JP2007201370A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007201370A JP2007201370A JP2006021037A JP2006021037A JP2007201370A JP 2007201370 A JP2007201370 A JP 2007201370A JP 2006021037 A JP2006021037 A JP 2006021037A JP 2006021037 A JP2006021037 A JP 2006021037A JP 2007201370 A JP2007201370 A JP 2007201370A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- semiconductor device
- channel mosfet
- stress
- stress control
- 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
Links
Images
Landscapes
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に100nm以下のゲート長を有する半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a gate length of 100 nm or less and a manufacturing method thereof.
半導体装置の微細化が進み、65nmノードプロセスや45nmノードプロセスの開発が急務になっている。素子の微細化に伴い、MOSFETのチャネル領域にかかる応力により、チャネル領域の電子とホールの移動度が大きく影響を受けることがわかってきた。これを利用して、高い応力を膜中に有するシリコン窒化膜(SiN)によりMOSFETを被覆して、MOSFETに適当な応力を印加することにより、ドライブ電流を向上する技術が研究されている。例えば、特許文献1には、pチャネル型MOSFETに圧縮応力を有するSiNを用い、nチャネル型MOSFETに引張応力を有するSiNを用いて、ドライブ電流を増加することが記載されている。
With the progress of miniaturization of semiconductor devices, development of 65 nm node processes and 45 nm node processes has become an urgent task. It has been found that the mobility of electrons and holes in the channel region is greatly affected by the stress applied to the channel region of the MOSFET with the miniaturization of the element. Utilizing this, a technique for improving the drive current by coating a MOSFET with a silicon nitride film (SiN) having a high stress in the film and applying an appropriate stress to the MOSFET has been studied. For example,
図15は、特許文献1に記載された従来の半導体装置の断面図である。シリコン基板1の上に、素子分離2で分離されたpチャネル型MOSFET10およびnチャネル型MOSFET20が形成されている。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor device described in
pチャネル型MOSFET10は、シリコン基板1にnウェル11、p型ソース・ドレイン領域12、13、ゲート絶縁膜14、ゲート電極15、サイドウォール16が形成され、ゲート電極15およびp型ソース・ドレイン領域13の表面にはシリサイド層17が形成されている。その上面は、主としてSiNからなり、圧縮応力を有する応力制御絶縁膜19により被覆されている。
The p-
一方、nチャネル型MOSFET20は、シリコン基板1にpウェル21、n型ソース・ドレイン領域22、23、ゲート絶縁膜24、ゲート電極25、サイドウォール26が形成され、ゲート電極25およびn型ソース・ドレイン領域23の表面にはシリサイド層27が形成されている。その上面は、主としてSiNからなり、引張応力を有する応力制御絶縁膜29により被覆されている。
On the other hand, the n-
特許文献1には、pチャネル型MOSFET10のドライブ電流は、圧縮応力によって増加し、引張応力によって減少することが記載されている。一方、nチャネル型MOSFET20のドライブ電流は、引張応力によって増加し、圧縮応力によって減少することが記載されている。
非特許文献1には、ポリシリコンゲートの高さとSiN膜の厚さに対して、ゲート長45nmのNMOSFETのチャネル領域表面における応力が変化することが開示されている。図16は、非特許文献1に記載された従来のNMOSFET30の構造である。シリコン基板1上に、図示しないゲート絶縁膜、ポリシリコンゲート31およびサイドウォール32が形成され、全体にSiNキャップ層33が設けられている。
図17は、NMOSFET30について、チャネル領域表面における応力を調べた結果を示したグラフである。チャネル領域表面における引張応力(Tensil Strain)は、ポリシリコンゲート31の高さが高くなるほど、また、SiNキャップ層33の厚さが厚くなるほど、大きくなる傾向があることが示されている。一方、圧縮応力(Compressive Strain)は、SiNキャップ層33の厚さが厚くなるほど大きくなる傾向があるが、ポリシリコンゲート31の高さに対しては、引張応力ほどには顕著な変化が見られないことが示されている。
FIG. 17 is a graph showing the result of examining the stress on the surface of the channel region for the
図18は、NMOSFET30について、圧縮応力を有するSiNキャップ層33の厚さに対するIDSAT改善率を示したグラフである。SiNキャップ層33の厚さが厚くなるほど電流駆動能力IDSATが改善するが、80nm以上では飽和していることが示されている。つまり、圧縮応力が高くなるとNMOSFET30のIDSATがある程度改善する傾向があることがわかる。
100nm以下のゲート長においては、MOSFETに対して最適な応力を加えることで、チャネル領域の移動度を向上し、ドライブ電流を増加させることができると考えられる。上述の方法によれば、膜応力を有するSiN膜にてMOSFETを被覆することによって、MOSFETに応力を印加しようとしている。さらにドライブ電流を向上するためには、SiN膜の膜応力をさらに上げる必要がある。しかし、上述した従来技術では、ドライブ電流の増加には限界がある。以下に、その理由を述べる。 At a gate length of 100 nm or less, it is considered that by applying an optimal stress to the MOSFET, the mobility of the channel region can be improved and the drive current can be increased. According to the above-described method, the stress is applied to the MOSFET by covering the MOSFET with the SiN film having the film stress. In order to further improve the drive current, it is necessary to further increase the film stress of the SiN film. However, the above-described conventional technique has a limit in increasing the drive current. The reason is described below.
非特許文献1によれば、図18に示されているように、SiNキャップ層33の厚さがある程度以上になるとIDSAT改善率(IDSAT Improvement)が飽和しており、SiNキャップ層33の厚さを厚くするだけではドライブ電流の向上には限界があることが示唆されている。また、同文献によれば、図17に示されているように、ポリシリコンゲート31の高さが高くなるほど引張応力が大きくなっている。このときドライブ電流が向上するかどうかは示されていないが、ポリシリコンゲート31の高さを高くすることでドライブ電流が向上できる可能性はある。しかし、ゲート長が65nm、45nmまたはそれ以下と微細になっていくと、寸法精度良く加工するためには、ポリシリコンゲート31の高さを低くしていかざるを得ない。加工精度とアスペクト比はトレードオフの関係にあり、ゲート長が微細になればなるほどトレードオフが強くなるからである。したがって、ゲート長が微細になるほど、SiNキャップ層33によるドライブ電流向上効果は小さくなる。
According to
また、特許文献1では、応力制御膜19、29は化学気相成長法(CVD法)あるいはスパッタ法により形成されている。SiN膜の膜応力をさらに強くするには、成膜温度を上げることが考えられる。しかし、微細なLSIでは、熱に弱い浅い接合やシリサイド電極が必須である。したがって、SiN膜の成膜温度を上げるとしても、400〜500℃以下に抑えなければならず、得られる膜応力には限界がある。
In
本発明は、半導体基板上にゲート電極とサイドウォールとを形成し、ゲート電極の上面およびサイドウォールの上面の一部を被覆するようにダミーゲートパターンを形成し、ダミーゲートパターンとサイドウォールの表面を被覆する応力制御絶縁膜を形成したところに特徴がある。応力制御絶縁膜は、大きな膜応力が得られるSiN膜とすると良い。ダミーゲートパターンをゲート電極およびサイドウォール上に設けたことにより、ゲート電極のアスペクト比を擬似的に高くできる。ダミーゲートパターンは、両側のサイドウォールの上にエッジが位置するように形成するため、ゲート電極ほどの加工精度は要らない。したがって、ダミーゲートパターンを用いて擬似的にゲート電極の高さを高くすることは、ゲート電極そのものの高さを高くすることに比べると容易である。 In the present invention, a gate electrode and a sidewall are formed on a semiconductor substrate, a dummy gate pattern is formed so as to cover the upper surface of the gate electrode and a part of the upper surface of the sidewall, and the surface of the dummy gate pattern and the sidewall This is characterized by the formation of a stress-controlling insulating film that covers the film. The stress control insulating film is preferably a SiN film that can obtain a large film stress. By providing the dummy gate pattern on the gate electrode and the sidewall, the aspect ratio of the gate electrode can be increased in a pseudo manner. Since the dummy gate pattern is formed so that the edges are positioned on the sidewalls on both sides, the processing accuracy is not as high as that of the gate electrode. Therefore, it is easier to artificially increase the height of the gate electrode using the dummy gate pattern than to increase the height of the gate electrode itself.
本発明によれば、従来に比べ、チャネル領域にかかる応力を強めることが容易にできるため、ドライブ電流の更なる向上が可能である。ダミーゲートパターンを形成したことにより、応力制御絶縁膜の応力がダミーゲートパターンの上からかかることによって、ゲート電極を高くした場合と同様に応力を強めることができるからである。 According to the present invention, it is possible to easily increase the stress applied to the channel region as compared with the conventional case, so that the drive current can be further improved. This is because by forming the dummy gate pattern, the stress of the stress control insulating film is applied from above the dummy gate pattern, so that the stress can be increased as in the case where the gate electrode is raised.
以下、ゲート電極上にダミーゲートパターンを形成することにより、擬似的にゲート電極のアスペクト比を高めてチャネル領域にかかる応力を強め、ドライブ電流を向上する本発明の半導体装置の一実施例を、図面を用いて説明する。 Hereinafter, by forming a dummy gate pattern on the gate electrode, the stress on the channel region is increased by artificially increasing the aspect ratio of the gate electrode, and an embodiment of the semiconductor device of the present invention that improves the drive current, This will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1の半導体装置の断面図である。シリコン基板1の上に、素子分離2で分離されたpチャネル型MOSFET40およびnチャネル型MOSFET50が形成されている。
1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. A p-
pチャネル型MOSFET40には、nウェル11、p型ソース・ドレイン領域4、ゲート絶縁膜14、ゲート電極15、サイドウォール16が形成されており、ゲート電極15およびp型ソース・ドレイン領域4の表面にはシリサイド層17が形成されている。以降、簡単のため、ゲート電極15およびシリサイド層17を含んでゲート電極15という。
The p-
nチャネル型MOSFET50には、pウェル21、n型ソース・ドレイン領域5、ゲート絶縁膜24、ゲート電極25、サイドウォール26が形成され、ゲート電極25およびn型ソース・ドレイン領域5の表面にはシリサイド層27が形成されている。以降、簡単のため、ゲート電極25およびシリサイド層27を含んでゲート電極25という。
A p-
pチャネル型MOSFET40には、ゲート電極15の上面およびサイドウォール16の上面の一部を被覆するように、ダミーゲートパターン6が形成されている。一方、nチャネル型MOSFET50には、ゲート電極25の上面およびサイドウォール26の上面の一部を被覆するように、ダミーゲートパターン7が形成されている。ダミーゲートパターン6、7の材料には、シリコン酸化膜やSiN膜などの絶縁膜や、ポリシリコンなどを使用できる。ダミーゲートパターン6、7は膜応力を有している必要はない。全体が引張応力を有する応力制御絶縁膜8で被覆され、それぞれのMOSFETのチャネル領域に応力が印加される。応力制御絶縁膜8にはSiN膜が有効である。応力制御絶縁膜8は、特許文献1のようにCVD法やスパッタ法により形成でき、制御のし易さなどから、プラズマCVD法を用いると良い。さらに全体が層間絶縁膜3にて被覆され、通常のLSIと同様に半導体装置が形成される。
In the p-
各部の寸法を例示すると、ゲート電極15のゲート長は10〜150nm、ゲート電極15の高さは50〜200nm、サイドウォール16、26の幅は40〜100nm、ダミーゲートパターン6、7の幅は20〜200nm、ダミーゲートパターン6、7の高さは20nm〜100nm、応力制御絶縁膜8の厚さは20〜100nmである。ゲート電極の擬似的なアスペクト比は、サイドウォール16、26およびゲート電極15の幅に対するゲート電極15およびダミーゲートパターン6の高さとなり、0.5〜2.0である。なお、数値は一例であり、これらに限られない。
For example, the
ここで、pチャネル型MOSFET40およびnチャネル型MOSFET50に対する応力の影響を説明する。図2は、ドライブ電流が改善する応力方向を説明するための斜視図である。左がpチャネル型MOSFET40、右がnチャネル型MOSFET50である。両方とも、ゲート幅方向(X方向)に対して伸ばす方向の応力(引張応力)がかかり、ゲート電極の高さ方向(Z方向)に対して下向きの応力(圧縮応力)がかかるとき、ドライブ電流が増加する。一方、ゲート長方向(Y方向)については、pチャネル型MOSFET40の場合は伸ばす方向の応力(圧縮応力)がかかるときにドライブ電流が増加し、nチャネル型MOSFET50の場合は逆の縮める方向の応力(圧縮応力)がかかるときにドライブ電流が増加する。
Here, the influence of stress on the p-
nチャネル型MOSFET50に対しては、引張応力を有する応力制御絶縁膜を形成することで、すべての方向でドライブ電流が増加する効果が得られる。一方、pチャネル型MOSFET40に対しては、ゲート幅方向(X方向)およびゲート電極の高さ方向(Z方向)とゲート長方向(Y方向)とで効果が相殺されるため、nチャネル型MOSFET50ほどドライブ電流の増加は見込めない。ゲート長方向(Y方向)での応力の影響が他の方向よりも大きいため、ドライブ電流増加効果を最大限得ようとすれば、圧縮応力を有する応力制御絶縁膜を形成した方が良い。
For the n-
図1の構造では、引張応力を有する応力制御絶縁膜8を形成した例を示している。pチャネル型MOSFET40のドライブ電流が若干犠牲になるが、nチャネル型MOSFET50のドライブ電流を向上し、応力制御絶縁膜8を単一とすることでコストを抑えている。
The structure of FIG. 1 shows an example in which a stress
実施例1によれば、ダミーゲートパターンを設け、擬似的にゲート電極の高さを高くしたことにより、ドライブ電流を向上させることができる。ゲート電極のゲート長が10〜150nmのときに、特に効果がある。また、当該ゲート長とゲート電極およびダミーゲートパターンの高さの合計との比(アスペクト比)を2〜15としたときに、特に効果がある。 According to the first embodiment, the drive current can be improved by providing the dummy gate pattern and artificially increasing the height of the gate electrode. This is particularly effective when the gate length of the gate electrode is 10 to 150 nm. Further, when the ratio (aspect ratio) between the gate length and the total height of the gate electrode and the dummy gate pattern is set to 2 to 15, this is particularly effective.
ここで、ダミーゲートパターンを高くすれば、その分ゲート電極の高さを低くしても、応力が小さくなることはなくドライブ電流を維持できるという、更なる効果を得ることも可能である。つまり、ドライブ電流を低下させることなく、ゲート電極の高さを低くできるということである。ゲート電極の高さを低くできれば、高度な加工装置を開発することなく、さらに微細なゲート長を実現できる。したがって、MOSFETの微細化を促進し、さらに高性能なデバイスを実現することが可能となるのである。つまり、本発明の技術思想を用いることによって、応力を最大に向上してドライブ電流を得るというデバイス設計と、応力を損なうことなくゲート電極の更なる微細化によりMOSFETの性能を向上するというデバイス設計が可能となり、デバイス設計自由度の向上にも大きく貢献する。 Here, if the dummy gate pattern is made higher, even if the height of the gate electrode is lowered by that amount, it is possible to obtain a further effect that the drive current can be maintained without reducing the stress. That is, the height of the gate electrode can be reduced without reducing the drive current. If the height of the gate electrode can be reduced, a finer gate length can be realized without developing an advanced processing apparatus. Therefore, miniaturization of the MOSFET can be promoted, and a higher performance device can be realized. In other words, by using the technical idea of the present invention, device design that maximizes stress and obtains drive current and device design that improves MOSFET performance by further miniaturizing the gate electrode without damaging the stress This will greatly contribute to the improvement of the degree of freedom in device design.
次に、上述した実施例1の半導体装置の製造方法を、図面を用いて説明する。まず、図3に示すように、シリコン基板1の上に、素子分離2、pチャネル型MOSFET40のnウェル11、p型ソース・ドレイン領域4、ゲート絶縁膜14、ゲート電極15、サイドウォール16およびシリサイド層17と、nチャネル型MOSFET50のpウェル21、n型ソース・ドレイン領域5、ゲート絶縁膜24、ゲート電極25、サイドウォール26およびシリサイド層17を形成する。これらは、通常の方法を用いて形成することができる。
Next, the manufacturing method of the semiconductor device of Example 1 mentioned above is demonstrated using drawing. First, as shown in FIG. 3, on a
次に、図4に示すように、全体にダミーゲート形成膜34を形成する。ダミーゲート形成膜34には、シリコン酸化膜、SiN膜、SiON膜などの種々の絶縁膜や、ポリシリコンなどを使用できる。ダミーゲート形成膜34は、膜応力を有している必要はない。ダミーゲート形成膜34は、ドライエッチングを用いてダミーゲートパターン6、7に加工するため、下地のサイドウォール16、26がエッチングされると不都合が生じる場合は、下地のサイドウォール16、26とのエッチング選択比が取れる材料を選ぶと良い。
Next, as shown in FIG. 4, a dummy
次に、図5に示すように、ゲート電極15、25およびサイドウォール16、26の上に、フォトレジストでダミーゲートレジスト35、36を形成する。ダミーゲートレジスト35、36は目合わせ露光により形成し、サイドウォール16、26の中央付近にエッジがくるように設計すれば良い。
Next, as shown in FIG. 5, dummy gate resists 35 and 36 are formed on the
次に、図6に示すように、ダミーゲートレジスト35、36をマスクとして、ダミーゲート形成膜34をドライエッチングを用いて加工し、ダミーゲートパターン6、7を形成する。ダミーゲートパターン6、7は、ゲート電極15、25の上面およびダミーゲートパターン6、7の上面の一部を被覆するように形成される。ダミーゲートパターン6、7の中心とゲート電極15、25の中心が合っていることが理想だが、多少の目ずれは許容でき、ダミーゲートパターンがゲート電極を覆っていれば良い。
Next, as shown in FIG. 6, using the dummy gate resists 35 and 36 as a mask, the dummy
次に、図7に示すように、応力制御絶縁膜8を形成する。成膜温度が400〜500℃を超えないようにするため、プラズマCVD法やスパッタ法を用いると良い。カバレッジの点でプラズマCVD法が優れている。応力の制御は、公知の技術と同様、圧力やガス流量を制御して行う。
Next, as shown in FIG. 7, a stress
その後、層間絶縁膜3を形成する(図1参照)。その後、通常のLSIと同様に半導体装置が形成される。
Thereafter, an
実施例2は、pチャネル型MOSFET60に圧縮応力を印加し、nチャネル型MOSFET70に引張応力を印加する一実施例である。図8は、本発明の実施例2の半導体装置の断面図である。pチャネル型MOSFET60には、nウェル11、p型ソース・ドレイン領域4、ゲート絶縁膜14、ゲート電極15、サイドウォール16およびシリサイド層17が形成されており、nチャネル型MOSFET70には、pウェル21、n型ソース・ドレイン領域5、ゲート絶縁膜24、ゲート電極25、サイドウォール26およびシリサイド層27が形成されているところまでは、実施例1と同様である。
The second embodiment is an embodiment in which compressive stress is applied to the p-
pチャネル型MOSFET60には、ゲート電極15の上面およびサイドウォール16の上面の一部を被覆するように、同じ形状を有する引張応力制御絶縁膜41および絶縁膜42が形成されており、ダミーゲートパターン6として機能する。ここで、ダミーゲートパターン6となる引張応力制御絶縁膜41は、pチャネル型MOSFET60全体を被覆しないため、これによる引張応力はほとんど影響を与えない。絶縁膜42は必須ではないが、絶縁膜42を設けることによって、pチャネル型MOSFET60のゲート電極15の擬似的な高さをより高くできる効果がある。また、絶縁膜42は、後述するように、圧縮応力制御絶縁膜43をnチャネル型MOSFET70上から除去する際のエッチングストッパーとしても利用できる。そして、p型ソース・ドレイン領域4、サイドウォール16およびダミーゲートパターン6を被覆するように、圧縮応力制御絶縁膜43が形成されている。したがって、pチャネル型MOSFET60には圧縮応力が印加される。
In the p-
一方、nチャネル型MOSFET70には、n型ソース・ドレイン領域5、ゲート電極25およびサイドウォール26を被覆するように、引張応力制御絶縁膜41および絶縁膜42が形成されている。圧縮応力制御絶縁膜43は形成されていない。そして、全体が層間絶縁膜3にて被覆され、通常のLSIと同様に半導体装置が形成される。したがって、nチャネル型MOSFET70には引張応力が印加される。
On the other hand, in the n-
この実施例2では、nチャネル型MOSFET70についてはゲート電極25の高さを擬似的に高くしていないが、引張応力制御絶縁膜41をダミーゲートパターン6に利用することによって、pチャネル型MOSFET60へ印加される圧縮応力を強めつつ、nチャネル型MOSFET70に対して引張応力を印加する構造を、少ないプロセスで形成した実用的な構造を示したものである。もちろん、nチャネル型MOSFET70についてもゲート電極25の高さを擬似的に高くすることが可能である。そのときは、実施例1のようなダミーゲート6、7を設けた後、pチャネル型MOSFET60には圧縮応力制御絶縁膜43を形成し、nチャネル型MOSFET70には引張応力制御絶縁膜41を形成するといった方法が考えられる。
In the second embodiment, the height of the
次に、上述した実施例2の半導体装置の製造方法を、図面を用いて説明する。図9の構造までは実施例1と同様である。次に、図10に示すように、全体に引張応力制御絶縁膜41および絶縁膜42を形成する。引張応力制御絶縁膜41は、nチャネル型MOSFET70に引張応力を印加するものであり、実施例1と同様に、SiN膜を用いると良い。絶縁膜42は、低温成長シリコン酸化膜などを用いると良い。後の工程で、圧縮応力制御絶縁膜43をnチャネル型MOSFET70上から除去する際にエッチングストッパーとなるよう、圧縮応力制御膜63に対してエッチング選択比が取れる材料を選択すると良い。
Next, the manufacturing method of the semiconductor device of Example 2 mentioned above is demonstrated using drawing. The structure up to FIG. 9 is the same as that of the first embodiment. Next, as shown in FIG. 10, a tensile stress
次に、図11に示すように、フォトレジストで、pチャネル型MOSFET60のゲート電極15およびサイドウォール16の一部の上およびnチャネル型MOSFET70を被覆するパターニングレジスト45を形成する。パターニングレジスト45の平面レイアウトを図12に示す。図11の断面図は、図12のA−A断面に対応する。図12の左側には複数のpチャネル型MOSFET60が形成され、右側には複数のnチャネル型MOSFET70が形成されている。図12には、複数のゲート電極15、25と、p型ソース・ドレイン領域4およびn型ソース・ドレイン領域5を図示している。サイドウォール16、26は省略している。パターニングレジスト45は、nチャネル型MOSFET70全体を被覆し、pチャネル型MOSFET60のゲート電極15および図示しないサイドウォール16の一部を被覆するように形成する。pチャネル型MOSFET60の左側(ゲート電極15のゲート幅方向の延長上)にもパターニングレジスト45を設けておくと良い。何故なら、ゲート幅方向に引張応力を印加することで、ドライブ電流が向上するため、ここに引張応力制御絶縁膜41を残すと良いからである。
Next, as shown in FIG. 11, a patterning resist 45 that covers the
次に、パターニングレジスト45をマスクとして、絶縁膜42および引張応力制御絶縁膜41をドライエッチングする。次に、図13に示すように、全体に圧縮応力制御絶縁膜43を形成する。圧縮応力制御絶縁膜43は、公知の技術と同様、圧力やガス流量を制御して形成することができる。
Next, the insulating
次に、図14に示すように、フォトレジストで、pチャネル型MOSFET60を被覆するパターニングレジスト46を形成する。その後、パターニングレジスト46をマスクとして、圧縮応力制御絶縁膜43をドライエッチングする。このとき、絶縁膜42が圧縮応力制御絶縁膜43をエッチング除去する際のエッチングストッパーとして機能し、nチャネル型MOSFET70上の引張応力制御絶縁膜41は、エッチングダメージを受けない。その後、層間絶縁膜3を形成し(図8参照)、その後、通常のLSIと同様に半導体装置が形成される。
Next, as shown in FIG. 14, a patterning resist 46 that covers the p-
実施例2によれば、実施例1に比べてnチャネル型MOSFET70のドライブ電流は若干落ちるものの、pチャネル型MOSFET60のドライブ電流を向上できる。
According to the second embodiment, although the drive current of the n-
実施例2では、nチャネル型MOSFET70にはダミーゲートパターンを設けず、引張応力制御絶縁膜41にて引張応力を印加するようにし、pチャネル型MOSFET60には引張応力制御絶縁膜41を利用したダミーゲートパターン6を設けて、圧縮応力制御絶縁膜43の圧縮応力印加効果を高めた例を示した。これにより、パターニング工程はダミーゲートパターン6のパターニング工程および圧縮応力制御絶縁膜43のパターニング工程の2回で済み、製造コストを抑制できる。また、逆に、pチャネル型MOSFET60にダミーゲートパターンを設けず、圧縮応力制御絶縁膜43にて圧縮応力を印加するようにし、nチャネル型MOSFET70に圧縮応力制御絶縁膜43を利用したダミーゲートパターンを設けるようにしても良い。
In the second embodiment, the n-
さらに、実施例1と同様、pチャネル型MOSFET60およびnチャネル型MOSFET70の両方にダミーゲートパターンを設け、pチャネル型MOSFET60に圧縮応力制御絶縁膜43を、nチャネル型MOSFET70に引張応力制御絶縁膜41を形成するようにしても良い。この場合、パターニング工程はダミーゲートパターンのパターニング工程、圧縮応力制御絶縁膜43のパターニング工程および引張応力制御絶縁膜41のパターニング工程の3回必要となり、製造コストは上がる。
Further, similarly to the first embodiment, dummy gate patterns are provided in both the p-
以上説明したように、本発明によれば、ゲート電極の上面およびサイドウォールの上面の一部を被覆するようにダミーゲートパターンを形成することによって、応力制御絶縁膜によりチャネル領域に印加される応力を強め、ドライブ電流を向上することができる。なお、上述した実施例は一例であり、本発明の趣旨を逸脱することなく、種々の変形が可能である。 As described above, according to the present invention, the stress applied to the channel region by the stress control insulating film is formed by forming the dummy gate pattern so as to cover a part of the upper surface of the gate electrode and the upper surface of the sidewall. The drive current can be improved. The above-described embodiment is merely an example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
チャネル領域に印加される応力によって、キャリアの移動度が変わる半導体装置に適用できる。 The present invention can be applied to a semiconductor device in which carrier mobility changes depending on stress applied to a channel region.
1 シリコン基板
6、7 ダミーゲートパターン
8 応力制御絶縁膜
15、25 ゲート電極
16、26 サイドウォール
40 pチャネル型MOSFET
50 nチャネル型MOSFET
DESCRIPTION OF
50 n-channel MOSFET
Claims (14)
前記ゲート電極の側面に形成されたサイドウォールと、
前記ゲート電極の上面および前記サイドウォールの上面の一部を被覆するように形成されたダミーゲートパターンと、
前記ダミーゲートパターンおよび前記サイドウォールの表面を被覆する応力制御絶縁膜とを含むことを特徴とする半導体装置。 A gate electrode formed on a semiconductor substrate;
A sidewall formed on a side surface of the gate electrode;
A dummy gate pattern formed so as to cover a part of the upper surface of the gate electrode and the upper surface of the sidewall;
A semiconductor device comprising: the dummy gate pattern; and a stress control insulating film that covers a surface of the sidewall.
前記ゲート電極のゲート長は、10〜150nmであることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The gate length of the gate electrode is 10 to 150 nm.
前記ゲート電極のゲート長と、前記ゲート電極および前記ダミーゲートパターンの高さの合計との比(アスペクト比)は、2〜15であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1 or 2,
A ratio of the gate length of the gate electrode to the total height of the gate electrode and the dummy gate pattern (aspect ratio) is 2 to 15.
前記応力制御絶縁膜は窒化シリコン(SiN)膜であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the stress control insulating film is a silicon nitride (SiN) film.
前記半導体装置は、pチャネル型MOSFETおよびnチャネル型MOSFETの少なくとも一方であることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1,
The semiconductor device is at least one of a p-channel MOSFET and an n-channel MOSFET.
前記pチャネル型MOSFETおよび前記nチャネル型MOSFETを有し、
前記pチャネル型MOSFETおよび前記nチャネル型MOSFETが引張応力を有する前記応力制御絶縁膜により被覆されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 5,
The p-channel MOSFET and the n-channel MOSFET,
The semiconductor device, wherein the p-channel MOSFET and the n-channel MOSFET are covered with the stress control insulating film having a tensile stress.
前記pチャネル型MOSFETおよび前記nチャネル型MOSFETを有し、
前記pチャネル型MOSFETが圧縮応力を有する前記応力制御絶縁膜により被覆され、
前記nチャネル型MOSFETが引張応力を有する前記応力制御絶縁膜により被覆されていることを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 5,
The p-channel MOSFET and the n-channel MOSFET,
The p-channel MOSFET is covered with the stress control insulating film having compressive stress;
The semiconductor device, wherein the n-channel MOSFET is covered with the stress control insulating film having a tensile stress.
前記ダミーゲートパターンを有しないMOSFETをさらに含むことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 5,
A semiconductor device further comprising a MOSFET not having the dummy gate pattern.
前記MOSFETが、引張応力を有する前記応力制御絶縁膜により被覆されたnチャネル型MOSFETことを特徴とする半導体装置。 The semiconductor device according to claim 8,
A semiconductor device, wherein the MOSFET is an n-channel MOSFET covered with the stress control insulating film having a tensile stress.
前記ゲート電極の側面にサイドウォールを形成する工程と、
全面に絶縁膜を形成し、前記ゲート電極の上面および前記サイドウォールの上面の一部を被覆するダミーゲートパターンに加工する工程と、
前記ダミーゲートパターンおよび前記サイドウォールの表面を被覆する第1の応力制御絶縁膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a gate electrode on a semiconductor substrate via a gate insulating film;
Forming a sidewall on a side surface of the gate electrode;
Forming an insulating film over the entire surface, and processing into a dummy gate pattern that covers a part of the upper surface of the gate electrode and the upper surface of the sidewall;
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first stress control insulating film covering a surface of the dummy gate pattern and the sidewall.
前記第1の応力制御絶縁膜は、窒化シリコン(SiN)膜をプラズマCVD法により形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 10,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first stress control insulating film is a silicon nitride (SiN) film formed by a plasma CVD method.
前記半導体装置は、pチャネル型MOSFETおよびnチャネル型MOSFETの少なくとも一方であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 10,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is at least one of a p-channel MOSFET and an n-channel MOSFET.
前記pチャネル型MOSFETおよびnチャネル型MOSFET上に引張応力を有する第2の応力制御絶縁膜を形成する工程と、
前記pチャネル型MOSFETに前記ダミーゲートパターンを形成する工程と、
前記pチャネル型MOSFETおよびnチャネル型MOSFET上に圧縮応力を有する前記第1の応力制御絶縁膜を形成する工程と、
前記nチャネル型MOSFET上の前記第1の応力制御絶縁膜を除去する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 12,
Forming a second stress control insulating film having a tensile stress on the p-channel MOSFET and the n-channel MOSFET;
Forming the dummy gate pattern in the p-channel MOSFET;
Forming the first stress control insulating film having compressive stress on the p-channel MOSFET and the n-channel MOSFET;
And a step of removing the first stress control insulating film on the n-channel MOSFET.
前記第2の応力制御絶縁膜の上に、前記第1の応力制御絶縁膜に対してエッチングレートの異なる絶縁膜を有し、
前記第1の応力制御絶縁膜を除去する工程は、前記絶縁膜をストッパーとして前記第1の応力制御絶縁膜をエッチングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 13,
An insulating film having an etching rate different from that of the first stress control insulating film is provided on the second stress control insulating film,
The step of removing the first stress control insulating film comprises etching the first stress control insulating film using the insulating film as a stopper.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006021037A JP2007201370A (en) | 2006-01-30 | 2006-01-30 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006021037A JP2007201370A (en) | 2006-01-30 | 2006-01-30 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007201370A true JP2007201370A (en) | 2007-08-09 |
Family
ID=38455612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006021037A Pending JP2007201370A (en) | 2006-01-30 | 2006-01-30 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007201370A (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5605854A (en) * | 1996-02-20 | 1997-02-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Integrated Ti-W polycide for deep submicron processing |
JPH11111974A (en) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Matsushita Electron Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
JP2000269458A (en) * | 1999-03-17 | 2000-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and its manufacture |
JP2003273240A (en) * | 2002-03-19 | 2003-09-26 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2005057301A (en) * | 2000-12-08 | 2005-03-03 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device and method of manufacturing same |
JP2005251939A (en) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Canon Inc | Semiconductor device, manufacturing method thereof and transistor |
JP2006024784A (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and cmos integrated circuit device |
-
2006
- 2006-01-30 JP JP2006021037A patent/JP2007201370A/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5605854A (en) * | 1996-02-20 | 1997-02-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Integrated Ti-W polycide for deep submicron processing |
JPH11111974A (en) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Matsushita Electron Corp | Semiconductor device and manufacture thereof |
JP2000269458A (en) * | 1999-03-17 | 2000-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and its manufacture |
JP2005057301A (en) * | 2000-12-08 | 2005-03-03 | Renesas Technology Corp | Semiconductor device and method of manufacturing same |
JP2003273240A (en) * | 2002-03-19 | 2003-09-26 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2005251939A (en) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Canon Inc | Semiconductor device, manufacturing method thereof and transistor |
JP2006024784A (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device and cmos integrated circuit device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5134760B2 (en) | Manufacturing method of recess channel array transistor using mask layer having high etching selectivity with silicon substrate | |
US8692316B2 (en) | Isolation structures for FinFET semiconductor devices | |
KR101393917B1 (en) | A cmos device and method of forming the same | |
CN101226941B (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2006024784A (en) | Semiconductor device and cmos integrated circuit device | |
US20050156199A1 (en) | Method of forming a CMOS device | |
US9379240B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2008028357A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
US20070132031A1 (en) | Semiconductor device having stressors and method for forming | |
US9263321B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2007258330A (en) | Semiconductor device, and its manufacturing method | |
US10483395B2 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
JP2008130963A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
US20210057551A1 (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
JP2008041835A (en) | Semiconductor device, and manufacturing method thereof | |
JP2007059912A (en) | Ic stress control system | |
JP2007201370A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US7956390B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US10503069B1 (en) | Method of fabricating patterned structure | |
US7521302B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US8252650B1 (en) | Method for fabricating CMOS transistor | |
JP2008103682A (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
JP2007142104A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
KR100537186B1 (en) | Method for forming transistor in semiconductor device | |
TW201304055A (en) | Semiconductor device and method of making the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20070705 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081212 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20100426 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111129 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120321 |