Forming a first conductivity type first epitaxial layer on a semiconductor substrate;
Forming a second epitaxial layer of a second conductivity type having a lattice constant different from that of the first epitaxial layer on the first epitaxial layer;
Forming a third epitaxial layer of a first conductivity type having a lattice constant different from that of the second epitaxial layer on the second epitaxial layer;
Removing a part of the first epitaxial layer, the second epitaxial layer, and the third epitaxial layer;
Forming an insulating film on a side of the second epitaxial layer;
Forming a conductor layer on the side of the second epitaxial layer via the insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(付記10) チャネル領域と、ソース領域及びドレイン領域とが基板主表面に直交して形成されたトランジスタ構造を有する半導体装置の製造方法において、
半導体基板上に、第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜上に、導体層を形成する工程と、
前記導体層上に、第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜と前記導体層と前記第2の絶縁膜との一部を、除去する工程と、
前記導体層の側方に、第3の絶縁膜を形成する工程と、
半導体基板上に、第1の導電型の第1のエピタキシャル層を形成する工程と、
前記第1のエピタキシャル層上に、前記第1のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第2の導電型の第2のエピタキシャル層を形成する工程と、
前記第2のエピタキシャル層上に、前記第2のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第1の導電型の第3のエピタキシャル層形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Supplementary Note 10) In a method for manufacturing a semiconductor device having a transistor structure in which a channel region, a source region, and a drain region are formed orthogonal to a main surface of a substrate,
Forming a first insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a conductor layer on the first insulating film;
Forming a second insulating film on the conductor layer;
Removing a part of the first insulating film, the conductor layer, and the second insulating film;
Forming a third insulating film on a side of the conductor layer;
Forming a first conductivity type first epitaxial layer on a semiconductor substrate;
Forming a second epitaxial layer of a second conductivity type having a lattice constant different from that of the first epitaxial layer on the first epitaxial layer;
Forming a third epitaxial layer of a first conductivity type having a lattice constant different from that of the second epitaxial layer on the second epitaxial layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(付記11) チャネル領域と、ソース領域及びドレイン領域とが基板主表面に直交して形成されたトランジスタ構造を有する半導体装置の製造方法において、
半導体基板上に、第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜の一部を、除去する工程と、
半導体基板上に、第1の導電型の第1のエピタキシャル層を形成する工程と、
前記第1のエピタキシャル層上に、前記第1のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第2の導電型の第2のエピタキシャル層を形成する工程と、
前記第2のエピタキシャル層上に、前記第2のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第1の導電型の第3のエピタキシャル層形成する工程と、
前記第1の絶縁膜を除去する工程と、
前記第2のエピタキシャル層の側方に、第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2のエピタキシャル層の側方に、前記第2の絶縁膜を介して導体層を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Supplementary Note 11) In a method for manufacturing a semiconductor device having a transistor structure in which a channel region, a source region, and a drain region are formed orthogonal to a substrate main surface,
Forming a first insulating film on the semiconductor substrate;
Removing a part of the first insulating film;
Forming a first conductivity type first epitaxial layer on a semiconductor substrate;
Forming a second epitaxial layer of a second conductivity type having a lattice constant different from that of the first epitaxial layer on the first epitaxial layer;
Forming a third epitaxial layer of a first conductivity type having a lattice constant different from that of the second epitaxial layer on the second epitaxial layer;
Removing the first insulating film;
Forming a second insulating film on a side of the second epitaxial layer;
Forming a conductor layer on the side of the second epitaxial layer via the second insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(付記12) チャネル領域と、ソース領域及びドレイン領域とが基板主表面に直交して形成されたトランジスタ構造を有する半導体装置の製造方法において、
半導体基板上に、第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜の一部を、除去する工程と、
前記第1の絶縁膜の側方に、第2の絶縁膜を形成する工程と、
半導体基板上に、第1の導電型の第1のエピタキシャル層を形成する工程と、
前記第1のエピタキシャル層上に、前記第1のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第2の導電型の第2のエピタキシャル層を形成する工程と、
前記第2のエピタキシャル層上に、前記第2のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第1の導電型の第3のエピタキシャル層形成する工程と、
前記第1の絶縁膜を除去する工程と、
前記第2のエピタキシャル層の側方に、前記第2の絶縁膜を介して導体層を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Supplementary Note 12) In a method for manufacturing a semiconductor device having a transistor structure in which a channel region, a source region, and a drain region are formed orthogonal to a main surface of a substrate,
Forming a first insulating film on the semiconductor substrate;
Removing a part of the first insulating film;
Forming a second insulating film on a side of the first insulating film;
Forming a first conductivity type first epitaxial layer on a semiconductor substrate;
Forming a second epitaxial layer of a second conductivity type having a lattice constant different from that of the first epitaxial layer on the first epitaxial layer;
Forming a third epitaxial layer of a first conductivity type having a lattice constant different from that of the second epitaxial layer on the second epitaxial layer;
Removing the first insulating film;
Forming a conductor layer on the side of the second epitaxial layer via the second insulating film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
10 縦型トランジスタ
11 SOI
11a BOX
12、14 SiGe層
13 Si層
15 ゲート絶縁膜
16、18 側壁絶縁膜
17 ゲート層
10
11a BOX
12, 14
Claims (5)
半導体基板上に形成された、第1の導電型の第1のエピタキシャル層と、
前記第1のエピタキシャル層上に形成され、前記第1のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第2の導電型の第2のエピタキシャル層と、
前記第2のエピタキシャル層上に形成され、前記第2のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第1の導電型の第3のエピタキシャル層と、
前記第2のエピタキシャル層の側方に絶縁膜を介して形成された導体層と、
を備えたトランジスタ構造を有することを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device having a transistor structure in which a channel region, a source region, and a drain region are formed orthogonal to the main surface of the substrate,
A first epitaxial layer of a first conductivity type formed on a semiconductor substrate;
A second conductivity type second epitaxial layer formed on the first epitaxial layer and having a lattice constant different from that of the first epitaxial layer;
A third epitaxial layer of a first conductivity type formed on the second epitaxial layer and having a lattice constant different from that of the second epitaxial layer;
A conductor layer formed on the side of the second epitaxial layer via an insulating film;
A semiconductor device having a transistor structure comprising:
前記第4のエピタキシャル層上に形成され、前記第4のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する第1の導電型の第5のエピタキシャル層と、
をさらに備えたトランジスタ構造を有することを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 A fourth epitaxial layer of a second conductivity type formed on the third epitaxial layer and having a lattice constant different from that of the third epitaxial layer;
A fifth epitaxial layer of a first conductivity type formed on the fourth epitaxial layer and having a lattice constant different from that of the fourth epitaxial layer;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a transistor structure further comprising:
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an intermediate epitaxial layer that electrically insulates between the semiconductor substrate and the first epitaxial layer.
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