JP2008160037A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、応力膜を用いたひずみシリコン技術を適用した半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device to which a strained silicon technique using a stress film is applied.
従来の半導体装置として、nチャネル型MISFET(Metal-Insulator-Semiconductor Field-Effect Transistor)のソース・ドレイン領域上に形成されたシリコン窒化膜からなる第1種内部応力膜と、pチャネル型MISFETのソース・ドレイン領域上に形成されたTEOS(Tetraethoxysilane)膜からなる第2種内部応力膜とを備えた半導体装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional semiconductor device, a first type internal stress film made of a silicon nitride film formed on a source / drain region of an n-channel MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor Field-Effect Transistor), and a source of a p-channel MISFET A semiconductor device including a second type internal stress film made of a TEOS (Tetraethoxysilane) film formed on a drain region is known (see, for example, Patent Document 1).
この半導体装置によれば、第1種内部応力膜により、nチャネル型MISFETのチャネル領域において電子の移動方向に引張応力が生じて電子の移動度が高められ、また、第2種内部応力膜により、pチャネル型MISFETのチャネル領域において正孔の移動方向に圧縮応力が生じて正孔の移動度が高められる。 According to this semiconductor device, the first type internal stress film generates a tensile stress in the direction of electron movement in the channel region of the n-channel type MISFET, thereby increasing the electron mobility. In the channel region of the p-channel type MISFET, compressive stress is generated in the hole movement direction, and the hole mobility is increased.
しかし、この半導体装置によると、nチャネル型MISFETのソース・ドレイン領域と、pチャネル型MISFETのソース・ドレイン領域において、応力膜を作り分けることが必須となるため、製造工程が複雑化するという問題がある。 However, according to this semiconductor device, it is indispensable to create a stress film separately in the source / drain region of the n-channel type MISFET and the source / drain region of the p-channel type MISFET, which complicates the manufacturing process. There is.
また、従来の半導体装置として、半導体基板に形成された素子分離領域の間に設けられる素子領域と、素子領域に形成されるゲート電極、ソース領域、およびドレイン領域と、ゲート電極を被覆するため素子領域および素子分離領域の上に形成される絶縁膜と、素子領域におけるソース領域およびドレイン領域と各々導通するため絶縁膜を貫通して設けられるコンタクトホール電極と、素子領域内で、ゲート電極に対してコンタクトホール電極の位置とほぼ対称な位置に絶縁膜を貫通して設けられるダミーコンタクトとを備えた半導体装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。 Further, as a conventional semiconductor device, an element region provided between element isolation regions formed in a semiconductor substrate, a gate electrode, a source region, a drain region formed in the element region, and an element for covering the gate electrode An insulating film formed on the region and the element isolation region, a contact hole electrode provided through the insulating film to be electrically connected to the source region and the drain region in the element region, and the gate electrode in the element region. A semiconductor device is known that includes a dummy contact that is provided through an insulating film at a position that is substantially symmetric to the position of the contact hole electrode (see, for example, Patent Document 2).
この半導体装置によれば、素子領域内で、ゲート電極に対してコンタクトホール電極の位置とほぼ対称な位置に、絶縁膜を貫通した状態でダミーコンタクトが設けられることから、ゲート電極を中心とした周辺に絶縁膜を貫通するコンタクトホールがほぼ均等に配置されるようになり、絶縁膜からチャネルへかかる応力の均一化によって素子の特性を安定させることができる。 According to this semiconductor device, since the dummy contact is provided through the insulating film at a position substantially symmetrical to the position of the contact hole electrode with respect to the gate electrode in the element region, the gate electrode is the center. Contact holes penetrating the insulating film are arranged almost uniformly around the periphery, and the characteristics of the element can be stabilized by equalizing the stress applied from the insulating film to the channel.
しかし、この半導体装置によると、ダミーコンタクトの形成が応力の均一化を目的としているため、ときには、チャネル領域における電荷移動度を向上させる方向の応力まで減らしてしまうおそれがある。
本発明の目的は、比較的簡単な製造工程により製造することができ、また、電荷移動度を向上させる方向の応力を低減しない、応力膜を用いた半導体装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor device using a stress film that can be manufactured by a relatively simple manufacturing process and that does not reduce stress in the direction of improving charge mobility.
本発明の一態様は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成され、素子分離領域によって分離されたMISFETと、前記半導体基板上に形成され、前記MISFETのチャネル領域に応力を加えて、前記チャネル領域における電荷移動度を変化させる応力膜と、前記応力の前記電荷移動度を向上させる方向の成分を維持したまま、前記応力の前記電荷移動度を低下させる方向の成分を緩和する応力緩和構造と、を具備することを特徴とする半導体装置を提供する。 One embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate, a MISFET formed over the semiconductor substrate and separated by an element isolation region, and a channel region of the MISFET formed on the semiconductor substrate by applying stress to the channel. A stress film that changes the charge mobility in the region, and a stress relaxation structure that relaxes the component of the stress in the direction of decreasing the charge mobility while maintaining the component of the stress in the direction of improving the charge mobility. A semiconductor device is provided.
本発明によれば、比較的簡単な製造工程により製造することができ、また、電荷移動度を向上させる方向の応力を低減しない、応力膜を用いた半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device using a stress film that can be manufactured by a relatively simple manufacturing process and that does not reduce stress in the direction of improving the charge mobility.
〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の基板表面を示す上面図である。また、図2は、図1の鎖線A−A'における切断面を図中の矢印の方向に見た断面図、図3は、図1の鎖線B−B'における切断面を図中の矢印の方向に見た断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a top view showing the substrate surface of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of the cut surface taken along the chain line AA ′ in FIG. 1 as viewed in the direction of the arrow in FIG. 1, and FIG. 3 shows the cut surface along the chain line BB ′ in FIG. It is sectional drawing seen in this direction.
この半導体装置1は、半導体基板10のp型MISFET領域2に形成されたn型ウェル11、ソース・ドレイン領域13、およびゲート構造12と、p型MISFET領域2を周辺の素子領域から電気的に分離する素子分離領域15と、ソース・ドレイン領域13、ゲート構造12、および素子分離領域15を覆う圧縮応力膜18と、ソース・ドレイン領域13上に形成されたソース・ドレインコンタクト16と、素子分離領域15上に形成されたダミーコンタクト17と、を有して概略構成される。
This
半導体基板10は、{100}面を主面とするシリコン基板等を用いることができる。なお、{100}面は、(100)面、および(100)面と等価な面を表す。また、半導体基板10がn型半導体基板である場合は、n型ウェル11は無くてもよい。
As the semiconductor substrate 10, a silicon substrate having a {100} plane as a main surface can be used. The {100} plane represents the (100) plane and a plane equivalent to the (100) plane. Further, when the semiconductor substrate 10 is an n-type semiconductor substrate, the n-
ゲート構造12は、図示しないが、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ゲート側壁等から構成される。 Although not shown, the gate structure 12 includes a gate electrode, a gate insulating film, a gate sidewall, and the like.
ソース・ドレイン領域13は、例えば、半導体基板10内のn型ウェル11の表面からB、BF2等のp型不純物イオンを注入することにより形成される。
The source /
ソース・ドレイン領域13の間には、チャネル領域14がある。本実施の形態においては、チャネル方向は、半導体基板10の<110>軸方向に平行である。なお、<110>軸方向は、[110]軸方向、および[110]軸方向と等価な軸方向を表す。
There is a channel region 14 between the source /
素子分離領域15は、絶縁性を有し、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)からなる。
The
ソース・ドレインコンタクト16は、層間絶縁膜19上にある配線(図示せず)等とソース・ドレイン領域13を導通するものであり、例えば、W等の金属を用いることができる。
The source /
ダミーコンタクト17は、素子分離領域15上に形成されており、部材間を導通するコンタクトとしての機能は有していない。ダミーコンタクト17は、ソース・ドレインコンタクト16と同じ材料を用いて、ソース・ドレインコンタクト16と同じ工程で同時に形成することができる。
The
圧縮応力膜18は、例えば、プラズマCVD装置を用いて形成した窒化シリコン膜からなる。プラズマCVD装置の運転条件により、窒化シリコン膜をチャネル領域14に半導体基板10に平行な方向の圧縮応力を与えるような膜質に形成することができる。例えば、プラズマCVD装置のRF(Radio Frequency)電力等を適宜設定することで、窒化シリコン膜の組成SixNy(0<x<1、y=1−x)を設定し、チャネル領域14に圧縮応力を与えるような膜質に形成する。また、コンタクト形成時のエッチングストップ膜として用いることができる。 The compressive stress film 18 is made of, for example, a silicon nitride film formed using a plasma CVD apparatus. Depending on the operating conditions of the plasma CVD apparatus, the silicon nitride film can be formed in such a film quality that gives compressive stress in a direction parallel to the semiconductor substrate 10 to the channel region 14. For example, the composition Si x N y (0 <x <1, y = 1−x) of the silicon nitride film is set by appropriately setting the RF (Radio Frequency) power of the plasma CVD apparatus and the like in the channel region 14. The film is formed so as to give compressive stress. It can also be used as an etching stop film during contact formation.
本実施の形態のように、p型MISFET領域2におけるチャネル方向が、半導体基板10の<110>軸方向に平行である場合は、チャネル方向に平行な方向の応力がチャネル領域14を内側に圧縮する方向に加わると、電荷移動度が向上する。一方、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14を外側に引っ張る方向に加わると、電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
When the channel direction in the p-
本実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるp型MISFET領域2におけるチャネル領域14に、圧縮応力膜18により応力を加えるため、チャネル領域14を内側に圧縮する応力が主に働き、チャネル方向に平行な方向の電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、チャネル方向に垂直な方向の電荷移動度は低下する。
In the present embodiment, stress is applied to the channel region 14 in the p-
ダミーコンタクト17は、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13、またはチャネル領域14とチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に、応力の発生源である圧縮応力膜18を貫いて形成されるため、チャネル方向に垂直な方向の応力を緩和する。
The
図1中の応力ベクトルF1、およびF21は、それぞれ圧縮応力膜18により発生するチャネル方向に平行な応力、およびチャネル方向に垂直な応力を表す。また、応力ベクトルF20は、ダミーコンタクト17が形成されない場合に発生するチャネル方向に垂直な応力を表す。
Stress vectors F 1 and F 21 in FIG. 1 represent stress parallel to the channel direction generated by the compressive stress film 18 and stress perpendicular to the channel direction, respectively. Further, the stress vector F 20 represents a vertical stress in the channel direction that occurs when a
ダミーコンタクト17はチャネル方向に垂直な方向の応力を緩和するため、応力ベクトルF21の大きさは、応力ベクトルF20よりも小さくなっている。なお、応力ベクトルF1は、ダミーコンタクト17が形成されない場合に発生するチャネル方向に平行な応力と、ほとんど大きさが変わらない。
Since the
なお、ダミーコンタクト17は、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13、またはチャネル領域14とチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に形成されるものであれば、図1、および図2において示す位置や数に限られない。
If the
(第1の実施の形態の効果)
この第1の実施の形態によれば、圧縮応力膜18によりp型MISFET領域2におけるチャネル領域14に加わる、チャネル方向に垂直な方向の応力をダミーコンタクト17により緩和し、チャネル方向に垂直な方向の電荷移動度の低下を緩和することができる。それにより、チャネル方向に平行な方向の電荷移動度の向上の効果を効率的に得ることができる。
(Effects of the first embodiment)
According to the first embodiment, the stress in the direction perpendicular to the channel direction applied to the channel region 14 in the p-
また、第1の実施の形態においては、チャネル領域14のチャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるp型MISFET領域2に、圧縮応力を加える応力膜を適用する場合について説明したが、実際はこれに限られず、応力膜による応力の方向がチャネル領域14における電荷移動度を低下させる方向である領域にダミーコンタクト17を形成する構成であればよい。
In the first embodiment, a case where a stress film that applies compressive stress is applied to the p-
具体的には、例えば、チャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるp型MISFET領域2におけるチャネル領域14に、引張応力を加える応力膜を適用する場合は、主にチャネル領域14を外側に引っ張る応力が働き、チャネル方向に垂直な方向の電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、チャネル方向に平行な方向の電荷移動度は低下するため、ダミーコンタクト17を、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13およびチャネル領域14とチャネル方向と平行な方向に隣接する領域付近に形成し、チャネル方向に平行な方向の応力を緩和する。
Specifically, for example, when a stress film that applies tensile stress is applied to the channel region 14 in the p-
なお、本実施の形態においては、p型MISFET領域におけるチャネル領域のチャネル方向が半導体基板の<110>軸方向に平行である場合について説明したが、チャネル方向が半導体基板の<100>軸方向に平行であるp型MISFET領域におけるチャネル領域の場合は、チャネル方向に平行な方向の応力、および垂直な方向の応力がチャネル領域を内側に圧縮する方向に加わると、電荷移動度が向上する。 In the present embodiment, the channel direction of the channel region in the p-type MISFET region is described as being parallel to the <110> axis direction of the semiconductor substrate. However, the channel direction is in the <100> axis direction of the semiconductor substrate. In the case of a channel region in a parallel p-type MISFET region, charge mobility improves when stress in a direction parallel to the channel direction and stress in a direction perpendicular to the channel direction are applied in the direction compressing the channel region inward.
また、チャネル方向が半導体基板の<110>軸方向に平行であるn型MISFET領域におけるチャネル領域、および<100>軸方向に平行であるn型MISFET領域におけるチャネル領域の場合は、チャネル方向に平行な方向の応力、および垂直な方向の応力がチャネル領域を外側に引っ張る方向に加わると、電荷移動度が向上する。 In the case of a channel region in an n-type MISFET region whose channel direction is parallel to the <110> axis direction of the semiconductor substrate and a channel region in an n-type MISFET region which is parallel to the <100> axis direction, the channel direction is parallel to the channel direction. When the stress in the normal direction and the stress in the vertical direction are applied in the direction of pulling the channel region outward, the charge mobility is improved.
〔第2の実施の形態〕
本発明の第2の実施の形態は、半導体装置がp型MISFET領域とn型MISFET領域を有する点において第1の実施の形態と異なる。p型MISFET領域およびn型MISFET領域におけるチャネル領域のチャネル方向は<100>軸方向に平行であり、チャネル領域は、引張応力膜により外側に引っ張られる応力を受けている。なお、第1の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that the semiconductor device has a p-type MISFET region and an n-type MISFET region. The channel direction of the channel region in the p-type MISFET region and the n-type MISFET region is parallel to the <100> axis direction, and the channel region receives a stress that is pulled outward by the tensile stress film. Note that the description of the same points as in the first embodiment will be omitted.
図4は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の基板表面を示す上面図である。また、図5は、図4の鎖線A−A'における切断面を図中の矢印の方向に見た断面図である。 FIG. 4 is a top view showing the substrate surface of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of the cut surface taken along the chain line AA ′ in FIG. 4 as viewed in the direction of the arrow in the figure.
この半導体装置1は、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3を有する。p型MISFET領域2とn型MISFET領域3は、素子分離領域15により電気的に分離されている。また、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3において、引張応力膜21が半導体基板10の表面を覆っている。
The
p型MISFET領域2には、n型ウェル11、ソース・ドレイン領域13a、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13a上にはソース・ドレインコンタクト16a、ソース・ドレイン領域13a周辺の素子分離領域15上にはダミーコンタクト17が形成される。
In the p-
n型MISFET領域3には、p型ウェル20、ソース・ドレイン領域13b、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13b上にはソース・ドレインコンタクト16bが形成される。
In the n-
半導体基板10は、例えば、シリコン基板を用いることができる。なお、半導体基板10がn型半導体基板である場合は、n型ウェル11は無くてもよく、p型半導体基板である場合は、p型ウェル20は無くてもよい。 For example, a silicon substrate can be used as the semiconductor substrate 10. When the semiconductor substrate 10 is an n-type semiconductor substrate, the n-type well 11 may not be provided. When the semiconductor substrate 10 is a p-type semiconductor substrate, the p-type well 20 may not be provided.
ゲート構造12は、図示しないが、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ゲート側壁等から構成される。図4、および図5においては、ゲート構造12は、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3において共通に用いられるものとして示されているが、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3においてそれぞれ独立に形成される構成であってもよい。
Although not shown, the gate structure 12 includes a gate electrode, a gate insulating film, a gate sidewall, and the like. 4 and 5, the gate structure 12 is shown as commonly used in the p-
ソース・ドレイン領域13aは、例えば、半導体基板10内のn型ウェル11の表面からB、BF2等のp型不純物イオンを注入することにより形成される。
The source /
ソース・ドレイン領域13bは、例えば、半導体基板10内のp型ウェル20の表面からAs、P等のn型不純物イオンを注入することにより形成される。
The source /
ソース・ドレイン領域13a、13bの間には、それぞれチャネル領域14a、14bがある。本実施の形態においては、チャネル領域14a、14bのチャネル方向は、半導体基板10の<100>軸方向に平行である。なお、<100>軸方向は、[100]軸方向、および[100]軸方向と等価な軸方向を表す。
Between the source /
素子分離領域15は、例えばSTI(Shallow Trench Isolation)からなる。
The
ソース・ドレインコンタクト16a、16bは、層間絶縁膜19上にある配線等とソース・ドレイン領域13a、13bを導通するものであり、例えば、W等の金属を用いることができる。
The source /
ダミーコンタクト17は、絶縁材料からなる素子分離領域15上に形成されており、部材間を導通するコンタクトとしての機能は有していない。ダミーコンタクト17は、ソース・ドレインコンタクト16a、16bと同じ材料を用いて、ソース・ドレインコンタクト16a、16bと同じ工程で同時に形成することができる。
The
引張応力膜21は、例えば、プラズマCVD装置を用いて形成した窒化シリコン膜からなる。プラズマCVD装置の運転条件により、窒化シリコン膜をチャネル領域14a、14bに半導体基板10に平行な方向の引張応力を与えるような膜質に形成することができる。例えば、プラズマCVD装置のRF電力等を適宜設定することで、窒化シリコン膜の組成SixNy(0<x<1、y=1−x)を設定し、チャネル領域14a、14bに引張応力を与えるような膜質に形成する。また、コンタクト形成時のエッチングストップ膜として用いることができる。 The tensile stress film 21 is made of, for example, a silicon nitride film formed using a plasma CVD apparatus. Depending on the operating conditions of the plasma CVD apparatus, the silicon nitride film can be formed in such a film quality that gives tensile stress in the direction parallel to the semiconductor substrate 10 to the channel regions 14a and 14b. For example, the composition Si x N y (0 <x <1, y = 1−x) of the silicon nitride film is set by appropriately setting the RF power of the plasma CVD apparatus, and the tensile stress is applied to the channel regions 14a and 14b. It is formed into a film quality that gives It can also be used as an etching stop film during contact formation.
本実施の形態においては、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向が、半導体基板10の<100>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力、および、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14aを内側に圧縮する方向に加わると、チャネル領域14aにおける電荷の移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
In the present embodiment, since the channel direction of the channel region 14a in the p-
一方、n型MISFET領域3におけるチャネル領域14bのチャネル方向は、半導体基板10の<100>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力、および、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14bを外側に引っ張る方向に加わると、チャネル領域14bにおける電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
On the other hand, the channel direction of the channel region 14b in the n-
本実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<100>軸方向に平行であるp型MISFET領域2、およびn型MISFET領域3におけるチャネル領域14a、14bに、引張応力膜21により応力を加えるため、チャネル領域14a、14bを外側に引っ張る応力が主に働く。そのため、n型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおける電荷移動度は低下する。
In the present embodiment, stress is applied to the channel regions 14 a and 14 b in the p-
ダミーコンタクト17は、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13a、またはチャネル領域14aと隣接する領域付近に、引張応力膜21を貫いて形成されるため、チャネル領域14aに加わる応力を緩和する。
The
図4中の応力ベクトルF11、およびF21は、それぞれp型MISFET領域2において引張応力膜21により発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。また、応力ベクトルF10、およびF20は、それぞれダミーコンタクト17が形成されない場合に発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。
Stress vectors F 11 and F 21 in FIG. 4 represent stress parallel to the channel direction of the channel region 14a generated by the tensile stress film 21 in the p-
応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれn型MISFET領域3において引張応力膜21により発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。
The stress vectors F 3 and F 4 represent a stress parallel to the channel direction of the channel region 14b generated by the tensile stress film 21 in the n-
ダミーコンタクト17は、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向に平行、および垂直な方向の応力を緩和するため、応力ベクトルF11、およびF21の大きさは、それぞれ応力ベクトルF10、およびF20よりも小さくなっている。なお、応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれダミーコンタクト17が形成されない場合にn型MISFET領域3において発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力と、ほとんど大きさが変わらない。
Since the
なお、ダミーコンタクト17は、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13aまたはチャネル領域14aと隣接する領域付近に形成されるものであれば、図4において示す位置や数に限られない。例えば、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13aおよびチャネル領域14aとチャネル方向と垂直な方向に隣接する領域付近にのみ形成されるものであってもよい。
The
(第2の実施の形態の効果)
この第2の実施の形態によれば、引張応力膜21によりp型MISFET領域2におけるチャネル領域14aに加わる引張応力をダミーコンタクト17により緩和し、電荷移動度の低下を緩和することができる。それにより、n型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度の向上の効果を効率的に得ることができる。
(Effect of the second embodiment)
According to the second embodiment, the tensile stress applied to the channel region 14a in the p-
また、第2の実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<100>軸方向に平行であるp型MISFET領域2のチャネル領域14a、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14bに、引張応力を加える応力膜を適用する場合について説明したが、圧縮応力を加える応力膜を適用する構成であってもよい。この場合は、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおける電荷の移動度が向上し、n型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度が低下するため、n型MISFET領域3のチャネル領域14b周辺にダミーコンタクト17を形成し、電荷移動度の低下を緩和する。
In the second embodiment, the channel region 14a of the p-
〔第3の実施の形態〕
本発明の第3の実施の形態は、p型MISFET領域およびn型MISFET領域におけるチャネル領域のチャネル方向が<110>軸方向に平行である点において、第2の実施の形態と異なる。なお、第2の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
[Third Embodiment]
The third embodiment of the present invention is different from the second embodiment in that the channel directions of the channel regions in the p-type MISFET region and the n-type MISFET region are parallel to the <110> axis direction. Note that the description of the same points as in the second embodiment will be omitted.
図6は、本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の基板表面を示す上面図である。 FIG. 6 is a top view showing the substrate surface of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
この半導体装置1は、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3を有する。p型MISFET領域2とn型MISFET領域3は、素子分離領域15により電気的に分離されている。また、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3において、引張応力膜21が半導体基板10の表面を覆っている。なお、半導体装置1の鎖線A−A'における切断面を図中の矢印の方向に見た断面図は、図5に示す第2の実施の形態に係る半導体装置1の断面図と同様である。
The
p型MISFET領域2には、n型ウェル11、ソース・ドレイン領域13a、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13a上にはソース・ドレインコンタクト16a、ソース・ドレイン領域13a周辺の素子分離領域15上にはダミーコンタクト17が形成される。
In the p-
n型MISFET領域3には、p型ウェル20、ソース・ドレイン領域13b、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13b上にはソース・ドレインコンタクト16bが形成される。
In the n-
ソース・ドレイン領域13a、13bの間には、それぞれチャネル領域14a、14bがある。本実施の形態においては、チャネル領域14a、14bのチャネル方向は、半導体基板10の<110>軸方向に平行である。
Between the source /
本実施の形態においては、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向が、半導体基板10の<110>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力がチャネル領域14を内側に圧縮する方向に加わると、電荷の移動度が向上する。一方、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14を外側に引っ張る方向に加わると、電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
In the present embodiment, since the channel direction of the channel region 14a in the p-
一方、n型MISFET領域3におけるチャネル領域14bのチャネル方向は、半導体基板10の<110>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力、および、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14bを外側に引っ張る方向に加わると、チャネル領域14bにおける電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
On the other hand, the channel direction of the channel region 14b in the n-
本実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるp型MISFET領域2、およびn型MISFET領域3におけるチャネル領域14a、14bに、引張応力膜21により応力を加えるため、チャネル領域14a、14bを外側に引っ張る応力が主に働く。そのため、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に垂直な方向の電荷移動度、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に平行な方向の電荷移動度は低下する。
In the present embodiment, stress is applied to the channel regions 14 a and 14 b in the p-
ダミーコンタクト17は、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13aとチャネル方向に平行な方向に隣接する領域付近に、応力の発生源である引張応力膜21を貫いて形成されるため、チャネル方向に平行な方向の応力を緩和する。
Since the
図6中の応力ベクトルF11、およびF2は、それぞれp型MISFET領域2において引張応力膜21により発生するチャネル方向に平行な応力、およびチャネル方向に垂直な応力を表す。また、応力ベクトルF10は、ダミーコンタクト17が形成されない場合に発生するチャネル方向に平行な応力を表す。
Stress vectors F 11 and F 2 in FIG. 6 represent stress parallel to the channel direction and stress perpendicular to the channel direction generated by the tensile stress film 21 in the p-
応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれn型MISFET領域3において引張応力膜21により発生するチャネル方向に平行な応力、およびチャネル方向に垂直な応力を表す。
The stress vectors F 3 and F 4 represent stress parallel to the channel direction and stress perpendicular to the channel direction generated by the tensile stress film 21 in the n-
ダミーコンタクト17は、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向に平行な方向の応力を緩和するため、応力ベクトルF11の大きさは、応力ベクトルF10よりも小さくなっている。なお、応力ベクトルF2は、ダミーコンタクト17が形成されない場合にp型MISFET領域2において発生するチャネル領域14aのチャネル方向に垂直な応力と、ほとんど大きさが変わらない。また、応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれダミーコンタクト17が形成されない場合にn型MISFET領域3において発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力と、ほとんど大きさが変わらない。
The
なお、ダミーコンタクト17は、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13aとチャネル方向に平行な方向に隣接する領域付近に形成されるものであれば、図6において示す位置や数に限られない。
The
(第3の実施の形態の効果)
この第3の実施の形態によれば、引張応力膜21によりp型MISFET領域2のチャネル領域14aに加わる、チャネル方向に平行な方向の応力をダミーコンタクト17により緩和し、チャネル方向に平行な方向の電荷移動度の低下を緩和することができる。それにより、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に垂直な方向の電荷移動度、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度の向上の効果を効率的に得ることができる。
(Effect of the third embodiment)
According to the third embodiment, the stress in the direction parallel to the channel direction applied to the channel region 14a of the p-
〔第4の実施の形態〕
本発明の第4の実施の形態は、p型MISFET領域およびn型MISFET領域におけるチャネル領域のチャネル方向が<110>軸方向に平行であり、p型MISFET領域に圧縮応力膜、n型MISFET領域に引張応力膜が形成される点において、第2の実施の形態と異なる。なお、第2の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment of the present invention, the channel direction of the channel region in the p-type MISFET region and the n-type MISFET region is parallel to the <110> axis direction, the compressive stress film, and the n-type MISFET region in the p-type MISFET region. The second embodiment is different from the second embodiment in that a tensile stress film is formed. Note that the description of the same points as in the second embodiment will be omitted.
図7は、本発明の第4の実施の形態に係る半導体装置の基板表面を示す上面図である。また、図8は、図7の鎖線A−A'における切断面を図中の矢印の方向に見た断面図である。 FIG. 7 is a top view showing a substrate surface of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view of the cut surface taken along the chain line AA ′ in FIG. 7 as viewed in the direction of the arrow in the drawing.
この半導体装置1は、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3を有する。p型MISFET領域2とn型MISFET領域3は、素子分離領域15により電気的に分離されて、p型MISFET領域2における半導体基板10の表面は圧縮応力膜18、n型MISFET領域3における半導体基板10の表面は引張応力膜21に覆われている。
The
p型MISFET領域2には、n型ウェル11、ソース・ドレイン領域13a、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13a上にはソース・ドレインコンタクト16a、ソース・ドレイン領域13a周辺の素子分離領域15上にはダミーコンタクト17が形成される。
In the p-
n型MISFET領域3には、p型ウェル20、ソース・ドレイン領域13b、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13b上にはソース・ドレインコンタクト16bが形成される。
In the n-
ソース・ドレイン領域13a、13bの間には、それぞれチャネル領域14a、14bがある。本実施の形態においては、チャネル領域14a、14bのチャネル方向は、半導体基板10の<110>軸方向に平行である。
Between the source /
本実施の形態においては、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向が、半導体基板10の<110>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力がチャネル領域14aを内側に圧縮する方向に加わると、電荷の移動度が向上する。一方、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14aを外側に引っ張る方向に加わると、電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
In the present embodiment, since the channel direction of the channel region 14a in the p-
一方、n型MISFET領域3におけるチャネル領域14bのチャネル方向は、半導体基板10の<110>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力、および、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14bを外側に引っ張る方向に加わると、チャネル領域14bにおける電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
On the other hand, the channel direction of the channel region 14b in the n-
本実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるp型MISFET領域2のチャネル領域14aに、圧縮応力膜18により応力を加えるため、チャネル領域14aを内側に圧縮する応力が主に働く。また、チャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるn型MISFET領域3のチャネル領域14bに、引張応力膜21により応力を加えるため、チャネル領域14bを外側に引っ張る応力が主に働く。
In the present embodiment, since the compressive stress film 18 applies stress to the channel region 14a of the p-
そのため、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に平行な方向の電荷移動度、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に垂直な方向の電荷移動度は低下する。
Therefore, the charge mobility in the direction parallel to the channel direction in the channel region 14a of the p-
ダミーコンタクト17は、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13a、またはチャネル領域14aとチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に、応力の発生源である引張応力膜21を貫いて形成されるため、チャネル方向に垂直な方向の応力を緩和する。
The
図7中の応力ベクトルF1、およびF21は、それぞれp型MISFET領域2において圧縮応力膜18により発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。また、応力ベクトルF20は、ダミーコンタクト17が形成されない場合に発生するチャネル方向に垂直な応力を表す。
Stress vectors F 1 and F 21 in FIG. 7 represent a stress parallel to the channel direction of the channel region 14a generated by the compressive stress film 18 in the p-
応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれn型MISFET領域3において引張応力膜21により発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。
The stress vectors F 3 and F 4 represent a stress parallel to the channel direction of the channel region 14b generated by the tensile stress film 21 in the n-
ダミーコンタクト17は、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向に垂直な方向の応力を緩和するため、応力ベクトルF21の大きさは、応力ベクトルF20よりも小さくなっている。なお、応力ベクトルF1は、ダミーコンタクト17が形成されない場合にp型MISFET領域2において発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力と、ほとんど大きさが変わらない。また、応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれダミーコンタクト17が形成されない場合にn型MISFET領域3において発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力と、ほとんど大きさが変わらない。
The
なお、ダミーコンタクト17は、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13a、またはチャネル領域14aとチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に形成されるものであれば、図7において示す位置や数に限られない。
If the
(第4の実施の形態の効果)
この第4の実施の形態によれば、圧縮応力膜18によりp型MISFET領域2のチャネル領域14aに加わる、チャネル方向に垂直な方向の応力をダミーコンタクト17により緩和し、チャネル方向に垂直な方向の電荷移動度の低下を緩和することができる。それにより、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に平行な方向の電荷移動度、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度の向上の効果を効率的に得ることができる。
(Effect of the fourth embodiment)
According to the fourth embodiment, the stress in the direction perpendicular to the channel direction applied to the channel region 14a of the p-
〔第5の実施の形態〕
本発明の第5の実施の形態は、ダミーコンタクトの代わりに応力膜除去部が形成される点において第1の実施の形態と異なる。なお、材料や他の部分の構成等、第1の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
[Fifth Embodiment]
The fifth embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that a stress film removing portion is formed instead of a dummy contact. Note that the description of the same points as in the first embodiment, such as the material and the configuration of other parts, is omitted.
図9は、本発明の第5の実施の形態に係る半導体装置1の基板表面を示す上面図である。また、図10は、図9の鎖線A−A'における切断面を図中の矢印の方向に見た断面図、図11は、図9の鎖線B−B'における切断面を図中の矢印の方向に見た断面図である。
FIG. 9 is a top view showing the substrate surface of the
この半導体装置1は、半導体基板10のp型MISFET領域2に形成されたn型ウェル11、ソース・ドレイン領域13、およびゲート構造12と、p型MISFET領域2を周辺の素子領域から電気的に分離する素子分離領域15と、ソース・ドレイン領域13、ゲート構造12、および素子分離領域15を覆う、応力膜除去部22を有する圧縮応力膜18と、ソース・ドレイン領域13上に形成されたソース・ドレインコンタクト16と、を有して概略構成される。
This
ソース・ドレイン領域13の間には、チャネル領域14がある。本実施の形態においては、チャネル方向は、半導体基板10の<110>軸方向に平行である。
There is a channel region 14 between the source /
本実施の形態のように、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14のチャネル方向が、半導体基板10の<110>軸方向に平行である場合は、チャネル方向に平行な方向の応力がチャネル領域14を内側に圧縮する方向に加わると、電荷移動度が向上する。一方、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14を外側に引っ張る方向に加わると、電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
As in the present embodiment, when the channel direction of the channel region 14 in the p-
本実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるp型MISFET領域2のチャネル領域14に、圧縮応力膜18により応力を加えるため、チャネル領域14を内側に圧縮する応力が主に働き、チャネル方向に平行な方向の電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、チャネル方向に垂直な方向の電荷移動度は低下する。
In the present embodiment, the stress is applied to the channel region 14 of the p-
応力膜除去部22は、リソグラフィ法等を用いて圧縮応力膜18に形成された空孔であり、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13、またはチャネル領域14とチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に形成される。応力膜除去部22においては、応力の発生源である圧縮応力膜18が除去されているため、チャネル方向に垂直な方向の応力が緩和される。
The stress
図9中の応力ベクトルF1、およびF21は、それぞれ圧縮応力膜18により発生するチャネル方向に平行な応力、およびチャネル方向に垂直な応力を表す。また、応力ベクトルF20は、応力膜除去部22が形成されない場合に発生するチャネル方向に垂直な応力を表す。
The stress vectors F 1 and F 21 in FIG. 9 represent the stress parallel to the channel direction generated by the compressive stress film 18 and the stress perpendicular to the channel direction, respectively. Further, the stress vector F 20 represents a vertical stress in the channel direction that occurs when stress
応力膜除去部22はチャネル方向に垂直な方向の応力を緩和するため、応力ベクトルF21の大きさは、応力ベクトルF20よりも小さくなっている。なお、応力ベクトルF1は、応力膜除去部22が形成されない場合に発生するチャネル方向に平行な応力と、ほとんど大きさが変わらない。
Since the stress
なお、応力膜除去部22は、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13またはチャネル領域14とチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に形成されるものであれば、図9、図10、および図11において示す位置や数に限られない。
If the stress
(第5の実施の形態の効果)
この第5の実施の形態によれば、圧縮応力膜18によりp型MISFET領域2のチャネル領域14に加わる、チャネル方向に垂直な方向の応力を応力膜除去部22により緩和し、チャネル方向に垂直な方向の電荷移動度の低下を緩和することができる。それにより、チャネル方向に平行な方向の電荷移動度の向上の効果を効率的に得ることができる。
(Effect of 5th Embodiment)
According to the fifth embodiment, the stress in the direction perpendicular to the channel direction applied to the channel region 14 of the p-
また、第5の実施の形態においては、チャネル領域14のチャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるp型MISFET領域2に、圧縮応力を加える応力膜を適用する場合について説明したが、実際はこれに限られず、応力膜による応力の方向がチャネル領域14における電荷移動度を低下させる方向である領域に応力膜除去部22を形成する構成であればよい。
In the fifth embodiment, a case where a stress film that applies compressive stress is applied to the p-
具体的には、例えば、チャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるp型MISFET領域2におけるチャネル領域14に、引張応力を加える応力膜を適用する場合は、主にチャネル領域14を外側に引っ張る応力が働き、チャネル方向に垂直な方向の電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、チャネル方向に平行な方向の電荷移動度は低下するため、応力膜除去部22を、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13およびチャネル領域14とチャネル方向と平行な方向に隣接する領域付近に形成し、チャネル方向に平行な方向の応力を緩和する。
Specifically, for example, when a stress film that applies tensile stress is applied to the channel region 14 in the p-
〔第6の実施の形態〕
本発明の第6の実施の形態は、半導体装置がp型MISFET領域とn型MISFET領域を有する点において第5の実施の形態と異なる。p型MISFET領域およびn型MISFET領域におけるチャネル領域のチャネル方向は<100>軸方向に平行であり、チャネル領域は、引張応力膜により外側に引っ張られる応力を受けている。なお、第5の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
[Sixth Embodiment]
The sixth embodiment of the present invention is different from the fifth embodiment in that the semiconductor device has a p-type MISFET region and an n-type MISFET region. The channel direction of the channel region in the p-type MISFET region and the n-type MISFET region is parallel to the <100> axis direction, and the channel region receives a stress that is pulled outward by the tensile stress film. Note that a description of the same points as in the fifth embodiment will be omitted.
図12は、本発明の第6の実施の形態に係る半導体装置の基板表面を示す上面図である。また、図13は、図12の鎖線A−A'における切断面を図中の矢印の方向に見た断面図である。 FIG. 12 is a top view showing a substrate surface of a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 13 is a cross-sectional view of the cut surface taken along the chain line AA ′ in FIG. 12 as viewed in the direction of the arrows in the figure.
この半導体装置1は、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3を有する。p型MISFET領域2とn型MISFET領域3は、素子分離領域15により電気的に分離されいる。また、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3において、引張応力膜21が半導体基板10の表面を覆っている。
The
p型MISFET領域2には、n型ウェル11、ソース・ドレイン領域13a、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13a上にはソース・ドレインコンタクト16a、ソース・ドレイン領域13a周辺の素子分離領域15上には応力膜除去部22が形成される。
In the p-
n型MISFET領域3には、p型ウェル20、ソース・ドレイン領域13b、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13b上にはソース・ドレインコンタクト16bが形成される。
In the n-
ソース・ドレイン領域13a、13bの間には、それぞれチャネル領域14a、14bがある。本実施の形態においては、チャネル領域14a、14bのチャネル方向は、半導体基板10の<100>軸方向に平行である。
Between the source /
本実施の形態においては、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向が、半導体基板10の<100>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力、および、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14aを内側に圧縮する方向に加わると、チャネル領域14aにおける電荷の移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
In the present embodiment, since the channel direction of the channel region 14a in the p-
一方、n型MISFET領域3におけるチャネル領域14bのチャネル方向は、半導体基板10の<100>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力、および、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14bを外側に引っ張る方向に加わると、チャネル領域14bにおける電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
On the other hand, the channel direction of the channel region 14b in the n-
本実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<100>軸方向に平行であるp型MISFET領域2、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14a、14bに、引張応力膜21により応力を加えるため、チャネル領域14a、14bを外側に引っ張る応力が主に働く。そのため、n型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおける電荷移動度は低下する。
In the present embodiment, stress is applied to the p-
応力膜除去部22は、リソグラフィ法等を用いて引張応力膜21に形成された空孔であり、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13a、またはチャネル領域14aと隣接する領域付近に形成される。応力膜除去部22においては、応力の発生源である引張応力膜21が除去されているため、チャネル領域14aに加えられる引張応力が緩和される。
The stress
図12中の応力ベクトルF11、およびF21は、それぞれp型MISFET領域2において引張応力膜21により発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。また、応力ベクトルF10、およびF20は、それぞれ応力膜除去部22が形成されない場合に発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力、およびチャネル方向に垂直な応力を表す。
Stress vectors F 11 and F 21 in FIG. 12 represent a stress parallel to the channel direction of the channel region 14a generated by the tensile stress film 21 in the p-
応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれn型MISFET領域3において引張応力膜21により発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。
The stress vectors F 3 and F 4 represent a stress parallel to the channel direction of the channel region 14b generated by the tensile stress film 21 in the n-
応力膜除去部22は、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向に平行、および垂直な方向の応力を緩和するため、応力ベクトルF11、およびF21の大きさは、それぞれ応力ベクトルF10、およびF20よりも小さくなっている。なお、応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれ応力膜除去部22が形成されない場合にn型MISFET領域3において発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力と、ほとんど大きさが変わらない。
Since the stress
なお、応力膜除去部22は、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13aまたはチャネル領域14aと隣接する領域付近に形成されるものであれば、図12、および図13において示す位置や数に限られない。例えば、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13aおよびチャネル領域14aとチャネル方向と垂直な方向に隣接する領域付近にのみ形成されるものであってもよい。
If the stress
(第6の実施の形態の効果)
この第6の実施の形態によれば、引張応力膜21によりp型MISFET領域2のチャネル領域14aに加わる引張応力を応力膜除去部22により緩和し、電荷移動度の低下を緩和することができる。それにより、n型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度の向上の効果を効率的に得ることができる。
(Effect of 6th Embodiment)
According to the sixth embodiment, the tensile stress applied to the channel region 14a of the p-
また、第6の実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<100>軸方向に平行であるp型MISFET領域2、およびn型MISFET領域3に、引張応力を加える応力膜を適用する場合について説明したが、圧縮応力を加える応力膜を適用する構成であってもよい。この場合は、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおける電荷の移動度が向上し、n型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度が低下するため、n型MISFET領域3のチャネル領域14b周辺に応力膜除去部22を形成し、電荷移動度の低下を緩和する。
In the sixth embodiment, a stress film that applies tensile stress is applied to the p-
〔第7の実施の形態〕
本発明の第7の実施の形態は、p型MISFET領域およびn型MISFET領域におけるチャネル領域のチャネル方向が<110>軸方向に平行である点において、第6の実施の形態と異なる。なお、第6の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
[Seventh Embodiment]
The seventh embodiment of the present invention is different from the sixth embodiment in that the channel directions of the channel regions in the p-type MISFET region and the n-type MISFET region are parallel to the <110> axis direction. Note that a description of the same points as in the sixth embodiment will be omitted.
図14は、本発明の第7の実施の形態に係る半導体装置の基板表面を示す上面図である。 FIG. 14 is a top view showing the substrate surface of the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention.
この半導体装置1は、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3を有する。p型MISFET領域2とn型MISFET領域3は、素子分離領域15により電気的に分離されている。また、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3において、引張応力膜21が半導体基板10の表面を覆っている。なお、半導体装置1の鎖線A−A'における切断面を図中の矢印の方向に見た断面図は、図5に示す第2の実施の形態に係る半導体装置1の断面図と同様である。
The
p型MISFET領域2には、n型ウェル11、ソース・ドレイン領域13a、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13a上にはソース・ドレインコンタクト16a、ソース・ドレイン領域13a周辺の素子分離領域15上には応力膜除去部22が形成される。
In the p-
n型MISFET領域3には、p型ウェル20、ソース・ドレイン領域13b、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13b上にはソース・ドレインコンタクト16bが形成される。
In the n-
ソース・ドレイン領域13a、13bの間には、それぞれチャネル領域14a、14bがある。本実施の形態においては、チャネル領域14a、14bのチャネル方向は、半導体基板10の<110>軸方向に平行である。
Between the source /
本実施の形態においては、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向が、半導体基板10の<110>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力がチャネル領域14を内側に圧縮する方向に加わると、電荷の移動度が向上する。一方、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14を外側に引っ張る方向に加わると、電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
In the present embodiment, since the channel direction of the channel region 14a in the p-
一方、n型MISFET領域3におけるチャネル領域14bのチャネル方向が、半導体基板10の<110>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力、および、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14bを外側に引っ張る方向に加わると、チャネル領域14bにおける電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
On the other hand, since the channel direction of the channel region 14b in the n-
本実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるp型MISFET領域2、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14a、14bに、引張応力膜21により応力を加えるため、チャネル領域14a、14bを外側に引っ張る応力が主に働く。そのため、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に垂直な方向の電荷移動度、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に平行な方向の電荷移動度は低下する。
In the present embodiment, stress is applied to the p-
応力膜除去部22は、リソグラフィ法等を用いて引張応力膜21に形成された空孔であり、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13aとチャネル方向に平行な方向に隣接する領域付近に形成される。応力膜除去部22においては、応力の発生源である引張応力膜21が除去されているため、チャネル方向に平行な方向の応力が緩和される。
The stress
図14中の応力ベクトルF11、およびF2は、それぞれp型MISFET領域2において引張応力膜21により発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力、およびチャネル方向に垂直な応力を表す。また、応力ベクトルF10は、応力膜除去部22が形成されない場合に発生するチャネル方向に平行な応力を表す。
Stress vectors F 11 and F 2 in FIG. 14 represent stress parallel to the channel direction of the channel region 14a generated by the tensile stress film 21 in the p-
応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれn型MISFET領域3において引張応力膜21により発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、およびチャネル方向に垂直な応力を表す。
The stress vectors F 3 and F 4 represent a stress parallel to the channel direction of the channel region 14b generated by the tensile stress film 21 in the n-
応力膜除去部22は、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向に平行な方向の応力を緩和するため、応力ベクトルF11の大きさは、応力ベクトルF10よりも小さくなっている。なお、応力ベクトルF2は、応力膜除去部22が形成されない場合にp型MISFET領域2において発生するチャネル領域14aのチャネル方向に垂直な応力と、ほとんど大きさが変わらない。また、応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれ応力膜除去部22が形成されない場合にn型MISFET領域3において発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力と、ほとんど大きさが変わらない。
Stress
なお、応力膜除去部22は、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13とチャネル方向に平行な方向に隣接する領域付近に形成されるものであれば、図14において示す位置や数に限られない。
If the stress
(第7の実施の形態の効果)
この第7の実施の形態によれば、引張応力膜21によりp型MISFET領域2のチャネル領域14aに加わる、チャネル方向に平行な方向の応力を応力膜除去部22により緩和し、チャネル方向に平行な方向の電荷移動度の低下を緩和することができる。それにより、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に垂直な方向の電荷移動度、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度の向上の効果を効率的に得ることができる。
(Effect of 7th Embodiment)
According to the seventh embodiment, the stress in the direction parallel to the channel direction applied to the channel region 14a of the p-
〔第8の実施の形態〕
本発明の第8の実施の形態は、p型MISFET領域およびn型MISFET領域におけるチャネル領域のチャネル方向が<110>軸方向に平行であり、p型MISFET領域に圧縮応力膜、n型MISFET領域に引張応力膜が形成される点において、第6の実施の形態と異なる。なお、第6の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
[Eighth Embodiment]
In the eighth embodiment of the present invention, the channel direction of the channel region in the p-type MISFET region and the n-type MISFET region is parallel to the <110> axis direction, and the compressive stress film and the n-type MISFET region are formed in the p-type MISFET region. This is different from the sixth embodiment in that a tensile stress film is formed. Note that a description of the same points as in the sixth embodiment will be omitted.
図15は、本発明の第8の実施の形態に係る半導体装置の基板表面を示す上面図である。また、図16は、図15の鎖線A−A'における切断面を図中の矢印の方向に見た断面図である。 FIG. 15 is a top view showing the substrate surface of the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention. FIG. 16 is a cross-sectional view of the cut surface taken along the chain line AA ′ in FIG. 15 as viewed in the direction of the arrow in the figure.
この半導体装置1は、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3を有する。p型MISFET領域2とn型MISFET領域3は、素子分離領域15により電気的に分離されて、p型MISFET領域2における半導体基板10の表面は圧縮応力膜18、n型MISFET領域3における半導体基板10の表面は引張応力膜21に覆われている。
The
p型MISFET領域2には、n型ウェル11、ソース・ドレイン領域13a、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13a上にはソース・ドレインコンタクト16a、ソース・ドレイン領域13a周辺の素子分離領域15上には応力膜除去部22が形成される。
In the p-
n型MISFET領域3には、p型ウェル20、ソース・ドレイン領域13b、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13b上にはソース・ドレインコンタクト16bが形成される。
In the n-
ソース・ドレイン領域13a、13bの間には、それぞれチャネル領域14a、14bがある。本実施の形態においては、チャネル領域14a、14bのチャネル方向は、半導体基板10の<110>軸方向に平行である。
Between the source /
本実施の形態においては、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向が、半導体基板10の<110>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力がチャネル領域14aを内側に圧縮する方向に加わると、電荷の移動度が向上する。一方、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14aを外側に引っ張る方向に加わると、電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
In the present embodiment, since the channel direction of the channel region 14a in the p-
一方、n型MISFET領域3におけるチャネル領域14bのチャネル方向は、半導体基板10の<110>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力、および、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14bを外側に引っ張る方向に加わると、チャネル領域14bにおける電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
On the other hand, the channel direction of the channel region 14b in the n-
本実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるp型MISFET領域2のチャネル領域14aに、圧縮応力膜18により応力を加えるため、チャネル領域14aを内側に圧縮する応力が主に働く。また、チャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるn型MISFET領域3のチャネル領域14bに、引張応力膜21により応力を加えるため、チャネル領域14bを外側に引っ張る応力が主に働く。
In the present embodiment, since the compressive stress film 18 applies stress to the channel region 14a of the p-
そのため、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に平行な方向の電荷移動度、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に垂直な方向の電荷移動度は低下する。
Therefore, the charge mobility in the direction parallel to the channel direction in the channel region 14a of the p-
応力膜除去部22は、リソグラフィ法等を用いて圧縮応力膜18に形成された空孔であり、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13、またはチャネル領域14とチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に形成される。応力膜除去部22においては、応力の発生源である圧縮応力膜18が除去されているため、チャネル方向に垂直な方向の応力が緩和される。
The stress
図15中の応力ベクトルF1、およびF21は、それぞれp型MISFET領域2において圧縮応力膜18により発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。また、応力ベクトルF20は、応力膜除去部22が形成されない場合に発生するチャネル領域14aのチャネル方向に垂直な応力を表す。
Stress vectors F 1 and F 21 in FIG. 15 represent a stress parallel to the channel direction of the channel region 14a generated by the compressive stress film 18 in the p-
応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれn型MISFET領域3において引張応力膜21により発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。
The stress vectors F 3 and F 4 represent a stress parallel to the channel direction of the channel region 14b generated by the tensile stress film 21 in the n-
応力膜除去部22は、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向に垂直な方向の応力を緩和するため、応力ベクトルF21の大きさは、応力ベクトルF20よりも小さくなっている。なお、応力ベクトルF1は、応力膜除去部22が形成されない場合にp型MISFET領域2において発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力と、ほとんど大きさが変わらない。また、応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれ応力膜除去部22が形成されない場合にn型MISFET領域3において発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、およびチャネル方向に垂直な応力と、ほとんど大きさが変わらない。
Stress
なお、応力膜除去部22は、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13a、またはチャネル領域14aとチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に形成されるものであれば、図15において示す位置や数に限られない。
If the stress
(第8の実施の形態の効果)
この第8の実施の形態によれば、圧縮応力膜18によりp型MISFET領域2のチャネル領域14aに加わる、チャネル方向に垂直な方向の応力を応力膜除去部22により緩和し、チャネル方向に垂直な方向の電荷移動度の低下を緩和することができる。それにより、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に平行な方向の電荷移動度、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度の向上の効果を効率的に得ることができる。
(Effect of 8th Embodiment)
According to the eighth embodiment, the stress in the direction perpendicular to the channel direction applied to the channel region 14a of the p-
〔第9の実施の形態〕
本発明の第9の実施の形態は、ダミーコンタクトの代わりにウェルコンタクトが形成される点において第1の実施の形態と異なる。なお、材料や他の部分の構成等、第1の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
[Ninth Embodiment]
The ninth embodiment of the present invention is different from the first embodiment in that well contacts are formed instead of dummy contacts. Note that the description of the same points as in the first embodiment, such as the material and the configuration of other parts, is omitted.
図17は、本発明の第9の実施の形態に係る半導体装置の基板表面を示す上面図である。また、図18は、図17の鎖線A−A'における切断面を図中の矢印の方向に見た断面図である。 FIG. 17 is a top view showing a substrate surface of a semiconductor device according to the ninth embodiment of the present invention. 18 is a cross-sectional view of the cut surface taken along the chain line AA ′ in FIG. 17 as viewed in the direction of the arrow in the drawing.
この半導体装置1は、半導体基板10のp型MISFET領域2に形成されたn型ウェル11、ソース・ドレイン領域13、およびゲート構造12と、p型MISFET領域2を周辺の素子領域から電気的に分離する素子分離領域15と、ソース・ドレイン領域13、ゲート構造12、および素子分離領域15を覆う圧縮応力膜18と、ソース・ドレイン領域13上に形成されたソース・ドレインコンタクト16と、n型ウェル11上に形成されたウェルコンタクト23と、を有して概略構成される。
This
ソース・ドレイン領域13の間には、チャネル領域14がある。本実施の形態においては、チャネル方向は、半導体基板10の<110>軸方向に平行である。
There is a channel region 14 between the source /
ウェルコンタクト23は、層間絶縁膜19上にある配線等とソース・ドレイン領域13を導通するものであり、ソース・ドレインコンタクト16と同じ材料を用いて、ソース・ドレインコンタクト16と同じ工程で同時に形成することができる。
The
本実施の形態のように、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向が、半導体基板10の<110>軸方向に平行である場合は、チャネル方向に平行な方向の応力がチャネル領域14を内側に圧縮する方向に加わると、電荷移動度が向上する。一方、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14を外側に引っ張る方向に加わると、電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
As in the present embodiment, when the channel direction of the channel region 14 a in the p-
本実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるp型MISFET領域2のチャネル領域14に、圧縮応力膜18により応力を加えるため、チャネル領域14を内側に圧縮する応力が主に働き、チャネル方向に平行な方向の電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、チャネル方向に垂直な方向の電荷移動度は低下する。
In the present embodiment, the stress is applied to the channel region 14 of the p-
ウェルコンタクト23は、n型ウェル11上の、ソース・ドレイン領域13およびチャネル領域14とチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に形成される。ウェルコンタクト23は、応力の発生源である圧縮応力膜18を貫いて形成されているため、チャネル方向に垂直な方向の応力が緩和される。
The
図17中の応力ベクトルF1、およびF21は、それぞれ圧縮応力膜18により発生するチャネル方向に平行な応力、およびチャネル方向に垂直な応力を表す。また、応力ベクトルF20は、ウェルコンタクト23が形成されない場合に発生するチャネル方向に垂直な応力を表す。
Stress vectors F 1 and F 21 in FIG. 17 represent a stress parallel to the channel direction generated by the compressive stress film 18 and a stress perpendicular to the channel direction, respectively. Further, the stress vector F 20 represents a vertical stress in the channel direction that occurs when the
ウェルコンタクト23はチャネル方向に垂直な方向の応力を緩和するため、ウェルコンタクト23の周辺における応力ベクトルF21の大きさは、応力ベクトルF20よりも小さくなっている。また、応力ベクトルF1は、応力膜除去部22が形成されない場合に発生するチャネル方向に平行な応力と、ほとんど大きさが変わらない。
Since the
なお、ウェルコンタクト23は、n型ウェル11上の、ソース・ドレイン領域13、またはチャネル領域14とチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に形成されるものであれば、図17、および図18において示す位置や数に限られない。例えば、図17および図18においては、ソース・ドレイン領域13、またはチャネル領域14とチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域の片側にウェルコンタクト23が形成されているが、両側に形成される構成であってもよい。また、ウェルコンタクト23の数が多いほど、効果的に応力を緩和することができる。例えば、隣接するウェルコンタクト23間のスペースを0.07μm以下とすることができる。
As long as the
(第9の実施の形態の効果)
この第9の実施の形態によれば、圧縮応力膜18によりp型MISFET領域2のチャネル領域14に加わる、チャネル方向に垂直な方向のウェルコンタクト23の周辺における応力をウェルコンタクト23により緩和し、チャネル方向に垂直な方向の電荷移動度の低下を緩和することができる。それにより、チャネル方向に平行な方向の電荷移動度の向上の効果を効率的に得ることができる。
(Effect of 9th Embodiment)
According to the ninth embodiment, the stress in the periphery of the
また、第9の実施の形態においては、チャネル領域14のチャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるp型MISFET領域2に、圧縮応力を加える応力膜を適用する場合について説明したが、実際はこれに限られず、応力膜による応力の方向がチャネル領域14における電荷移動度を低下させる方向である領域にウェルコンタクト23を形成する構成であればよい。
In the ninth embodiment, a case where a stress film that applies compressive stress is applied to the p-
具体的には、例えば、チャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるp型MISFET領域2に、引張応力を加える応力膜を適用する場合は、主にチャネル領域14を外側に引っ張る応力が働き、チャネル方向に垂直な方向の電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、チャネル方向に平行な方向の電荷移動度は低下するため、ウェルコンタクト23を、素子分離領域15上の、ソース・ドレイン領域13およびチャネル領域14とチャネル方向と平行な方向に隣接する領域付近に形成し、チャネル方向に平行な方向の応力を緩和する。
Specifically, for example, when a stress film that applies tensile stress is applied to the p-
〔第10の実施の形態〕
本発明の第10の実施の形態は、半導体装置がp型MISFET領域とn型MISFET領域を有する点において第9の実施の形態と異なる。p型MISFET領域およびn型MISFET領域におけるチャネル領域のチャネル方向は<100>軸方向に平行であり、チャネル領域は、引張応力膜により外側に引っ張られる応力を受けている。なお、第7の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
[Tenth embodiment]
The tenth embodiment of the present invention is different from the ninth embodiment in that the semiconductor device has a p-type MISFET region and an n-type MISFET region. The channel direction of the channel region in the p-type MISFET region and the n-type MISFET region is parallel to the <100> axis direction, and the channel region receives a stress that is pulled outward by the tensile stress film. Note that a description of the same points as in the seventh embodiment will be omitted.
図19は、本発明の第10の実施の形態に係る半導体装置の基板表面を示す上面図である。また、図20は、図19の鎖線A−A'における切断面を図中の矢印の方向に見た断面図である。 FIG. 19 is a top view showing the substrate surface of the semiconductor device according to the tenth embodiment of the present invention. 20 is a cross-sectional view of the cut surface taken along the chain line AA ′ in FIG. 19 as viewed in the direction of the arrow in the drawing.
この半導体装置1は、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3を有する。p型MISFET領域2とn型MISFET領域3は、素子分離領域15により電気的に分離されいる。また、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3において、引張応力膜21が半導体基板10の表面を覆っている。
The
p型MISFET領域2には、n型ウェル11、ソース・ドレイン領域13a、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13a上にはソース・ドレインコンタクト16a、n型ウェル11上にはウェルコンタクト23aが形成される。
In the p-
n型MISFET領域3には、p型ウェル20、ソース・ドレイン領域13b、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13b上にはソース・ドレインコンタクト16b、p型ウェル20上にはウェルコンタクト23bが形成される。
In the n-
ソース・ドレイン領域13a、13bの間には、それぞれチャネル領域14a、14bがある。本実施の形態においては、チャネル領域14a、14bのチャネル方向は、半導体基板10の<100>軸方向に平行である。
Between the source /
本実施の形態においては、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向が、半導体基板10の<100>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力、および、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14aを内側に圧縮する方向に加わると、チャネル領域14aにおける電荷の移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
In the present embodiment, since the channel direction of the channel region 14a in the p-
一方、n型MISFET領域3におけるチャネル領域14bのチャネル方向は、半導体基板10の<100>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力、および、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14bを外側に引っ張る方向に加わると、チャネル領域14bにおける電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
On the other hand, the channel direction of the channel region 14b in the n-
本実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<100>軸方向に平行であるp型MISFET領域2、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14a、14bに、引張応力膜21により応力を加えるため、チャネル領域14a、14bを外側に引っ張る応力が主に働く。そのため、n型MISFET領域3のチャネル領域14bの電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、p型MISFET領域3のチャネル領域14aの電荷移動度は低下する。
In the present embodiment, stress is applied to the channel regions 14 a and 14 b of the p-
ウェルコンタクト23aは、n型ウェル11上の、例えば、ソース・ドレイン領域13a、またはチャネル領域14aとチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に形成される。また、ウェルコンタクト23bは、p型ウェル20上の、例えば、ソース・ドレイン領域13b、またはチャネル領域14bとチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に形成される。ウェルコンタクト23a、23bは、応力の発生源である圧縮応力膜18を貫いて形成される。
The
ここで、n型ウェル11上のウェルコンタクト23aは多く、p型ウェル20上のウェルコンタクト23bは少なく形成されるため、チャネル領域14aへ加わる応力は大きく緩和され、チャネル領域14bへ加わる応力はあまり影響を受けない。また、チャネル領域14bへ加わる応力の緩和を少なくするために、ウェルコンタクト23bをなるべくチャネル領域14bから離れた位置に形成してもよい。
Here, since the number of
図19中の応力ベクトルF1、およびF21は、それぞれp型MISFET領域2において圧縮応力膜18により発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。また、応力ベクトルF20は、ウェルコンタクト23aのコンタクト数が少ない場合に発生するチャネル方向に垂直な応力を表す。
The stress vectors F 1 and F 21 in FIG. 19 represent stress parallel to the channel direction of the channel region 14a generated by the compressive stress film 18 in the p-
応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれn型MISFET領域3において引張応力膜21により発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。
The stress vectors F 3 and F 4 represent a stress parallel to the channel direction of the channel region 14b generated by the tensile stress film 21 in the n-
ウェルコンタクト23aは、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向に垂直な方向の応力を緩和するため、ウェルコンタクト23a周辺における応力ベクトルF21の大きさは、応力ベクトルF20よりも小さくなっている。なお、応力ベクトルF1は、ウェルコンタクト23aのコンタクト数が少ない場合にp型MISFET領域2において発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力と、ほとんど大きさが変わらない。また、応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれウェルコンタクト23aのコンタクト数が少ない場合にn型MISFET領域3において発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力と、ほとんど大きさが変わらない。
Well contact 23a in order to mitigate the vertical direction of the stress in the channel direction of the channel region 14a of the p-
なお、ウェルコンタクト23a、23bは、n型ウェル11上のウェルコンタクト23aは多く、p型ウェル20上のウェルコンタクト23bは少なく形成されるものであれば、図19、および図20において示す位置や数に限られない。例えば、隣接するウェルコンタクト23a間のスペースを0.07μm以下、隣接するウェルコンタクト23b間のスペースを0.20μm以上とすることができる。
As long as the
(第10の実施の形態の効果)
この第10の実施の形態によれば、引張応力膜21によりp型MISFET領域2のチャネル領域14aに加わるウェルコンタクト23a周辺における引張応力をウェルコンタクト23aにより緩和し、電荷移動度の低下を緩和することができる。それにより、n型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度の向上の効果を効率的に得ることができる。
(Effect of 10th Embodiment)
According to the tenth embodiment, the tensile stress around the
また、第10の実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<100>軸方向に平行であるp型MISFET領域2、およびn型MISFET領域3に、引張応力を加える応力膜を適用する場合について説明したが、圧縮応力を加える応力膜を適用する構成であってもよい。この場合は、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおける電荷の移動度が向上し、n型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度が低下するため、n型ウェル11上のウェルコンタクト23aは少なく、p型ウェル20上のウェルコンタクト23bは多く形成し、n型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度の低下を緩和する。
In the tenth embodiment, a stress film that applies tensile stress is applied to the p-
また、第3の実施の形態のように、p型MISFET領域2およびn型MISFET領域3のチャネル方向が<110>軸方向に平行であり、引張応力膜21によりチャネル領域14a、14bに応力を加える場合は、n型ウェル11上の、ソース・ドレイン領域13aとチャネル方向に平行な方向に隣接する領域付近にウェルコンタクト23aを多く形成する。それにより、引張応力膜21によりp型MISFET領域2のチャネル領域14aに加わる、チャネル方向に平行な方向の応力を緩和し、チャネル方向に平行な方向の電荷移動度の低下を緩和する。
Further, as in the third embodiment, the channel directions of the p-
〔第11の実施の形態〕
本発明の第11の実施の形態は、p型MISFET領域およびn型MISFET領域におけるチャネル領域のチャネル方向が<110>軸方向に平行であり、p型MISFET領域に圧縮応力膜、n型MISFET領域に引張応力膜が形成される点において、第10の実施の形態と異なる。なお、第10の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
[Eleventh embodiment]
In the eleventh embodiment of the present invention, the channel direction of the channel region in the p-type MISFET region and the n-type MISFET region is parallel to the <110> axis direction, the compressive stress film, and the n-type MISFET region in the p-type MISFET region. The tenth embodiment differs from the tenth embodiment in that a tensile stress film is formed. Note that the description of the same points as in the tenth embodiment will be omitted.
図21は、本発明の第11の実施の形態に係る半導体装置の基板表面を示す上面図である。また、図22は、図21の鎖線A−A'における切断面を図中の矢印の方向に見た断面図である。 FIG. 21 is a top view showing a substrate surface of a semiconductor device according to the eleventh embodiment of the present invention. FIG. 22 is a cross-sectional view of the cut surface taken along the chain line AA ′ in FIG. 21 as viewed in the direction of the arrow in the drawing.
この半導体装置1は、p型MISFET領域2とn型MISFET領域3を有する。p型MISFET領域2とn型MISFET領域3は、素子分離領域15により電気的に分離されて、p型MISFET領域2における半導体基板10の表面は圧縮応力膜18、n型MISFET領域3における半導体基板10の表面は引張応力膜21に覆われている。
The
p型MISFET領域2には、n型ウェル11、ソース・ドレイン領域13a、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13a上にはソース・ドレインコンタクト16a、n型ウェル11上にはウェルコンタクト23aが形成される。
In the p-
n型MISFET領域3には、p型ウェル20、ソース・ドレイン領域13b、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13b上にはソース・ドレインコンタクト16b、p型ウェル20上にはウェルコンタクト23bが形成される。
In the n-
ソース・ドレイン領域13a、13bの間には、それぞれチャネル領域14a、14bがある。本実施の形態においては、チャネル領域14a、14bのチャネル方向は、半導体基板10の<110>軸方向に平行である。
Between the source /
本実施の形態においては、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向が、半導体基板10の<110>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力がチャネル領域14aを内側に圧縮する方向に加わると、電荷の移動度が向上する。一方、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14aを外側に引っ張る方向に加わると、電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
In the present embodiment, since the channel direction of the channel region 14a in the p-
一方、n型MISFET領域3におけるチャネル領域14bのチャネル方向が、半導体基板10の<110>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力、および、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14bを外側に引っ張る方向に加わると、チャネル領域14bにおける電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
On the other hand, since the channel direction of the channel region 14b in the n-
本実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるp型MISFET領域2のチャネル領域14aに、圧縮応力膜18により応力を加えるため、チャネル領域14aを内側に圧縮する応力が主に働く。また、チャネル方向が半導体基板10の<110>軸方向に平行であるn型MISFET領域3のチャネル領域14bに、引張応力膜21により応力を加えるため、チャネル領域14bを外側に引っ張る応力が主に働く。
In the present embodiment, since the compressive stress film 18 applies stress to the channel region 14a of the p-
そのため、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に平行な方向の電荷移動度、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に垂直な方向の電荷移動度は低下する。
Therefore, the charge mobility in the direction parallel to the channel direction in the channel region 14a of the p-
ウェルコンタクト23aは、n型ウェル11上の、ソース・ドレイン領域13a、またはチャネル領域14aとチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に形成される。また、ウェルコンタクト23bは、p型ウェル20上の、例えば、ソース・ドレイン領域13b、またはチャネル領域14bとチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に形成される。ウェルコンタクト23a、23bは、応力の発生源である圧縮応力膜18を貫いて形成される。
The
ここで、n型ウェル11上のウェルコンタクト23aは多く、p型ウェル20上のウェルコンタクト23bは少なく形成されるため、チャネル領域14aへ加わる応力は大きく緩和され、チャネル領域14bへ加わる応力はあまり影響を受けない。また、チャネル領域14bへ加わる応力の緩和を少なくするために、ウェルコンタクト23bをなるべくチャネル領域14bから離れた位置に形成してもよい。
Here, since the number of
図21中の応力ベクトルF1、およびF21は、それぞれp型MISFET領域2において圧縮応力膜18により発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。また、応力ベクトルF20は、ウェルコンタクト23aのコンタクト数が少ない場合に発生するチャネル方向に垂直な応力を表す。
The stress vectors F 1 and F 21 in FIG. 21 represent stress parallel to the channel direction of the channel region 14a generated by the compressive stress film 18 in the p-
応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれn型MISFET領域3において引張応力膜21により発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。
The stress vectors F 3 and F 4 represent a stress parallel to the channel direction of the channel region 14b generated by the tensile stress film 21 in the n-
ウェルコンタクト23aは、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向に垂直な方向の応力を緩和するため、ウェルコンタクト23a周辺における応力ベクトルF21の大きさは、応力ベクトルF20よりも小さくなっている。なお、応力ベクトルF1は、ウェルコンタクト23aのコンタクト数が少ない場合にp型MISFET領域2において発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力と、ほとんど大きさが変わらない。また、応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれウェルコンタクト23aのコンタクト数が少ない場合にn型MISFET領域3において発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力と、ほとんど大きさが変わらない。
Well contact 23a in order to mitigate the vertical direction of the stress in the channel direction of the channel region 14a of the p-
なお、ウェルコンタクト23aは、ソース・ドレイン領域13a、またはチャネル領域14aとチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に形成され、かつ、ウェルコンタクト23bよりも多く形成されるものであれば、図21、および図22において示す位置や数に限られない。また、ウェルコンタクト23bは、p型ウェル20上の如何なる位置に形成されてもよい。
The
(第11の実施の形態の効果)
この第11の実施の形態によれば、圧縮応力膜18によりp型MISFET領域2のチャネル領域14aに加わる、チャネル方向に垂直な方向の応力をウェルコンタクト23aにより緩和し、チャネル方向に垂直な方向の電荷移動度の低下を緩和することができる。それにより、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおけるチャネル方向に平行な方向の電荷移動度、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度の向上の効果を効率的に得ることができる。
(Effect of 11th Embodiment)
According to the eleventh embodiment, the stress in the direction perpendicular to the channel direction applied to the channel region 14a of the p-
〔第12の実施の形態〕
本発明の第12の実施の形態は、ダミーコンタクトを形成する代わりにソース・ドレインコンタクトの数を増やすという点において第2の実施の形態と異なる。なお、材料や他の部分の構成等、第2の実施の形態と同様の点については、説明を省略する。
[Twelfth embodiment]
The twelfth embodiment of the present invention differs from the second embodiment in that the number of source / drain contacts is increased instead of forming dummy contacts. Note that the description of the same points as in the second embodiment, such as the material and the configuration of other parts, is omitted.
図23は、本発明の第12の実施の形態に係る半導体装置の基板表面を示す上面図である。なお、半導体装置1の鎖線A−A'における切断面を図中の矢印の方向に見た断面図は、図5に示す第2の実施の形態に係る半導体装置1の断面図と同様である。
FIG. 23 is a top view showing the substrate surface of the semiconductor device according to the twelfth embodiment of the present invention. Note that a cross-sectional view of the
p型MISFET領域2には、n型ウェル11、ソース・ドレイン領域13a、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13a上にはソース・ドレインコンタクト16aが形成される。
In the p-
n型MISFET領域3には、p型ウェル20、ソース・ドレイン領域13b、およびゲート構造12が形成される。また、ソース・ドレイン領域13b上にはソース・ドレインコンタクト16bが形成される。
In the n-
ソース・ドレイン領域13a、13bの間には、それぞれチャネル領域14a、14bがある。本実施の形態においては、チャネル領域14a、14bのチャネル方向は、半導体基板10の<100>軸方向に平行である。
Between the source /
本実施の形態においては、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向が、半導体基板10の<100>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力、および、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14aを内側に圧縮する方向に加わると、チャネル領域14aにおける電荷の移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
In the present embodiment, since the channel direction of the channel region 14a in the p-
一方、n型MISFET領域3におけるチャネル領域14bのチャネル方向が、半導体基板10の<100>軸方向に平行であるため、チャネル方向に平行な方向の応力、および、チャネル方向に垂直な方向の応力がチャネル領域14bを外側に引っ張る方向に加わると、チャネル領域14bにおける電荷移動度が向上する。しかし、これらの電荷移動度が向上する方向と反対の方向に応力が加えられた場合は、電荷移動度が低下する。
On the other hand, since the channel direction of the channel region 14b in the n-
本実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<100>軸方向に平行であるp型MISFET領域2、およびn型MISFET領域3のチャネル領域14a、14bに、引張応力膜21により応力を加えるため、チャネル領域14a、14bを外側に引っ張る応力が主に働く。そのため、n型MISFET領域3のチャネル領域14bの電荷移動度を向上させることができる。しかし、反対に、p型MISFET領域2のチャネル領域14aの電荷移動度は低下する。
In the present embodiment, stress is applied to the channel regions 14 a and 14 b of the p-
ソース・ドレインコンタクト16a、16bは、応力の発生源である引張応力膜21を貫いて形成される。ここで、ソース・ドレイン領域13a上のソース・ドレインコンタクト16aは多く、ソース・ドレイン領域13b上のソース・ドレインコンタクト16bは少なく形成されるため、チャネル領域14aへ加わる応力は大きく緩和され、チャネル領域14bへ加わる応力はあまり影響を受けない。
The source /
図23中の応力ベクトルF11、およびF21は、それぞれp型MISFET領域2において引張応力膜21により発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力、およびチャネル方向に垂直な応力を表す。また、応力ベクトルF10、およびF20は、それぞれ応力膜除去部22が形成されない場合に発生するチャネル領域14aのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。
Stress vectors F 11 and F 21 in FIG. 23 represent stress parallel to the channel direction of the channel region 14a generated by the tensile stress film 21 in the p-
応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれn型MISFET領域3において引張応力膜21により発生するチャネル領域14bのチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力を表す。
The stress vectors F 3 and F 4 represent a stress parallel to the channel direction of the channel region 14b generated by the tensile stress film 21 in the n-
ソース・ドレイン領域13aは、p型MISFET領域2におけるチャネル領域14aのチャネル方向に平行、および垂直な方向の応力を緩和するため、応力ベクトルF11、およびF21の大きさは、それぞれ応力ベクトルF10、およびF20よりも小さくなっている。なお、応力ベクトルF3、およびF4は、それぞれソース・ドレイン領域13aが形成されない場合にn型MISFET領域3において発生するチャネル領域14bチャネル方向に平行な応力、および垂直な応力と、ほとんど大きさが変わらない。
Since the source /
なお、ソース・ドレインコンタクト16a、16bは、ソース・ドレイン領域13a上のソース・ドレインコンタクト16aは多く、ソース・ドレイン領域13b上のソース・ドレインコンタクト16bは少なく形成されるものであれば、図23において示す位置や数に限られない。例えば、隣接するソース・ドレインコンタクト16a間のスペースを0.07μm以下、隣接するソース・ドレインコンタクト16b間のスペースを0.20μm以上とすることができる。
It should be noted that the source /
(第12の実施の形態の効果)
この第12の実施の形態によれば、引張応力膜21によりp型MISFET領域2のチャネル領域14aに加わる引張応力をソース・ドレインコンタクト16aにより緩和し、電荷移動度の低下を緩和することができる。それにより、n型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度の向上の効果を効率的に得ることができる。
(Effect of 12th Embodiment)
According to the twelfth embodiment, the tensile stress applied to the channel region 14a of the p-
また、第12の実施の形態においては、チャネル方向が半導体基板10の<100>軸方向に平行であるp型MISFET領域2、およびn型MISFET領域3に、引張応力を加える応力膜を適用する場合について説明したが、圧縮応力を加える応力膜を適用する構成であってもよい。この場合は、p型MISFET領域2のチャネル領域14aにおける電荷の移動度が向上し、n型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度が低下するため、ソース・ドレイン領域13a上のソース・ドレインコンタクト16aは少なく、ソース・ドレイン領域13b上のソース・ドレインコンタクト16bは多く形成し、n型MISFET領域3のチャネル領域14bにおける電荷移動度の低下を緩和する。
In the twelfth embodiment, a stress film that applies tensile stress is applied to the p-
〔他の実施の形態〕
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、各MISFETのチャネル方向と半導体基板の方向の関係は、上記各実施の形態において示したものに限られない。また、上記各実施の形態における半導体基板の面方位、および軸方向は、記載された数値と厳密に一致しなくてもよく、例えば、±10°以下のずれは、本発明の適用範囲に含めるものとする。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, the relationship between the channel direction of each MISFET and the direction of the semiconductor substrate is not limited to that shown in the above embodiments. In addition, the plane orientation and the axial direction of the semiconductor substrate in each of the above embodiments may not exactly match the numerical values described, for example, a deviation of ± 10 ° or less is included in the scope of application of the present invention. Shall.
また、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において上記各実施の形態の構成要素を任意に組み合わせることができる。 In addition, the constituent elements of the above embodiments can be arbitrarily combined without departing from the spirit of the invention.
また、本発明は以下の構成を有する半導体装置の製造方法においても特徴を有する。
(1) 前記半導体基板は、{100}面を主面とし、
前記MISFETは、そのチャネル方向が前記半導体基板の<110>軸方向に平行であるp型MISFETであり、
前記応力膜は、前記チャネル領域に圧縮応力を加え、
前記応力緩和構造は、前記ソース・ドレイン領域とチャネル方向に垂直な方向に隣接する領域付近に形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
(2) 前記半導体基板は、{100}面を主面とし、
前記MISFETは、複数形成され、複数の前記MISFETは、チャネル方向が前記半導体基板の<100>軸方向に平行であるp型MISFETおよびn型MISFETを含み、
前記応力膜は、前記p型MISFETおよび前記n型MISFETの前記チャネル領域に引張応力を加え、
前記応力緩和構造は、前記p型MISFETの前記ソース・ドレイン領域にチャネル方向に垂直に隣接する領域付近に形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
(3) 前記半導体基板は、{100}面を主面とし、
前記MISFETは、複数形成され、複数の前記MISFETは、チャネル方向が前記半導体基板の<100>軸方向に平行であるp型MISFETおよびn型MISFETを含み、
前記応力膜は、前記p型MISFETおよび前記n型MISFETの前記チャネル領域に圧縮応力を加え、
前記応力緩和構造は、前記p型MISFETの前記ソース・ドレイン領域にに隣接する領域付近に形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
(4) 前記半導体基板は、{100}面を主面とし、
前記MISFETは、複数形成され、複数の前記MISFETは、チャネル方向が前記半導体基板の<110>軸方向に平行であるp型MISFETおよびn型MISFETを含み、
前記応力膜は、前記p型MISFETの前記チャネル領域に圧縮応力、前記n型MISFETの前記チャネル領域に引張応力を加え、
前記応力緩和構造は、前記p型MISFETの前記ソース・ドレイン領域にチャネル方向に垂直に隣接する領域付近に形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
(5) 前記半導体基板は、{100}面を主面とし、
前記MISFETは、複数形成され、複数の前記MISFETは、チャネル方向が前記半導体基板の<110>軸方向に平行であるp型MISFETおよびn型MISFETを含み、
前記応力膜は、前記p型MISFETおよび前記n型MISFETの前記チャネル領域に引張応力を加え、
前記応力緩和構造は、前記p型MISFETの前記ソース・ドレイン領域にチャネル方向に平行に隣接する領域付近に形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The present invention is also characterized in a method for manufacturing a semiconductor device having the following configuration.
(1) The semiconductor substrate has a {100} plane as a main surface,
The MISFET is a p-type MISFET whose channel direction is parallel to the <110> axis direction of the semiconductor substrate,
The stress film applies compressive stress to the channel region,
The stress relaxation structure is formed in the vicinity of a region adjacent to the source / drain region in a direction perpendicular to the channel direction.
The semiconductor device according to
(2) The semiconductor substrate has a {100} plane as a main surface,
A plurality of the MISFETs are formed, and the plurality of MISFETs include a p-type MISFET and an n-type MISFET whose channel direction is parallel to the <100> axis direction of the semiconductor substrate,
The stress film applies tensile stress to the channel regions of the p-type MISFET and the n-type MISFET,
The stress relaxation structure is formed in the vicinity of a region adjacent to the source / drain region of the p-type MISFET perpendicular to the channel direction.
The semiconductor device according to
(3) The semiconductor substrate has a {100} plane as a main surface,
A plurality of the MISFETs are formed, and the plurality of MISFETs include a p-type MISFET and an n-type MISFET whose channel direction is parallel to the <100> axis direction of the semiconductor substrate,
The stress film applies compressive stress to the channel regions of the p-type MISFET and the n-type MISFET,
The stress relaxation structure is formed near a region adjacent to the source / drain region of the p-type MISFET.
The semiconductor device according to
(4) The semiconductor substrate has a {100} plane as a main surface,
A plurality of the MISFETs are formed, and the plurality of MISFETs include a p-type MISFET and an n-type MISFET whose channel direction is parallel to the <110> axis direction of the semiconductor substrate,
The stress film applies compressive stress to the channel region of the p-type MISFET and tensile stress to the channel region of the n-type MISFET,
The stress relaxation structure is formed in the vicinity of a region adjacent to the source / drain region of the p-type MISFET perpendicular to the channel direction.
The semiconductor device according to
(5) The semiconductor substrate has a {100} plane as a main surface,
A plurality of the MISFETs are formed, and the plurality of MISFETs include a p-type MISFET and an n-type MISFET whose channel direction is parallel to the <110> axis direction of the semiconductor substrate,
The stress film applies tensile stress to the channel regions of the p-type MISFET and the n-type MISFET,
The stress relaxation structure is formed near a region adjacent to the source / drain region of the p-type MISFET in parallel with the channel direction.
The semiconductor device according to
1 半導体装置
2 p型MISFET領域
3 n型MISFET領域
10 半導体基板
11 n型ウェル
12 ゲート構造
13、13a、13b ソース・ドレイン領域
14、14a、14b チャネル領域
15 素子分離領域
16、16a、16b ソース・ドレインコンタクト
17 ダミーコンタクト
18 圧縮応力膜
19 層間絶縁膜
20 p型ウェル
21 引張応力膜
22 応力膜除去部
23、23a、23b ウェルコンタクト
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板上に形成され、素子分離領域によって分離されたMISFETと、
前記半導体基板上に形成され、前記MISFETのチャネル領域に応力を加えて、前記チャネル領域における電荷移動度を変化させる応力膜と、
前記応力の前記電荷移動度を向上させる方向の成分を維持したまま、前記応力の前記電荷移動度を低下させる方向の成分を緩和する応力緩和構造と、
を具備することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate;
A MISFET formed on the semiconductor substrate and separated by an element isolation region;
A stress film formed on the semiconductor substrate and applying stress to the channel region of the MISFET to change the charge mobility in the channel region;
A stress relaxation structure that relaxes the component of the stress in the direction of decreasing the charge mobility while maintaining the component of the stress in the direction of improving the charge mobility;
A semiconductor device comprising:
前記応力緩和手段は、前記ウェル上に前記応力膜を貫いて形成されたウェルコンタクトであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The MISFET is formed on a well formed in the semiconductor substrate,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the stress relaxation means is a well contact formed through the stress film on the well.
Priority Applications (1)
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JP2006350247A JP2008160037A (en) | 2006-12-26 | 2006-12-26 | Semiconductor device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007335846A (en) * | 2006-05-19 | 2007-12-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor device, and method for manufacturing the same |
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-
2006
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