JP2008211214A - Device-specific fil structure for improved annealing uniformity and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a semiconductor wafer structure which makes the interior of a wafer surface uniform in reflection factor, in order to acquire an uniform temperature change over a wafer whole region, when a rapid thermal annealing process of a semiconductor structure including a combination of different semiconductor materials is carried out. <P>SOLUTION: In a semiconductor wafer structure in which a first device 401 includes epitaxial growth silicon germanium with a first reflection factor, and a second device 402 includes single crystal silicon with a second reflection factor, a uniform reflection factor is obtained by distributing a first device 451 as a non-functionality dummy including silicon germanium, and a second device 452 as a non-functionality dummy including single crystal silicon over the wafer whole region to obtain the same overall ratio and same density as a distribution of the first and the second device. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、一般に、半導体ウェハに関し、より詳細には、反射及び吸収特性における変動のバランスをとる半導体ウェハ構造体及びその構造体を形成する方法に関する。   The present invention relates generally to semiconductor wafers, and more particularly to a semiconductor wafer structure that balances variations in reflection and absorption properties and a method of forming the structure.

半導体ウェハの製造は、典型的には、ウェハ上の能動素子の電気特性に作用する急速熱アニール(RTA)プロセスの使用を伴う。特に、このRTAプロセスは、ドーパントを活性化し、ドーパントを拡散し、構造体を再アモルファス化(reamporphize)し、イオン注入プロセスからの損傷を修復すること、などに用いることができる。RTAは、典型的には、放射をウェハ表面上に向けることによってウェハ温度の素早い変化を可能にする、強力なハロゲンランプ・ベースの加熱装置によって実行される。しかしながら、異なるウェハ領域における反射及び吸収の変動の結果として、ウェハ全域にわたる一様でない温度変化が生じることがある(例えば、10℃又はそれ以上異なる)。   The manufacture of semiconductor wafers typically involves the use of rapid thermal annealing (RTA) processes that affect the electrical properties of active devices on the wafer. In particular, the RTA process can be used to activate the dopant, diffuse the dopant, re-amorphize the structure, repair damage from the ion implantation process, and the like. RTA is typically performed by a powerful halogen lamp-based heating device that allows rapid changes in wafer temperature by directing radiation onto the wafer surface. However, non-uniform temperature changes across the wafer can occur as a result of reflection and absorption variations in different wafer regions (eg, differing by 10 ° C. or more).

反射及び吸収特性の変動は、ウェハの異なる領域における異なる材料及び/又は異なる材料厚さといった、異なる要因によって引き起こされ得る。これらの一様でない温度変化は、ウェハ全域にわたり、ドーパントの活性化、損傷の修復などに変化を与えることがあり、それにより、閾値電圧、シート抵抗、動作電流、漏れ電流などにおける変動を引き起こす。したがって、一様でない温度変化は、位置に依存するデバイス性能の大きな変動を引き起こすことがある。   Variations in reflection and absorption properties can be caused by different factors, such as different materials and / or different material thicknesses in different regions of the wafer. These non-uniform temperature changes can change dopant activation, damage repair, etc. across the wafer, thereby causing variations in threshold voltage, sheet resistance, operating current, leakage current, and the like. Thus, non-uniform temperature changes can cause large variations in device performance that are position dependent.

最近開発された相補型金属酸化物半導体(CMOS)デバイスは、性能を強化するために、p型電界効果トランジスタのソース/ドレーン領域にエピタキシャル成長シリコン・ゲルマニウム(eSiGe)を組み入れている。したがって、これらのデバイスは、シリコン・ゲルマニウムを有するpFETと、単結晶シリコンを有するn型電界効果トランジスタ(nFET)の両方を含む。しかしながら、シリコン・ゲルマニウムと単結晶シリコンの反射及び吸収特性は異なっており、性能のばらつきを生じさせることがある。特に、eSiGeの反射率は、単結晶シリコンの反射率よりも10%まで高いことがあり、そのため20%までの性能のばらつきを生じさせることがある。   Recently developed complementary metal oxide semiconductor (CMOS) devices incorporate epitaxially grown silicon germanium (eSiGe) in the source / drain region of p-type field effect transistors to enhance performance. Thus, these devices include both pFETs with silicon-germanium and n-type field effect transistors (nFETs) with single crystal silicon. However, the reflection and absorption characteristics of silicon germanium and single crystal silicon are different and can cause performance variations. In particular, the reflectivity of eSiGe can be up to 10% higher than that of single crystal silicon, which can cause performance variations of up to 20%.

同様に、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)区域が一方の型の電界効果トランジスタ(例えばpFET)の性能を強化するために1つの配向(例えば110)を有し、バルク・シリコン区域が別の型の電界効果トランジスタ(例えばnFET)の性能を強化するために異なる配向(例えば100)を有する、ハイブリッド配向(HOT)ウェハが開発されている。しかしながら、SOI区域及びバルク・シリコン区域は、厚さが異なるので、異なる反射特性を有する。特に、SOI区域の反射率は、バルク・シリコン区域よりも15%まで高いことがあり、そのため30%までの性能のばらつきを生じさせることがある。   Similarly, the silicon-on-insulator (SOI) area has one orientation (eg, 110) to enhance the performance of one type of field effect transistor (eg, pFET) and the bulk silicon area is another type. Hybrid orientation (HOT) wafers with different orientations (eg, 100) have been developed to enhance the performance of other field effect transistors (eg, nFETs). However, the SOI area and the bulk silicon area have different reflective properties due to their different thicknesses. In particular, the reflectivity of the SOI area can be up to 15% higher than the bulk silicon area, which can result in performance variations of up to 30%.

さらに、技術が縮小化し続けるのに伴って、アニール・ランプ(ramp)時間は減少し続ける(例えばサブ秒ランプまで)ことになり、これらのより速いランプ時間は、ウェハ全域にわたる反射及び吸収特性の変動に対する更に大きな敏感さを伴うことになる。   In addition, as technology continues to shrink, annealing ramp times will continue to decrease (eg, up to sub-second ramps), and these faster ramp times will cause reflection and absorption characteristics across the wafer. This is accompanied by greater sensitivity to fluctuations.

米国特許第6,262,435号US Pat. No. 6,262,435 米国特許出願第11/678,783号US patent application Ser. No. 11 / 678,783 米国特許出願第11/678,756号US patent application Ser. No. 11 / 678,756 米国特許出願第11/678,799号US patent application Ser. No. 11 / 678,799

したがって、当該技術分野において、急速熱アニール・プロセスの間のウェハ全域にわたる一様な温度変化を保証する、半導体ウェハ構造体、及びそれに関連する技術に対する必要性が存在する。   Accordingly, there is a need in the art for semiconductor wafer structures and associated techniques that ensure uniform temperature changes across the wafer during the rapid thermal annealing process.

上記の観点から、本明細書で開示されるのは、急速熱アニールの間のウェハ全域にわたる一様な温度変化を保証するために、ウェハ全域にわたる一様な反射率を与える(すなわち、反射特性と吸収特性のバランスをとる、ほぼ等しい反射及び吸収特性を保証する、など)多様な構成を有するダミー・フィル構造体を使用する、半導体構造体、及び、それに関連する構造体形成方法の実施形態である。1つの実施形態は、異なる半導体材料を含むフィル構造体を、ウェハの各々の領域内及び最適には各々のサブ領域内で異なる半導体材料間のほぼ同じ全体的比率及び密度が達成されるように、ウェハ全域にわたって分布させることによって、一様な反射率が達成される。別の実施形態は、種々の割合の異なる半導体材料を含む1つ又は複数のハイブリッド・フィル構造体を含むフィル構造体を、ウェハの各々の領域内及び最適には各々のサブ領域内で異なる半導体材料間のほぼ同じ全体的比率及び密度が達成されるように、ウェハ全域にわたって分布させることによって、一様な反射率が達成される。さらに別の実施形態は、異なる厚さを有する半導体材料を含むフィル構造体を、ウェハの各々の領域内及び最適には各々のサブ領域内で異なる厚さを有する半導体材料間のほぼ同じ全体的比率及び密度が達成されるように、ウェハ全域にわたって分布させることによって、一様な反射率が達成される。   In view of the above, disclosed herein provides a uniform reflectivity across the wafer to ensure a uniform temperature change across the wafer during rapid thermal annealing (ie, reflective properties). Embodiments of semiconductor structure and related structure forming method using dummy fill structure having various configurations (such as balancing absorption characteristics with each other, ensuring substantially equal reflection and absorption characteristics, etc.) It is. One embodiment allows a fill structure comprising different semiconductor materials to achieve approximately the same overall ratio and density between different semiconductor materials within each region of the wafer and optimally within each sub-region. By distributing over the entire wafer, uniform reflectivity is achieved. Another embodiment provides a fill structure that includes one or more hybrid fill structures that include various proportions of different semiconductor materials, with different semiconductors within each region of the wafer and optimally within each sub-region. Uniform reflectivity is achieved by distributing across the wafer so that approximately the same overall ratio and density between materials is achieved. Yet another embodiment provides a fill structure comprising semiconductor materials having different thicknesses, with approximately the same overall between semiconductor materials having different thicknesses within each region of the wafer and optimally within each sub-region. Uniform reflectivity is achieved by distributing across the wafer so that ratio and density are achieved.

より詳細には、本発明の半導体構造体の各々の実施形態は、個々のダイが最終的に切断されることになる多数の領域を有するウェハを含む。一般に、各々の領域は、集積回路を含むことになり、かつ集積回路の種々の異なる回路を含む多数のサブ領域をさらに含むことになる。これらの回路の各々は、第1型デバイス(例えばp型電界効果トランジスタ(pFET))と第2型デバイス(例えばn型電界効果トランジスタ(nFET))との両方からなるものとすることができる。   More particularly, each embodiment of the semiconductor structure of the present invention includes a wafer having multiple regions where individual dies will eventually be cut. In general, each region will include an integrated circuit and will further include a number of sub-regions that include various different circuits of the integrated circuit. Each of these circuits may consist of both a first type device (eg, a p-type field effect transistor (pFET)) and a second type device (eg, an n-type field effect transistor (nFET)).

構造体の最初の2つの実施形態においては、2つの異なる型のデバイスは、異なる反射及び吸収特性を有する異なる材料を含むことができる。これらの異なる材料は、最適な電界効果トランジスタ性能のために選択することができる。すなわち、第1デバイスの各々は、第1反射率を有する第1材料を含むことができる(例えば、ソース/ドレーン領域におけるエピタキシャル成長シリコン・ゲルマニウムを有するpFET)。同様に、第2デバイスの各々は、第2反射率を有する第2材料を含むことができる(例えば、ソース/ドレーン領域において単結晶シリコンを有するnFET)。   In the first two embodiments of the structure, the two different types of devices can include different materials with different reflective and absorbing properties. These different materials can be selected for optimal field effect transistor performance. That is, each of the first devices can include a first material having a first reflectivity (eg, a pFET with epitaxially grown silicon germanium in the source / drain regions). Similarly, each of the second devices can include a second material having a second reflectivity (eg, an nFET having single crystal silicon in a source / drain region).

構造体の第1の実施形態は、フィル構造体(すなわち、第1フィル構造体及び第2フィル構造体)を含む。第1フィル構造体は、例えば、ダミー第1デバイス(すなわち、第1デバイスと同じ第1材料(例えばシリコン・ゲルマニウム)を含むように、第1デバイスと同じ方法で構造体化された、非機能性デバイス)を含むことができる。同様に、第2フィル構造体は、例えば、ダミー第2デバイス(すなわち、第2デバイスと同じ第2材料(例えば単結晶シリコン)を含むように、第2デバイスと同じ方法で構造体化された、非機能性デバイス)を含むことができる。ウェハ全域にわたって一様な反射率を達成するために(すなわち、反射及び吸収特性のバランスをとるため、ほぼ等しい反射及び吸収特性を与えるため、など)、ウェハ上の領域間の、並びに、各々の領域内のサブ領域間の第1及び第2フィル構造体の分布を、第1及び第2デバイスの分布に応じて変化させてもよい。   The first embodiment of the structure includes a fill structure (ie, a first fill structure and a second fill structure). The first fill structure is, for example, a non-functional, structured in the same manner as the first device to include a dummy first device (ie, the same first material (eg, silicon germanium) as the first device) Sex device). Similarly, the second fill structure has been structured in the same manner as the second device, eg, to include a dummy second device (ie, the same second material (eg, single crystal silicon) as the second device). Non-functional devices). To achieve uniform reflectivity across the wafer (ie, to balance reflection and absorption characteristics, to give approximately equal reflection and absorption characteristics, etc.), between regions on the wafer and each The distribution of the first and second fill structures between the sub-regions in the region may be changed according to the distribution of the first and second devices.

より詳細には、ウェハの各々の領域、最適には各々の領域内の所与のサブ領域のいずれもが、異なる反射率を有する異なる材料のほぼ同じ全体的比率及び密度を有する場合に、ほぼ一様な反射率を達成することができる。第1デバイスと第2デバイスとの比率、並びに、ウェハのいずれの所与の領域内及び/又はいずれの所与のサブ領域内のそれらの位置も設計に応じて変化することになるため、一様な反射率を達成するのに必要な第1及び第2フィル構造体の分布(すなわち量及び位置)もまた変化することになる。   More particularly, if each region of the wafer, optimally any given sub-region within each region, has approximately the same overall ratio and density of different materials having different reflectivities, then approximately A uniform reflectivity can be achieved. The ratio between the first device and the second device and their position in any given region and / or any given sub-region of the wafer will vary depending on the design, so that The distribution (ie quantity and position) of the first and second fill structures necessary to achieve such reflectivity will also vary.

構造体の第2実施形態は、少なくとも1つのハイブリッド・フィル構造体を含む。ハイブリッド・フィル構造体は、第1材料(例えばシリコン・ゲルマニウム)と第2材料(例えば単結晶シリコン)の両方を所定の比率で含む。前の実施形態と同様に、一様な反射率を達成するために(すなわち、反射及び吸収特性のバランスをとるため、ほぼ等しい反射及び吸収特性を与えるため、など)、第1及び第2デバイスに対するウェハ全域にわたるフィル構造体の分布は、予め定められる。   The second embodiment of the structure includes at least one hybrid fill structure. The hybrid fill structure includes both a first material (eg, silicon germanium) and a second material (eg, single crystal silicon) in a predetermined ratio. Similar to the previous embodiment, the first and second devices to achieve uniform reflectivity (ie, to balance reflection and absorption characteristics, to provide approximately equal reflection and absorption characteristics, etc.) The distribution of the fill structure over the entire wafer relative to is predetermined.

より詳細には、ウェハの各々の領域、最適には各々の領域内の所与のサブ領域のいずれもが、異なる反射率を有する異なる材料のほぼ同じ全体的比率及び密度を有する場合に、ほぼ一様な反射率を達成することができる。第1デバイスと第2デバイスとの比率、並びに、ウェハのいずれの所与の領域内及び/又はいずれの所与のサブ領域内のそれらの位置も設計に応じて変化することになるため、一様な反射率を達成するのに必要なフィル構造体(第1材料と第2材料との所定の比率を有する少なくとも1つのハイブリッド・フィル構造体を含む)の分布(すなわち量及び位置)もまた、それらの領域又はサブ領域内のハイブリッド・フィル構造体内の第1材料と第2材料との比率と同様に、領域間、及びサブ領域間で変化することになる。   More particularly, if each region of the wafer, optimally any given sub-region within each region, has approximately the same overall ratio and density of different materials having different reflectivities, then approximately A uniform reflectivity can be achieved. The ratio between the first device and the second device and their position in any given region and / or any given sub-region of the wafer will vary depending on the design, so that The distribution (ie, quantity and location) of the fill structure (including at least one hybrid fill structure having a predetermined ratio of the first material and the second material) necessary to achieve such reflectivity is also As well as the ratio of the first material to the second material in the hybrid fill structure within those regions or sub-regions, it will vary between regions and between sub-regions.

構造体の第3の実施形態は、ハイブリッド配向ウェハ(HOT)ウェハを含む。HOTウェハは、第1配向(例えば110配向を有する単結晶シリコン)及び第1厚さを有する第1区域と、第2配向(例えば100配向を有する単結晶シリコン)及び第2厚さを有する第2区域とを含むことができる。第1区域は、誘電体層上に位置決めされる(すなわち、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)区域)。第1区域と第2区域の厚さが異なる結果として、区域間の反射及び吸収特性もまた異なる。前に説明された実施形態と同様に、第3の実施形態におけるHOTウェハの各々の領域は、集積回路を含み、かつ集積回路の種々の異なる回路を含む多数のサブ領域をさらに含む。これらの回路の各々は、第1型デバイス(例えばp型電界効果トランジスタ(pFET))と第2型デバイス(例えばn型電界効果トランジスタ(nFET))の両方からなるものとすることができる。しかしながら、この実施形態においては、2つの異なる型のデバイスは、異なる材料を含む代わりに、HOTウェハの異なるシリコン区域に形成され、そのため、同じ半導体材料の異なる結晶配向、並びに異なる厚さを有し、したがって、異なる反射及び吸収特性を有する。   A third embodiment of the structure includes a hybrid orientation wafer (HOT) wafer. The HOT wafer has a first region having a first orientation (eg, single crystal silicon having a 110 orientation) and a first thickness, a second orientation (eg, single crystal silicon having a 100 orientation) and a second thickness having a second thickness. And two zones. The first area is positioned on the dielectric layer (ie, a silicon on insulator (SOI) area). As a result of the different thicknesses of the first and second areas, the reflection and absorption characteristics between the areas are also different. Similar to the previously described embodiments, each region of the HOT wafer in the third embodiment includes an integrated circuit and further includes a number of sub-regions including various different circuits of the integrated circuit. Each of these circuits may consist of both a first type device (eg, a p-type field effect transistor (pFET)) and a second type device (eg, an n-type field effect transistor (nFET)). However, in this embodiment, the two different types of devices are formed in different silicon areas of the HOT wafer instead of containing different materials, and thus have different crystal orientations of the same semiconductor material, as well as different thicknesses. Therefore, it has different reflection and absorption characteristics.

この第3の実施形態はまた、複数のフィル構造体(すなわち第1及び第2フィル構造体)を含む。第1フィル構造体は、例えば、第1デバイスと同じ厚さ及び同じ反射率を有するダミー第1デバイスを含むことができる。同様に、第2フィル構造体は、例えば、第2デバイスと同じ厚さ及び同じ反射率を有するダミー第2デバイスを含むことができる。ウェハ全域にわたって一様な反射率を達成するために(すなわち、反射及び吸収特性のバランスをとるため、ほぼ等しい反射及び吸収特性を与えるため、など)、ウェハ上の領域間の、並びに、各々の領域内のサブ領域間の第1及び第2フィル構造体の分布を、第1及び第2デバイスの分布に応じて変化させてもよい。   This third embodiment also includes a plurality of fill structures (ie, first and second fill structures). The first fill structure can include, for example, a dummy first device having the same thickness and the same reflectivity as the first device. Similarly, the second fill structure can include, for example, a dummy second device having the same thickness and the same reflectivity as the second device. To achieve uniform reflectivity across the wafer (ie, to balance reflection and absorption characteristics, to give approximately equal reflection and absorption characteristics, etc.), between regions on the wafer and each The distribution of the first and second fill structures between the sub-regions in the region may be changed according to the distribution of the first and second devices.

より詳細には、ウェハの各々の領域、最適には各々の領域内の所与のサブ領域のいずれもが、異なる厚さ、したがって異なる反射率を有する材料のほぼ同じ全体的比率及び密度を有する場合に、ほぼ一様な反射率を達成することができる。第1デバイスと第2デバイスとの比率、並びに、ウェハのいずれの所与の領域内及び/又はいずれの所与のサブ領域内のそれらの位置も設計に応じて変化することになるため、一様な反射率を達成するのに必要な第1及び第2フィル構造体の分布(すなわち量及び位置)もまた変化することになる。   More specifically, each region of the wafer, optimally any given sub-region within each region, has approximately the same overall ratio and density of materials having different thicknesses and thus different reflectivities. In some cases, a substantially uniform reflectivity can be achieved. The ratio between the first device and the second device and their position in any given region and / or any given sub-region of the wafer will vary depending on the design, so that The distribution (ie quantity and position) of the first and second fill structures necessary to achieve such reflectivity will also vary.

同じく開示されるのは、上記の構造体の製造方法である。
この方法の第1の実施形態においては、ウェハと、同様にウェハ上に形成されるべき集積回路のための設計とが提供される。集積回路設計は、第1反射率を有する第1材料(例えばエピタキシャル成長シリコン・ゲルマニウム)を含む第1型デバイス(例えば、p型電界効果トランジスタ(pFET))と、第2反射率を有する第2材料(例えば単結晶シリコン)を含む第2型デバイス(例えば、n型電界効果トランジスタ(nFET))との両方を組み入れた、多数の回路を含むことができる。集積回路設計に基づいて、回路を形成することになる第1及び第2デバイスがウェハ上にマップされる。次に、第1及び第2デバイスのマッピングに基づいて、ウェハ上の領域間の、並びに、各々の領域内のサブ領域間のフィル構造体の(すなわち、第1及び第2フィル構造体の)分布が、ウェハ全域にわたる反射率がほぼ一様となるように予め定められる。
Also disclosed is a method for manufacturing the structure.
In a first embodiment of the method, a wafer and a design for an integrated circuit to be formed on the wafer are provided. The integrated circuit design includes a first type device (eg, a p-type field effect transistor (pFET)) that includes a first material having a first reflectivity (eg, epitaxially grown silicon germanium), and a second material having a second reflectivity. Multiple circuits can be included that incorporate both second type devices (eg, n-type field effect transistors (nFETs)) that include (eg, single crystal silicon). Based on the integrated circuit design, the first and second devices that will form the circuit are mapped onto the wafer. Next, based on the mapping of the first and second devices, of the fill structure between regions on the wafer and between sub-regions within each region (ie, of the first and second fill structures). The distribution is predetermined so that the reflectance over the entire wafer is substantially uniform.

より詳細には、ウェハの各々の領域、最適には各々の領域内の各々のサブ領域が、異なる反射率を有する異なる材料のほぼ同じ全体的比率及び密度を有するようにフィル構造体を分布させることによって、ほぼ一様な反射率(すなわち、バランスの取れた反射及び吸収特性、ほぼ等しい反射及び吸収特性など)を達成することができる。第1デバイスと第2デバイスとの比率、並びに、ウェハのいずれの所与の領域内及び/又はいずれの所与のサブ領域内のそれらの位置も設計に応じて変化することになるため、一様な反射率を達成するのに必要な第1及び第2フィル構造体の分布(すなわち量及び位置)もまた変化することになる。   More particularly, the fill structure is distributed such that each region of the wafer, optimally each sub-region within each region, has approximately the same overall ratio and density of different materials having different reflectivities. In this way, a substantially uniform reflectivity (ie balanced reflection and absorption characteristics, approximately equal reflection and absorption characteristics, etc.) can be achieved. The ratio between the first device and the second device and their position in any given region and / or any given sub-region of the wafer will vary depending on the design, so that The distribution (ie quantity and position) of the first and second fill structures necessary to achieve such reflectivity will also vary.

回路がマップされ、フィル構造体の位置及び量が予め定められると、第1及び第2デバイス、並びに、第1及び第2フィル構造体が、ウェハ上に同時に形成される。さらに、第1デバイスが形成される際に、例えば、第1デバイスと同じ第1材料を含むように第1デバイスと同じ方法で構造体化されたダミー第1デバイス(すなわち非機能性デバイス)を形成することによって、第1フィル構造体を形成することができる。同様に、第2デバイスが形成される際に、例えば、第2デバイスと同じ第2材料を含むように第2デバイスと同じ方法で構造体化されたダミー第2デバイス(すなわち非機能性デバイス)を形成することによって、第2フィル構造体を形成することができる。   Once the circuit is mapped and the position and amount of the fill structure are predetermined, the first and second devices and the first and second fill structures are formed simultaneously on the wafer. Further, when the first device is formed, for example, a dummy first device (ie, a non-functional device) structured in the same manner as the first device to include the same first material as the first device. By forming, the first fill structure can be formed. Similarly, when the second device is formed, for example, a dummy second device (ie, a non-functional device) structured in the same manner as the second device to include the same second material as the second device. By forming the second fill structure, the second fill structure can be formed.

この方法の第2の実施形態は、同様に、ウェハ及びウェハ上に形成されるべき集積回路のための設計を提供することを含む。集積回路設計は、第1反射率を有する第1材料(例えばエピタキシャル成長シリコン・ゲルマニウム)を含む第1型デバイス(例えば、p型電界効果トランジスタ(pFET))と、第2反射率を有する第2材料(例えば単結晶シリコン)を含む第2型デバイス(例えば、n型電界効果トランジスタ(nFET))との両方を組み入れた、多数の回路を含むことができる。集積回路設計に基づいて、種々の回路を形成することになる第1及び第2デバイスがウェハ上にマップされる。   The second embodiment of the method also includes providing a design for the wafer and the integrated circuit to be formed on the wafer. The integrated circuit design includes a first type device (eg, a p-type field effect transistor (pFET)) that includes a first material having a first reflectivity (eg, epitaxially grown silicon germanium), and a second material having a second reflectivity. Multiple circuits can be included that incorporate both second type devices (eg, n-type field effect transistors (nFETs)) that include (eg, single crystal silicon). Based on the integrated circuit design, the first and second devices that will form the various circuits are mapped onto the wafer.

次に、第1及び第2デバイスのマッピングに基づいて、ウェハ上の領域間の、並びに、各々の領域内のサブ領域間のフィル構造体の組成及び分布が、ウェハ全域にわたる反射率がほぼ一様となるように予め定められる。フィル構造体は、第1材料を含む第1フィル構造体、第2材料を含む第2フィル構造体、及び/又は、両方の材料を含む1つ又は複数のハイブリッド・フィル構造体を含むことができる。したがって、フィル構造体の組成及び分布を決定することは、第1フィル構造体の分布(すなわち量及び位置)を決定すること、第2フィル構造体の分布(すなわち量及び位置)を決定すること、及び、第1材料と第2材料との異なる所定の比率を有する異なるハイブリッド・フィル構造体の分布(すなわち量及び位置)を決定することを含む。   Next, based on the mapping of the first and second devices, the composition and distribution of the fill structure between regions on the wafer and between sub-regions within each region is such that the reflectivity across the wafer is approximately equal. It is predetermined so that it may become. The fill structure may include a first fill structure that includes a first material, a second fill structure that includes a second material, and / or one or more hybrid fill structures that include both materials. it can. Accordingly, determining the composition and distribution of the fill structure determines the distribution (ie, amount and position) of the first fill structure, and determines the distribution (ie, amount and position) of the second fill structure. And determining the distribution (ie quantity and position) of different hybrid fill structures having different predetermined ratios of the first material and the second material.

より詳細には、ほぼ一様な反射率(すなわち、バランスの取れた反射及び吸収特性、ほぼ等しい反射及び吸収特性、など)を達成するために、第1及び第2デバイスに対するウェハ全域にわたるフィル構造体(第1材料と第2材料との所定の比率を有するハイブリッド・フィル構造体を含む)の分布は、ウェハの各々の領域、及び最適には各々の領域内の各々のサブ領域が異なる反射率を有する異なる材料のほぼ同じ全体的比率及び密度を有することになるように、予め定められる。第1デバイスと第2デバイスとの比率、並びに、ウェハのいずれの所与の領域内及び/又はいずれの所与のサブ領域内のそれらの位置も設計に応じて変化することになるため、一様な反射率を達成するのに必要なフィル構造体(ハイブリッド・フィル構造体を含む)の分布(すなわち量及び位置)もまた、領域間及びサブ領域間で変化することになる。   More specifically, the fill structure across the wafer for the first and second devices to achieve substantially uniform reflectivity (ie, balanced reflection and absorption characteristics, approximately equal reflection and absorption characteristics, etc.). The distribution of the body (including the hybrid fill structure having a predetermined ratio of the first material to the second material) reflects differently in each area of the wafer, and optimally in each sub-area within each area. It is predetermined to have approximately the same overall ratio and density of different materials having rates. The ratio between the first device and the second device and their position in any given region and / or any given sub-region of the wafer will vary depending on the design, so that The distribution (ie, amount and position) of the fill structures (including hybrid fill structures) necessary to achieve such reflectivity will also vary from region to region and from region to region.

回路がマップされ、異なるフィル構造体の構成、並びに、それらのそれぞれの位置及び量が予め定められると、第1及び第2デバイス、並びにフィル構造体(ハイブリッド・フィル構造体を含む)を、ウェハ上に同時に形成することができる。   Once the circuit is mapped and the configuration of the different fill structures, and their respective locations and quantities, are predetermined, the first and second devices, and fill structures (including hybrid fill structures) are transferred to the wafer. Can be formed simultaneously.

この方法の第3の実施形態は、ハイブリッド配向(HOT)ウェハを提供することを含む。HOTウェハは、第1区域がpFET性能に最適な110配向単結晶シリコンを含み、第2区域がnFET性能に最適な100配向単結晶シリコンを含むように、従来の処理技術を用いて形成することができる。第1及び第2区域を形成するのに用いられるプロセスのために、それらは異なる厚さを有することになる。結果として、第1及び第2区域は、異なる反射及び吸収特性(すなわち、それぞれ第1反射率及び第2反射率)を有することになる。   A third embodiment of the method includes providing a hybrid orientation (HOT) wafer. The HOT wafer is formed using conventional processing techniques so that the first zone contains 110 oriented single crystal silicon that is optimal for pFET performance and the second zone contains 100 oriented single crystal silicon that is optimal for nFET performance. Can do. Because of the process used to form the first and second areas, they will have different thicknesses. As a result, the first and second areas will have different reflection and absorption characteristics (ie, first reflectivity and second reflectivity, respectively).

ウェハ上に形成されるべき集積回路のための設計も提供される。集積回路設計は、第1型デバイス(例えば、p型電界効果トランジスタ(pFET))と第2型デバイス(例えば、n型電界効果トランジスタ(nFET))の両方を組み入れることができる。集積回路設計及びHOTウェハの構成に基づいて、第1デバイス及び第2デバイスがウェハ上にマップされる。詳細には、第1及び第2デバイスは、最適な性能を保証するために、それぞれ第1及び第2区域に形成されるようにマップされる。例えば、第1シリコン区域が110配向であり、第1デバイスがpFETである場合には、第1デバイスは最適な性能を保証するために第1区域に形成されることになる。同様に、第2シリコン区域が100配向であり、第2デバイスがnFETである場合には、第2デバイスは最適な性能を保証するために第2区域に形成されることになる。   A design for an integrated circuit to be formed on a wafer is also provided. An integrated circuit design can incorporate both a first type device (eg, a p-type field effect transistor (pFET)) and a second type device (eg, an n-type field effect transistor (nFET)). Based on the integrated circuit design and the configuration of the HOT wafer, a first device and a second device are mapped onto the wafer. Specifically, the first and second devices are mapped to be formed in the first and second areas, respectively, to ensure optimal performance. For example, if the first silicon area is 110-oriented and the first device is a pFET, the first device will be formed in the first area to ensure optimal performance. Similarly, if the second silicon area is 100-oriented and the second device is an nFET, the second device will be formed in the second area to ensure optimal performance.

次に、第1及び第2デバイスのマッピングに基づいて、ウェハ上の領域間の、並びに、各々の領域内のサブ領域間のフィル構造体(すなわち、第1及び第2フィル構造体)の分布(すなわち、量及び位置)が、ウェハ全域にわたる反射率がほぼ一様となるように(すなわち、反射及び吸収特性のバランスが取れるように、など)予め定められる。より詳細には、ウェハの各々の領域、最適には各々の領域内の所与のサブ領域のいずれもが第1厚さ及び第1反射率を有する半導体材料と第2厚さ及び第2反射率を有する半導体材料とのほぼ同じ全体的比率及び密度を有する場合に、ほぼ一様な反射率を達成することができる。第1デバイスと第2デバイスとの比率、並びに、ウェハのいずれの所与の領域内及び/又はいずれの所与のサブ領域内のそれらの位置も設計に応じて変化することになるため、一様な反射率を達成するのに必要な第1及び第2フィル構造体の分布(すなわち量及び位置)もまた変化することになる。   Next, based on the mapping of the first and second devices, the distribution of fill structures (ie, first and second fill structures) between regions on the wafer and between sub-regions within each region. (I.e., quantity and position) is predetermined such that the reflectivity across the wafer is substantially uniform (i.e., the balance between reflection and absorption properties is balanced, etc.). More particularly, each region of the wafer, optimally any given sub-region within each region, includes a semiconductor material having a first thickness and a first reflectance and a second thickness and a second reflection. A substantially uniform reflectivity can be achieved if it has approximately the same overall ratio and density as a semiconducting material having a reflectivity. The ratio between the first device and the second device and their position in any given region and / or any given sub-region of the wafer will vary depending on the design, so that The distribution (ie quantity and position) of the first and second fill structures necessary to achieve such reflectivity will also vary.

回路がマップされ、フィル構造体の位置及び量が予め定められると、第1及び第2デバイス、並びに、第1及び第2フィル構造体が、ウェハ上に同時に形成される。第1及び第2デバイスは、例えば、同じHOTウェハ上で、第1区域に第1配向(例えば110)シリコンを有するpFET、及び第2区域に第2配向(例えば100)シリコンを有するnFETを形成するための従来の処理技術を用いて形成することができる。さらに、第1デバイスが形成される際に、例えば、同じ厚さを有する同じ配向のシリコンを含むダミー第1デバイス(すなわち非機能性デバイス)を形成することによって、第1フィル構造体を形成することができる。同様に、第2デバイスが形成される際に、例えば、同じ厚さを有する同じ配向のシリコンを含むダミー第2デバイス(すなわち非機能性デバイス)を形成することによって、第2フィル構造体を形成することができる。   Once the circuit is mapped and the position and amount of the fill structure are predetermined, the first and second devices and the first and second fill structures are formed simultaneously on the wafer. The first and second devices, for example, form a pFET having a first orientation (eg, 110) silicon in the first area and an nFET having a second orientation (eg, 100) silicon in the second area on the same HOT wafer. Can be formed using conventional processing techniques. Further, when the first device is formed, the first fill structure is formed, for example, by forming a dummy first device (ie, a non-functional device) that includes the same orientation of silicon having the same thickness. be able to. Similarly, when the second device is formed, the second fill structure is formed, for example, by forming a dummy second device (ie, a non-functional device) that includes silicon of the same orientation and the same thickness. can do.

本発明の実施形態のこれらの及び他の態様は、以下の説明及び添付の図面と組み合わせて考察したときに、より良く認識され理解されるであろう。しかしながら、本発明の好ましい実施形態及びその多くの特定の詳細を示している以下の説明は、説明のために与えられるものであって、限定するためのものではないことを理解されたい。多くの変更及び改変は、本発明の意図から逸脱することなく、本発明の実施形態の範囲内で行うことができ、本発明の実施形態は全てのそうした改変を含む。   These and other aspects of embodiments of the invention will be better appreciated and understood when considered in conjunction with the following description and the accompanying drawings. However, it is to be understood that the following description, which sets forth the preferred embodiment of the invention and its many specific details, is given for purposes of illustration and not limitation. Many changes and modifications may be made within the scope of the embodiments of the invention without departing from the spirit of the invention, and the embodiments of the invention include all such modifications.

本発明の実施形態は、図面を参照しながら以下の詳細な説明からより良く理解されるであろう。
本発明の実施形態、並びに、その種々の特徴及び利点となる詳細は、添付の図面に示され以下の説明において詳述された、制限するものではない実施形態を参照しながら、より十分に説明される。図面に示された特徴は、必ずしも一律の縮尺に従って描かれたものではないことに注意されたい。周知の構成要素及び処理技術の説明は、本発明の実施形態を不必要に不明瞭にしないように省略されている。ここで用いられた例は、単に本発明の実施形態が実施される方法の理解を容易にし、さらに当業者が本発明の実施形態を実施できるようにすることが意図されている。したがって、例は、本発明の実施形態の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
Embodiments of the present invention will be better understood from the following detailed description with reference to the drawings.
The embodiments of the present invention and its various features and advantageous details are more fully described with reference to the non-limiting embodiments that are illustrated in the accompanying drawings and detailed in the following description. Is done. It should be noted that the features illustrated in the drawings are not necessarily drawn to scale. Descriptions of well-known components and processing techniques have been omitted so as not to unnecessarily obscure the embodiments of the present invention. The examples used herein are merely intended to facilitate an understanding of the manner in which embodiments of the present invention are implemented and to further enable those skilled in the art to practice the embodiments of the present invention. Accordingly, the examples should not be construed as limiting the scope of the embodiments of the invention.

前述のように、反射及び吸収特性の変動は、ウェハの異なる領域における異なる材料及び/又は異なる材料厚さといった異なる要因によって引き起こされることがある。これらの一様でない温度変化は、ウェハ全域にわたって、ドーパントの活性化、損傷修復などを変化させることがあり、それにより、閾値電圧、シート抵抗、動作電流、漏れ電流などにおける変動を引き起こすことがある。したがって、一様でない温度変化は、デバイス性能の、位置に依存する大きな変動を引き起こすことがある。   As mentioned above, variations in reflection and absorption properties may be caused by different factors such as different materials and / or different material thicknesses in different regions of the wafer. These non-uniform temperature changes can change dopant activation, damage repair, etc. across the wafer, which can cause variations in threshold voltage, sheet resistance, operating current, leakage current, etc. . Thus, non-uniform temperature changes can cause large position-dependent variations in device performance.

最近開発された相補型金属酸化物半導体(CMOS)デバイスは、性能を強化するために、p型電界効果トランジスタのソース/ドレーン領域にエピタキシャル成長シリコン・ゲルマニウム(eSiGe)を組み入れている。したがって、これらのデバイスは、シリコン・ゲルマニウムを有するpFETと、単結晶シリコンを有するn型電界効果トランジスタ(nFET)の両方を含む。しかしながら、シリコン・ゲルマニウムと単結晶シリコンの反射及び吸収特性は異なっており、性能のばらつきを生じさせることがある。特に、eSiGeの反射率は、単結晶シリコンの反射率よりも10%まで高いことがあり、そのため20%までの性能のばらつきを生じさせることがある。同様に、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)区域が一方の型の電界効果トランジスタ(例えばpFET)の性能を強化するために1つの配向(例えば110)を有し、バルク・シリコン区域が別の型の電界効果トランジスタ(例えばnFET)の性能を強化するために異なる配向(例えば100)を有する、ハイブリッド配向(HOT)ウェハが開発されている。しかしながら、SOI及びバルク・シリコン区域は、厚さが異なるので、異なる反射特性を有する。特に、SOI区域の反射率は、バルク・シリコン区域よりも15%まで高いことがあり、そのため30%までの性能のばらつきを生じさせることがある。さらに、技術が縮小化し続けるのに伴って、アニール・ランプ(ramp)時間が減少し続ける(例えばサブ秒ランプまで)ことになり、これらのより速いランプ時間は、ウェハ全域にわたる反射及び吸収特性の変動に対する更に大きな敏感さを伴うことになる。したがって、当該技術分野において、急速熱アニール・プロセスの間のウェハ全域にわたる一様な温度変化を保証する、半導体ウェハ構造体、及び、それに関連する技術に対する必要性が存在する。   Recently developed complementary metal oxide semiconductor (CMOS) devices incorporate epitaxially grown silicon germanium (eSiGe) in the source / drain region of p-type field effect transistors to enhance performance. Thus, these devices include both pFETs with silicon-germanium and n-type field effect transistors (nFETs) with single crystal silicon. However, the reflection and absorption characteristics of silicon germanium and single crystal silicon are different and can cause performance variations. In particular, the reflectivity of eSiGe can be up to 10% higher than that of single crystal silicon, which can cause performance variations of up to 20%. Similarly, the silicon-on-insulator (SOI) area has one orientation (eg, 110) to enhance the performance of one type of field effect transistor (eg, pFET) and the bulk silicon area is another type. Hybrid orientation (HOT) wafers with different orientations (eg, 100) have been developed to enhance the performance of other field effect transistors (eg, nFETs). However, SOI and bulk silicon areas have different reflective properties due to their different thicknesses. In particular, the reflectivity of the SOI area can be up to 15% higher than the bulk silicon area, which can result in performance variations of up to 30%. Furthermore, as the technology continues to shrink, the anneal ramp time will continue to decrease (eg, up to sub-second ramps), and these faster ramp times will increase the reflection and absorption characteristics across the wafer. This is accompanied by greater sensitivity to fluctuations. Accordingly, there is a need in the art for semiconductor wafer structures and related techniques that ensure uniform temperature changes across the wafer during a rapid thermal annealing process.

上記の観点から、本明細書で開示されるのは、急速熱アニールの間のウェハ全域にわたる一様な温度変化を保証するために、ウェハ全域にわたる一様な反射率を与える(すなわち、反射特性と吸収特性とのバランスをとる、ほぼ等しい反射及び吸収特性を与える、など)、多様な構成を有するダミー・フィル構造体を使用する半導体構造体、及び、それに関連する構造体の形成方法の実施形態である。1つの実施形態は、異なる半導体材料を含むフィル構造体を、ウェハの各々の領域内及び最適には各々のサブ領域内で異なる半導体材料間のほぼ同じ全体的比率及び密度が達成されるように、ウェハ全域にわたって分布させることによって、一様な反射率を達成する。別の実施形態は、種々の割合の異なる半導体材料を含む1つ又は複数のハイブリッド・フィル構造体を含むフィル構造体を、ウェハの各々の領域内及び最適には各々のサブ領域内で異なる半導体材料間のほぼ同じ全体的比率及び密度が達成されるように、ウェハ全域にわたって分布させることによって、一様な反射率を達成する。さらに別の実施形態は、異なる厚さを有する半導体材料を含むフィル構造体を、ウェハの各々の領域内及び最適には各々のサブ領域内で異なる厚さを有する半導体材料間のほぼ同じ全体的比率及び密度が達成されるように、ウェハ全域にわたって分布させることによって、一様な反射率を達成する。   In view of the above, disclosed herein provides a uniform reflectivity across the wafer to ensure a uniform temperature change across the wafer during rapid thermal annealing (ie, reflective properties). A semiconductor structure using a dummy fill structure having various configurations, and a method for forming the related structure, and the like. It is a form. One embodiment allows a fill structure comprising different semiconductor materials to achieve approximately the same overall ratio and density between different semiconductor materials within each region of the wafer and optimally within each sub-region. A uniform reflectivity is achieved by distributing over the entire wafer. Another embodiment provides a fill structure that includes one or more hybrid fill structures that include various proportions of different semiconductor materials, with different semiconductors within each region of the wafer and optimally within each sub-region. Uniform reflectivity is achieved by distributing across the wafer so that approximately the same overall ratio and density between materials is achieved. Yet another embodiment provides a fill structure comprising semiconductor materials having different thicknesses, with approximately the same overall between semiconductor materials having different thicknesses within each region of the wafer and optimally within each sub-region. Uniform reflectivity is achieved by distributing across the wafer so that ratio and density are achieved.

より詳細には、図1を参照すると、本発明の半導体構造体の各々の実施形態は、個々のダイが最終的に切断されることになる多数の領域110を有するウェハ100を含む。これらの領域110は、例えば、スクライブ線150によって分離することができる。   More particularly, referring to FIG. 1, each embodiment of the semiconductor structure of the present invention includes a wafer 100 having multiple regions 110 where individual dies will eventually be cut. These regions 110 can be separated by a scribe line 150, for example.

図2は、図1において見られるようなウェハ構造体の領域210の分解図を示す。一般に、各々の領域は、集積回路を含むことになり、かつ集積回路の種々の異なる回路(例えば、静的ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)、論理回路など)を含む多数のサブ領域(例えば、211、212)をさらに含むことになる。これらの回路の各々は、個々のデバイス、例えば、第1型デバイス201(例えばp型電界効果トランジスタ(pFET))と第2型デバイス202(例えばn型電界効果トランジスタ(nFET))の両方を組み入れた相補型金属酸化物半導体(CMOS)デバイスからなるものとすることができる。   FIG. 2 shows an exploded view of a region 210 of the wafer structure as seen in FIG. In general, each region will contain an integrated circuit, and a number of sub-regions (eg, static random access memory (SRAM), logic circuitry, etc.) that contain various different circuits of the integrated circuit (eg, 211, 212). Each of these circuits incorporates both individual devices, eg, first type device 201 (eg, p-type field effect transistor (pFET)) and second type device 202 (eg, n-type field effect transistor (nFET)). And complementary metal oxide semiconductor (CMOS) devices.

図3は、図1において見られるようなウェハ構造体の領域310の分解図を示す。これまでは、(例えば、2001年7月17日にPlat他に付与された特許文献1に示されているように)ダミー・フィル構造体300は、ウェハ全域にわたるデバイス密度を一様に分布させて、それによりウェハ全域にわたる種々の位置に形成された構造体のエッチ・バイアス及び傾きプロフィールの変動を減少させるために、ウェハの種々の回路の周り(すなわち、第1デバイス301及び第2デバイス302の周り)に組み込まれていた。これらのダミー・フィル構造体300は、典型的には、全て同じ型のものである(すなわち、同じ材料から同じ厚さで形成され、同じ方法で構成されたものである)。   FIG. 3 shows an exploded view of a region 310 of the wafer structure as seen in FIG. Until now, the dummy fill structure 300 has uniformly distributed the device density across the entire wafer (eg, as shown in US Pat. Thus, to reduce variations in etch bias and tilt profiles of structures formed at various locations across the wafer, the various devices around the wafer (ie, the first device 301 and the second device 302). Around). These dummy fill structures 300 are typically all of the same type (ie, formed from the same material with the same thickness and constructed in the same manner).

これに反して、本発明の実施形態は、デバイス密度を一様に分布させるだけでなく、ウェハ全域にわたって反射及び吸収特性を一様に分布させて、それにより急速熱アニール処理の間の一様な温度変化を保証するために、多様な異なる材料、厚さ及び/又は構成を有する多数の異なるダミー・フィル構造体を使用する。   On the other hand, embodiments of the present invention not only distribute the device density uniformly, but also distribute the reflection and absorption properties uniformly across the wafer, thereby making it uniform during rapid thermal annealing processes. In order to insure a uniform temperature change, a number of different dummy fill structures having a variety of different materials, thicknesses and / or configurations are used.

図4及び図5を参照すると、構造体の最初の2つの実施形態において、2つの異なる型のデバイス(例えば、図4の401−402、及び、図5の501−502)は、異なる反射及び吸収特性を有する異なる材料を含むことができる。これらの異なる材料は、最適な電界効果トランジスタ性能のために選択することができる。より詳細には、第1デバイス401、501の各々は、第1反射率を有する第1材料を含むことができる(例えば、ソース/ドレーン領域においてエピタキシャル成長シリコン・ゲルマニウムを有するpFET)。同様に、第2デバイス402、502の各々は、第2反射率を有する第2材料を含むことができる(例えば、ソース/ドレーン領域において単結晶シリコンを有するnFET)。   Referring to FIGS. 4 and 5, in the first two embodiments of the structure, two different types of devices (eg, 401-402 in FIG. 4 and 501-502 in FIG. 5) have different reflections and Different materials having absorbent properties can be included. These different materials can be selected for optimal field effect transistor performance. More particularly, each of the first devices 401, 501 can include a first material having a first reflectivity (eg, a pFET having epitaxially grown silicon-germanium in the source / drain region). Similarly, each of the second devices 402, 502 can include a second material having a second reflectivity (eg, an nFET having single crystal silicon in a source / drain region).

図4は、図1におけるようなウェハ構造体の2つの隣接領域410、420の分解図である。この第1の実施形態においては、フィル構造体450は、第1フィル構造体451と第2フィル構造体452の両方を含むことができる。第1フィル構造体451は、例えば、ダミー第1デバイス(すなわち、第1デバイス401と同じ第1材料(例えばシリコン・ゲルマニウム)を含むように、第1デバイス401と同じ方法で構造体化された、非機能性デバイス)を含むことができる。同様に、第2フィル構造体452は、例えば、ダミー第2デバイス(すなわち、第2デバイス402と同じ第2材料(例えば単結晶シリコン)を含むように、第2デバイス402と同じ方法で構造体化された、非機能性デバイス)を含むことができる。   FIG. 4 is an exploded view of two adjacent regions 410, 420 of the wafer structure as in FIG. In this first embodiment, the fill structure 450 can include both a first fill structure 451 and a second fill structure 452. The first fill structure 451 is structured in the same manner as the first device 401 to include, for example, a dummy first device (ie, the same first material (eg, silicon germanium) as the first device 401). Non-functional devices). Similarly, the second fill structure 452 may be structured in the same manner as the second device 402, for example, to include a dummy second device (ie, the same second material (eg, single crystal silicon) as the second device 402). Non-functional devices).

ウェハ全域にわたって一様な反射率を達成するために(すなわち、反射及び吸収特性のバランスをとるため、ほぼ等しい反射及び吸収特性を与えるため、など)、ウェハ上の領域間の、並びに、各々の領域内のサブ領域間の第1及び第2フィル構造体451、452の分布を、第1及び第2デバイス401、402の分布に応じて変化させてもよい。より詳細には、ウェハの各々の領域410、420、最適には各々の領域内の所与のサブ領域(例えば、領域410のサブ領域411−412、領域420のサブ領域421−422など)のいずれもが、異なる反射率を有する異なる材料のほぼ同じ全体的比率及び密度を有する場合に、ほぼ一様な反射率を達成することができる。すなわち、各々の領域410、420、最適には各々のサブ領域は、第1デバイス及び第1フィル構造体における第1材料の表面積の合計と第2デバイス及び第2フィル構造体における第2材料の表面積の合計との間でほぼ同じ全体的比率を有する。この同じ全体的比率は、予め定めることができ、例えば、ウェハ上の全ての第1デバイス401とウェハ上の全ての第2デバイス402との比率に基づくものとすることができる。   To achieve uniform reflectivity across the wafer (ie, to balance reflection and absorption characteristics, to give approximately equal reflection and absorption characteristics, etc.), between regions on the wafer and each The distribution of the first and second fill structures 451 and 452 between the sub-regions in the region may be changed according to the distribution of the first and second devices 401 and 402. More particularly, for each region 410, 420 of the wafer, optimally for a given sub-region within each region (eg, sub-region 411-412 of region 410, sub-region 421-422 of region 420, etc.). A substantially uniform reflectivity can be achieved when both have approximately the same overall ratio and density of different materials having different reflectivities. That is, each region 410, 420, optimally each sub-region, is the sum of the surface area of the first material in the first device and first fill structure and the second material in the second device and second fill structure. Has approximately the same overall ratio between the total surface area. This same overall ratio can be predetermined, for example, based on the ratio of all first devices 401 on the wafer to all second devices 402 on the wafer.

したがって、単なる説明の目的で、ウェハ設計が100個の第1デバイスと300個の第2デバイスとを含む場合に、各々の領域410、420についての第1材料と第2材料との所定の比率は、ほぼ1:3となるべきである。しかしながら、第1デバイスと第2デバイスとの比率、並びに、ウェハのいずれの所与の領域内及び/又はいずれの所与のサブ領域内のそれらの位置も設計に応じて変化することになるため、一様な反射率を達成するのに必要な第1及び第2フィル構造体451、452の分布(すなわち量及び位置)もまた変化することになる。   Thus, for illustrative purposes only, if the wafer design includes 100 first devices and 300 second devices, a predetermined ratio of first material to second material for each region 410, 420 Should be approximately 1: 3. However, the ratio of the first device to the second device and their position in any given region and / or any given sub-region of the wafer will vary depending on the design. The distribution (ie, amount and position) of the first and second fill structures 451, 452 required to achieve uniform reflectivity will also vary.

例えば、領域410及び420の各々は、第1材料と第2材料とのほぼ1:3の比率(すなわち、第1デバイス及び第1フィル構造体における第1材料の表面積の合計と第2デバイス及び第2フィル構造体における第2材料の表面積の合計との比率)を図示している。しかしながら、領域410のサブ領域411−412における回路と領域420のサブ領域421−422における回路は異なる(すなわち、それらは、異なる数及び/又は構成の第1及び第2デバイス401、402を含む)ため、第1及び第2フィル構造体451、452の分布は領域410及び420間で変化する。さらに、異なるサブ領域は、第1デバイスと第2デバイスとの異なる比率を有するため、異なるサブ領域間の第1及び第2フィル構造体451、452の分布もまた変化することがある。   For example, each of the regions 410 and 420 may have a ratio of approximately 1: 3 of the first material to the second material (ie, the sum of the surface area of the first material in the first device and the first fill structure and the second device and (Ratio with the sum of the surface areas of the second material in the second fill structure) is shown. However, the circuitry in sub-regions 411-412 of region 410 and the circuitry in sub-regions 421-422 of region 420 are different (ie, they include different numbers and / or configurations of first and second devices 401, 402). Therefore, the distribution of the first and second fill structures 451 and 452 varies between the regions 410 and 420. Further, since the different sub-regions have different ratios of the first device and the second device, the distribution of the first and second fill structures 451, 452 between the different sub-regions may also change.

図5は、図1のようなウェハ構造体の2つの隣接領域510、520の分解図である。この第2の実施形態においては、1つ、幾つか、又は全てのフィル構造体は、ハイブリッド・フィル構造体550から構成されることができる。ハイブリッド・フィル構造体550は、第1材料(例えばシリコン・ゲルマニウム)と第2材料(例えば単結晶シリコン)の両方を含むフィル構造体である。一様な反射率を達成するために(すなわち、反射及び吸収特性のバランスをとるため、ほぼ等しい反射及び吸収特性を与えるため、など)、第1及び第2デバイス501、502に対する、ウェハ全域にわたるフィル構造体(第1材料を含む第1フィル構造体556、第2材料を含む第2フィル構造体557、及び/又は、1つ又は複数のハイブリッド構造体550)の分布は、予め定められる。   FIG. 5 is an exploded view of two adjacent regions 510, 520 of the wafer structure as in FIG. In this second embodiment, one, some, or all of the fill structures can be composed of hybrid fill structures 550. The hybrid fill structure 550 is a fill structure that includes both a first material (eg, silicon germanium) and a second material (eg, single crystal silicon). To achieve uniform reflectivity (ie, to balance reflection and absorption characteristics, to provide approximately equal reflection and absorption characteristics, etc.), across the wafer for the first and second devices 501, 502 The distribution of the fill structures (a first fill structure 556 including a first material, a second fill structure 557 including a second material, and / or one or more hybrid structures 550) is predetermined.

より詳細には、ウェハの各々の領域510、520、最適には各々の領域内の所与のサブ領域(例えば、領域510のサブ領域511−513、領域520のサブ領域521−523など)のいずれもが、異なる反射率を有する異なる材料のほぼ同じ全体的比率及び密度を有する場合に、ほぼ一様な反射率を達成することができる。すなわち、各々の領域510、520、最適には各々のサブ領域は、第1デバイス501における第1材料の表面積、第1フィル構造体556における第1材料の表面積、及びハイブリッド・フィル構造体550における第1材料の表面積の合計と、第2デバイス502における第2材料の表面積、第2フィル構造体557における第2材料の表面積、及びハイブリッド・フィル構造体550における第2材料の表面積の合計との間でほぼ同じ全体的比率を有することができる。前述の実施形態と同様に、この同じ全体的比率は予め定めることができ、例えば、ウェハ上の全ての第1デバイス501とウェハ上の全ての第2デバイス502との比率に基づくものとすることができる。   More particularly, for each region 510, 520 of the wafer, optimally a given sub-region within each region (eg, sub-region 511-513 of region 510, sub-region 521-523 of region 520, etc.). A substantially uniform reflectivity can be achieved when both have approximately the same overall ratio and density of different materials having different reflectivities. That is, each region 510, 520, optimally each sub-region, is a surface area of the first material in the first device 501, a surface area of the first material in the first fill structure 556, and in the hybrid fill structure 550. The sum of the surface areas of the first material, the surface area of the second material in the second device 502, the surface area of the second material in the second fill structure 557, and the surface area of the second material in the hybrid fill structure 550. Can have approximately the same overall ratio. Similar to the previous embodiment, this same overall ratio can be predetermined, eg, based on the ratio of all first devices 501 on the wafer to all second devices 502 on the wafer. Can do.

したがって、単なる説明の目的で、ウェハ設計が100個の第1デバイスと300個の第2デバイスとを含む場合に、各々の領域510、520についての第1材料と第2材料との所定の比率は、ほぼ1:3となるべきである。しかしながら、第1デバイスと第2デバイスとの比率、並びに、ウェハのいずれの所与の領域内及び/又はいずれの所与のサブ領域内のそれらの位置も設計に応じて変化することになるため、一様な反射率を達成するのに必要な、ハイブリッド・フィル構造体550を含む、フィル構造体の分布(すなわち量及び位置)もまた、ハイブリッド構造体550内の第1材料と第2材料との比率と同様に、領域間及びサブ領域間で変化することになる。   Thus, for purposes of illustration only, if the wafer design includes 100 first devices and 300 second devices, a predetermined ratio of the first material to the second material for each region 510, 520 Should be approximately 1: 3. However, the ratio of the first device to the second device and their position in any given region and / or any given sub-region of the wafer will vary depending on the design. The distribution (ie, amount and location) of the fill structure, including the hybrid fill structure 550, necessary to achieve uniform reflectivity, is also the first and second materials within the hybrid structure 550. As in the case of the ratio, it varies between regions and between subregions.

例えば、領域510及び520の各々は、第1材料と第2材料とのほぼ1:3の比率(すなわち、第1デバイス510、第1ダミー・デバイス556、及びいずれのハイブリッド・フィル構造体550における第1材料の表面積の合計と、第2デバイス502、第2ダミー・デバイス557、及びハイブリッド・フィル構造体550における第2材料の表面積の合計との比率)を示している。しかしながら、領域510のサブ領域511−512における回路と領域520のサブ領域521−522における回路は異なる(すなわち、それらは異なる数及び/又は構成の第1及び第2デバイス501、502を含む)ため、フィル構造体556、557及び550の分布、並びに、ハイブリッド・フィル構造体550内の第1材料と第2材料との比率もまた変化することがある。すなわち、一様な反射率を保証するために、第1フィル構造体556、第2フィル構造体557、及び/又は、第1材料と第2材料との異なる比率を有する1つ又は複数のハイブリッド・フィル構造体550(例えば、ハイブリッド・フィル構造体551−552参照)を、ウェハ上に形成することができる。   For example, each of the regions 510 and 520 has a ratio of approximately 1: 3 of the first material to the second material (ie, in the first device 510, the first dummy device 556, and any hybrid fill structure 550). The ratio of the total surface area of the first material to the total surface area of the second material in the second device 502, the second dummy device 557, and the hybrid fill structure 550). However, because the circuitry in sub-region 511-512 of region 510 and the circuit in sub-region 521-522 of region 520 are different (ie, they include different numbers and / or configurations of first and second devices 501, 502). , The distribution of fill structures 556, 557, and 550, and the ratio of the first material to the second material in hybrid fill structure 550 may also vary. That is, the first fill structure 556, the second fill structure 557, and / or one or more hybrids having different ratios of the first and second materials to ensure uniform reflectivity. Fill structure 550 (see, for example, hybrid fill structure 551-552) can be formed on the wafer.

例えば、あまり密集していないサブ領域(例えば、領域510のサブ領域513及び領域520のサブ領域523)又は第1材料と第2材料との所定の比率を既に呈するサブ領域(例えば、領域510のサブ領域511)においては、各々の領域についての所定の比率(例えば1:3)と同じ第1材料と第2材料との比率を有する第1ハイブリッド・フィル構造体551、及び/又は、同じ所定の比率の第1及び第2ダミー・デバイス556、557を用いることができる。しかしながら、第1デバイスと第2デバイスとの比率が各々の領域についての所定の比率よりも大きい又は小さいサブ領域においては、付加的なハイブリッド・フィル構造体(例えば552−553)及び/又は第1ダミー・デバイス556と第2ダミー・デバイス557との異なる比率を用いることができる。例えば、領域510のサブ領域512において、第1デバイスの第2デバイスに対する、より大きい比率は、第1ハイブリッド・フィル構造体551に比べて比例的に多い量の第2材料を有する第2ハイブリッド・フィル構造体552によって、バランスをとることができる。もう1つの方法として、領域520のサブ領域521−522において、第1デバイスの第2デバイスに対する、より小さい比率は、第1ハイブリッド・フィル構造体551に比べて比例的に少ない量の第2材料を有する第3ハイブリッド・フィル構造体553によって、バランスをとることができる。   For example, sub-regions that are not very dense (eg, sub-region 513 of region 510 and sub-region 523 of region 520) or sub-regions that already exhibit a predetermined ratio of first material to second material (eg, of region 510) In the sub-region 511), the first hybrid fill structure 551 having the same ratio of the first material and the second material as the predetermined ratio (eg, 1: 3) for each region, and / or the same predetermined The first and second dummy devices 556, 557 in a ratio of However, in sub-regions where the ratio of the first device to the second device is greater or less than the predetermined ratio for each region, additional hybrid fill structures (eg, 552-553) and / or first Different ratios of the dummy device 556 and the second dummy device 557 can be used. For example, in the sub-region 512 of region 510, the larger ratio of the first device to the second device is a second hybrid that has a proportionally greater amount of the second material compared to the first hybrid fill structure 551. A balance can be achieved by the fill structure 552. Alternatively, in the sub-regions 521-522 of the region 520, the smaller ratio of the first device to the second device is a proportionately smaller amount of the second material compared to the first hybrid fill structure 551. A third hybrid fill structure 553 with can be balanced.

図6は、図1のようなウェハ構造体の2つの隣接領域610、620の分解図である。この構造体の第3の実施形態においては、ウェハ100は、特に、ハイブリッド配向(HOT)ウェハを含む。図7に示されるように、HOTウェハは、誘電体層780及び分離構造体790によって互いに分離された、異なる配向を有する半導体材料区域(すなわち、第1及び第2区域751、752)を有する。すなわち、HOTウェハは、第1配向を有する第1区域751(例えば110配向を有する単結晶シリコン)と、第2配向を有する第2区域752(例えば100配向を有する単結晶シリコン)とを含むことができる。第1区域751は、誘電体層780上に位置決めされる(すなわち、シリコン・オン・インシュレータ(SOI)区域)。第2区域752は、第1区域751に隣接して位置決めされ、分離構造体790によって第1区域751から分離される。第2区域752(すなわちバルク・シリコン区域)はさらに、誘電体層780の中に、及び/又は、誘電体層780を通って、半導体基板に延びる。したがって、第1及び第2区域751−752は、異なる配向及び異なる厚さ(例えば、それぞれ761及び762)を有する。SOI及びバルク区域の厚さが異なる結果として、区域751−752間の反射及び吸収特性もまた異なる(すなわち、第1区域751は第1反射率を有し、第2区域752は第2反射率を有する)。   FIG. 6 is an exploded view of two adjacent regions 610, 620 of the wafer structure as in FIG. In a third embodiment of this structure, the wafer 100 comprises in particular a hybrid orientation (HOT) wafer. As shown in FIG. 7, the HOT wafer has semiconductor material areas (ie, first and second areas 751, 752) having different orientations separated from each other by a dielectric layer 780 and an isolation structure 790. That is, the HOT wafer includes a first area 751 having a first orientation (eg, single crystal silicon having a 110 orientation) and a second area 752 having a second orientation (eg, a single crystal silicon having a 100 orientation). Can do. The first area 751 is positioned on the dielectric layer 780 (ie, a silicon on insulator (SOI) area). The second section 752 is positioned adjacent to the first section 751 and is separated from the first section 751 by the separation structure 790. The second area 752 (ie, the bulk silicon area) further extends into and / or through the dielectric layer 780 to the semiconductor substrate. Accordingly, the first and second areas 751-752 have different orientations and different thicknesses (eg, 761 and 762, respectively). As a result of the different thicknesses of the SOI and bulk areas, the reflection and absorption characteristics between the areas 751-752 are also different (ie, the first area 751 has a first reflectivity and the second area 752 has a second reflectivity. Have).

図6と図7を組み合わせて参照すると、前述の実施形態と同様に、ウェハの各々の領域(例えば610、620)は、集積回路を含む。一般に、各々の領域610、620は、集積回路を含み、かつ集積回路の種々の異なる回路(例えば、静的ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)、論理回路など)を含む多数のサブ領域(例えば、領域610の611−612、領域620の621−622など)を含む。これらの回路の各々は、個々のデバイス、例えば、第1型デバイス601(例えば、p型電界効果トランジスタ(pFET))及び第2型デバイス602(例えば、n型電界効果トランジスタ(nFET))との両方を組み入れた相補型金属酸化物半導体(CMOS)デバイスから成るものとすることができる。しかしながら、この実施形態においては、異なる材料を含む代わりに、2つの異なる型のデバイス601、602が、HOTウェハの異なるシリコン区域に形成され、そのため、同じ半導体材料の異なる結晶配向、並びに、異なる厚さを有し、したがって、異なる反射及び吸収特性を有する。例えば、第1デバイス601は、最適な性能のために、HOTウェハの第1区域751に形成することができ、第1厚さ761を有することができ、110配向のシリコンを有するpFETを含むことができ、第2デバイス602は、最適な性能のために、第2シリコン区域752に形成することができ、第2厚さ762を有することができ、100配向のシリコンを有するnFETを含むことができる。   Referring to FIGS. 6 and 7 in combination, each region of the wafer (eg, 610, 620) includes an integrated circuit, as in the previous embodiment. In general, each region 610, 620 includes an integrated circuit and a number of sub-regions (eg, static random access memory (SRAM), logic circuitry, etc.) that include various different circuits of the integrated circuit (eg, 611 of area 610, 621-622 of area 620, etc.). Each of these circuits is associated with an individual device, eg, a first type device 601 (eg, a p-type field effect transistor (pFET)) and a second type device 602 (eg, an n-type field effect transistor (nFET)). It can consist of complementary metal oxide semiconductor (CMOS) devices that incorporate both. However, in this embodiment, instead of including different materials, two different types of devices 601, 602 are formed in different silicon areas of the HOT wafer so that different crystal orientations of the same semiconductor material as well as different thicknesses. Thus having different reflection and absorption characteristics. For example, the first device 601 can be formed in a first area 751 of a HOT wafer for optimal performance, can have a first thickness 761, and includes a pFET with 110-oriented silicon. The second device 602 can be formed in the second silicon area 752 for optimal performance, can have a second thickness 762, and includes an nFET with 100-oriented silicon. it can.

前述の実施形態と同様に、ウェハの各々の領域610、620はまた、集積回路の第1及び第2デバイス601、602に隣接して位置決めされた複数のフィル構造体650を含むことができる。この実施形態においては、フィル構造体650は、第1フィル構造体651と第2フィル構造体652との両方を含むことができる。第1フィル構造体651は、例えば、ダミー第1デバイス(すなわち、第1デバイス601と同じ厚さ761、したがって同じ反射率を有するように、HOTウェハの第1区域751における第1デバイスと同じ方法で形成された非機能性デバイス)を含むことができる。同様に、第2フィル構造体652は、例えば、ダミー第2デバイス(すなわち、第2デバイス602と同じ厚さ762、したがって同じ反射率を有するように、HOTの第2区域752における第2デバイス602と同じ方法で構造体化された非機能性デバイス)を含むことができる。   Similar to the previous embodiment, each region 610, 620 of the wafer can also include a plurality of fill structures 650 positioned adjacent to the first and second devices 601, 602 of the integrated circuit. In this embodiment, the fill structure 650 can include both a first fill structure 651 and a second fill structure 652. The first fill structure 651 is, for example, the same method as the first device in the first area 751 of the HOT wafer to have a dummy first device (ie, the same thickness 761 as the first device 601 and thus the same reflectivity). A non-functional device formed in Similarly, the second fill structure 652 can be, for example, a dummy second device (ie, the second device 602 in the second area 752 of the HOT to have the same thickness 762 as the second device 602 and thus the same reflectivity). A non-functional device structured in the same way.

ウェハ全域にわたって一様な反射率を達成するために(すなわち、反射及び吸収特性のバランスをとるため、ほぼ等しい反射及び吸収特性を与えるため、など)、ウェハ上の領域間の、並びに、各々の領域内のサブ領域間の第1及び第2フィル構造体651、652の分布を、第1及び第2デバイス601、602の分布に応じて変化させてもよい。より詳細には、ウェハの各々の領域610、620、最適には各々の領域内の所与のサブ領域(例えば、領域610のサブ領域611−612、領域620のサブ領域621−622など)のいずれもが、異なる厚さ、したがって異なる反射率を有する材料のほぼ同じ全体的比率及び密度を有する場合に、ほぼ一様な反射率を達成することができる。すなわち、各々の領域610、620、最適には各々のサブ領域は、第1デバイス601及び第1フィル構造体651における第1厚さ761を有する半導体材料の表面積の合計と第2デバイス602及び第2フィル構造体652における第2厚さ762を有する半導体材料の表面積の合計との間で、ほぼ同じ全体的比率を有する。この同じ全体的比率は、予め定めることができ、例えば、ウェハ上の全ての第1デバイス601とウェハ上の全ての第2デバイス602との比率に基づくものとすることができる。したがって、単なる説明の目的で、ウェハ設計が100個の第1デバイスと300個の第2デバイスとを含む場合に、各々の領域610、620についての第1材料と第2材料との所定の比率は、ほぼ1:3となるべきである。しかしながら、第1デバイスと第2デバイスとの比率、並びに、ウェハのいずれの所与の領域内及び/又はいずれの所与のサブ領域内のそれらの位置も設計に応じて変化することになるため、一様な反射率を達成するのに必要な第1及び第2フィル構造体651、652の分布(すなわち量及び位置)もまた変化することになる。   To achieve uniform reflectivity across the wafer (ie, to balance reflection and absorption characteristics, to give approximately equal reflection and absorption characteristics, etc.), between regions on the wafer and each The distribution of the first and second fill structures 651 and 652 between the sub-regions in the region may be changed according to the distribution of the first and second devices 601 and 602. More particularly, for each region 610, 620 of the wafer, optimally for a given sub-region within each region (eg, sub-region 611-612 of region 610, sub-region 621-622 of region 620, etc.). A substantially uniform reflectivity can be achieved if both have approximately the same overall proportion and density of materials having different thicknesses and thus different reflectivities. That is, each region 610, 620, and optimally, each sub-region, includes the total surface area of the semiconductor material having the first thickness 761 in the first device 601 and the first fill structure 651 and the second device 602 and Between the sum of the surface area of the semiconductor material having the second thickness 762 in the two-fill structure 652 has approximately the same overall ratio. This same overall ratio can be predetermined, for example, based on the ratio of all first devices 601 on the wafer to all second devices 602 on the wafer. Thus, for purposes of illustration only, if the wafer design includes 100 first devices and 300 second devices, a predetermined ratio of first material to second material for each region 610, 620 Should be approximately 1: 3. However, the ratio of the first device to the second device and their position in any given region and / or any given sub-region of the wafer will vary depending on the design. The distribution (ie, amount and position) of the first and second fill structures 651, 652 required to achieve uniform reflectivity will also vary.

例えば、領域610及び620の各々は、第1厚さを有する半導体材料と第2厚さを有する半導体材料とのほぼ1:3の比率(すなわち、第1デバイス601及び第1フィル構造体651における第1厚さ761を有する半導体材料の表面積の合計と、第2デバイス602及び第2フィル構造体652における第2厚さ762を有する半導体材料の表面積の合計との比率)を図示している。しかしながら、領域610のサブ領域611−612における回路と領域620のサブ領域621−622における回路は異なる(すなわち、それらは異なる数及び/又は構成の第1及び第2デバイス601、602を含む)ため、第1及び第2フィル構造体651、652の分布は領域610及び620間で変化する。さらに、異なるサブ領域は、第1デバイスと第2デバイスとの異なる比率を有するため、異なるサブ領域間の第1及び第2フィル構造体651、652の分布もまた変化することがある。   For example, each of regions 610 and 620 may have a ratio of approximately 1: 3 of a semiconductor material having a first thickness and a semiconductor material having a second thickness (ie, in first device 601 and first fill structure 651). The ratio of the total surface area of the semiconductor material having the first thickness 761 to the total surface area of the semiconductor material having the second thickness 762 in the second device 602 and the second fill structure 652 is illustrated. However, because the circuitry in sub-region 611-612 of region 610 and the circuitry in sub-region 621-622 of region 620 are different (ie, they include different numbers and / or configurations of first and second devices 601 602). The distribution of the first and second fill structures 651 and 652 varies between the regions 610 and 620. Further, since the different sub-regions have different ratios of the first device and the second device, the distribution of the first and second fill structures 651, 652 between the different sub-regions may also change.

同じく開示されるのは、上記の構造体の製造方法である。
図8を図4と組み合わせて参照すると、本発明の方法の一実施形態においては、ウェハと、同様にウェハ上に形成されるべき集積回路のための設計とが提供される(802−804)。
Also disclosed is a method for manufacturing the structure.
Referring to FIG. 8 in combination with FIG. 4, in one embodiment of the method of the present invention, a wafer and a design for an integrated circuit to be formed on the wafer are provided (802-804). .

集積回路設計は、多数の回路(例えば、静的ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)及び論理回路)を含むことができ、これらの多数の回路の各々は、例えば、第1反射率を有する第1材料(例えばエピタキシャル成長シリコン・ゲルマニウム)を含む第1型デバイス410(例えば、p型電界効果トランジスタ(pFET))と、第2反射率を有する第2材料(例えば単結晶シリコン)を含む第2型デバイス402(例えば、n型電界効果トランジスタ(nFET))との両方を組み入れた、相補型金属酸化物半導体(CMOS)デバイスを含むことができる(806−808)。   An integrated circuit design may include a number of circuits (eg, static random access memory (SRAM) and logic circuitry), each of these number of circuits having a first reflectivity, for example, a first reflectivity. A first type device 410 (eg, p-type field effect transistor (pFET)) that includes a material (eg, epitaxially grown silicon germanium) and a second type device that includes a second material (eg, single crystal silicon) having a second reflectivity. Complementary metal oxide semiconductor (CMOS) devices that incorporate both 402 (eg, n-type field effect transistors (nFETs)) may be included (806-808).

集積回路設計に基づいて、回路を形成することになる第1デバイス401及び第2デバイス402がウェハ上にマップされる(810)。次に、第1及び第2デバイス401−402のマッピングに基づいて、ウェハ上の領域間の、並びに、各々の領域内のサブ領域間のフィル構造体450(すなわち、第1及び第2フィル構造体451、452)の分布(すなわち、量及び位置)が、ウェハ全域にわたる反射率がほぼ一様となるように(すなわち、反射及び吸収特性のバランスをとるように、反射及び吸収特性がほぼ等しくなるように、など)予め定められる(812)。   Based on the integrated circuit design, the first device 401 and the second device 402 that will form the circuit are mapped onto the wafer (810). Next, based on the mapping of the first and second devices 401-402, fill structures 450 (ie, first and second fill structures) between regions on the wafer and between sub-regions within each region. The distribution (ie quantity and position) of the bodies 451, 452) so that the reflectivity and absorption characteristics are approximately equal so that the reflectivity across the wafer is substantially uniform (ie, the balance between reflection and absorption characteristics). And so on) are predetermined (812).

より詳細には、ウェハの各々の領域410、420、最適には各々の領域内の各々のサブ領域(例えば、領域410のサブ領域411−412、領域420のサブ領域421−422、など)が異なる反射率を有する異なる材料のほぼ同じ全体的比率及び密度を有するように、フィル構造体450を分布させることによって、ほぼ一様な反射率を達成することができる(814)。すなわち、フィル構造体451及び452の分布は、各々の領域410、420、最適には各々のサブ領域が、第1デバイス401及び第1フィル構造体451における第1材料の表面積の合計と第2デバイス402及び第2フィル構造体452における第2材料の表面積の合計との間でほぼ同じ全体的比率を有するように、予め定められる。この同じ全体的比率は、予め定めることができ、例えば、ウェハ上の全ての第1デバイス401とウェハ上の全ての第2デバイス402との比率に基づくものとすることができる。したがって、単なる説明の目的で、ウェハ設計が100個の第1デバイスと300個の第2デバイスとを含む場合に、各々の領域410、420についての第1材料と第2材料との所定の比率は、ほぼ1:3となるべきである。しかしながら、第1デバイスと第2デバイスとの比率、並びに、ウェハのいずれの所与の領域内及び/又はいずれの所与のサブ領域内のそれらの位置も設計に応じて変化することになるため、一様な反射率を達成するのに必要な第1及び第2フィル構造体451、452の分布(すなわち量及び位置)も変化することになる。   More specifically, each region 410, 420 of the wafer, optimally each sub-region within each region (eg, sub-region 411-412 of region 410, sub-region 421-422 of region 420, etc.). By distributing the fill structure 450 to have approximately the same overall ratio and density of different materials having different reflectivities, a substantially uniform reflectivity can be achieved (814). That is, the distribution of the fill structures 451 and 452 is such that each region 410, 420, optimally each sub-region, has a second surface area of the first material 401 and the first fill structure 451 plus the second surface area. It is predetermined to have approximately the same overall ratio between the total surface area of the second material in device 402 and second fill structure 452. This same overall ratio can be predetermined, for example, based on the ratio of all first devices 401 on the wafer to all second devices 402 on the wafer. Thus, for illustrative purposes only, if the wafer design includes 100 first devices and 300 second devices, a predetermined ratio of first material to second material for each region 410, 420 Should be approximately 1: 3. However, the ratio of the first device to the second device and their position in any given region and / or any given sub-region of the wafer will vary depending on the design. The distribution (ie, amount and position) of the first and second fill structures 451, 452 required to achieve a uniform reflectivity will also change.

回路がマップされ、フィル構造体450の位置及び量が予め定められると、第1及び第2デバイス401、402、並びに、第1及び第2フィル構造体451−452が、ウェハ上に同時に形成される(818)。第1及び第2デバイス401、402は、例えば、同じウェハ上に、エピタキシャル成長シリコン・ゲルマニウム・ソース及びドレーン領域を有するpFETと、単結晶シリコン・ソース及びドレーン領域を有するnFETとを形成するための従来の処理技術を用いて形成することができる。さらに、第1デバイス401が形成される際に、例えば、第1デバイスと同じ第1材料(例えば、エピタキシャル成長シリコン・ゲルマニウム・ソース/ドレーン領域)を含むように第1デバイスと同じ方法で構造体化されたダミー第1デバイス(すなわち非機能性デバイス)を形成することによって、第1フィル構造体451を形成することができる(820)。同様に、第2デバイス402が形成される際に、例えば、第2デバイスと同じ第2材料(例えば、単結晶シリコン)を含むように第2デバイスと同じ方法で構造体化されたダミー第2デバイス(すなわち非機能性デバイス)を形成することによって、第2フィル構造体452を形成することができる(822)。   Once the circuit is mapped and the position and amount of the fill structure 450 are predetermined, the first and second devices 401, 402 and the first and second fill structures 451-452 are simultaneously formed on the wafer. (818). The first and second devices 401, 402 are, for example, conventional for forming a pFET having an epitaxially grown silicon germanium source and drain region and an nFET having a single crystal silicon source and drain region on the same wafer. It can form using the processing technique of this. Further, when the first device 401 is formed, it is structured in the same manner as the first device, for example, to include the same first material (eg, epitaxially grown silicon germanium source / drain region) as the first device. A first fill structure 451 can be formed 820 by forming the formed dummy first device (ie, non-functional device). Similarly, when the second device 402 is formed, for example, a dummy second structured in the same manner as the second device so as to include the same second material (eg, single crystal silicon) as the second device. A second fill structure 452 can be formed 822 by forming a device (ie, a non-functional device).

図9を図5と組み合わせて参照すると、この方法の別の実施形態は、同様に、ウェハと、ウェハ上に形成されるべき集積回路のための設計を提供することを含む(902−904)。集積回路設計は、多数の回路(例えば、静的ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)及び論理回路)を含むことができ、これらの多数の回路の各々は、例えば、第1反射率を有する第1材料(例えば、エピタキシャル成長シリコン・ゲルマニウム)を含む第1型デバイス501(例えば、p型電界効果トランジスタ(pFET))と第2反射率を有する第2材料(例えば、単結晶シリコン)を含む第2型デバイス502(例えば、n型電界効果トランジスタ(nFET))の両方を組み入れた、相補型金属酸化物半導体(CMOS)デバイスを含むことができる(906−908)。   Referring to FIG. 9 in combination with FIG. 5, another embodiment of the method also includes providing a design for the wafer and the integrated circuit to be formed on the wafer (902-904). . An integrated circuit design may include a number of circuits (eg, static random access memory (SRAM) and logic circuitry), each of these number of circuits having a first reflectivity, for example, a first reflectivity. A first type device 501 (eg, p-type field effect transistor (pFET)) that includes a material (eg, epitaxially grown silicon germanium) and a second type that includes a second material (eg, single crystal silicon) having a second reflectivity. Complementary metal oxide semiconductor (CMOS) devices that incorporate both of the devices 502 (eg, n-type field effect transistors (nFETs)) can be included (906-908).

集積回路設計に基づいて、種々の回路を形成することになる第1デバイス501及び第2デバイス502がウェハ上にマップされる(910)。次に、第1及び第2デバイス501−502のマッピングに基づいて、ウェハ上の領域間の、並びに、各々の領域内のサブ領域間のフィル構造体550の組成及び分布(すなわち量及び位置)が、ウェハ全域にわたる反射率がほぼ一様となるように(すなわち、反射及び吸収特性のバランスをとるように、反射及び吸収特性がほぼ等しくなるように、など)予め定められる(912−916)。フィル構造体は、第1材料を有する第1フィル構造体556、第2材料を有する第2フィル構造体557、及び/又は、両方の材料を有する1つ又は複数のハイブリッド・フィル構造体550を含むことができる。したがって、フィル構造体の組成及び分布を決定することは、第1フィル構造体の分布(すなわち量及び位置)を決定すること、第2フィル構造体の分布(すなわち量及び位置)を決定すること、及び、第1材料と第2材料との異なる所定の比率を有する異なるハイブリッド・フィル構造体の分布(すなわち量及び位置)を決定すること(例えば、ハイブリッド・フィル構造体551−553参照)を含む。   Based on the integrated circuit design, the first device 501 and the second device 502 that will form various circuits are mapped 910 on the wafer. Next, based on the mapping of the first and second devices 501-502, the composition and distribution (ie quantity and position) of the fill structure 550 between regions on the wafer and between sub-regions within each region. Is predetermined (912-916) such that the reflectivity across the wafer is substantially uniform (ie, the reflection and absorption characteristics are approximately equal to balance the reflection and absorption characteristics, etc.). . The fill structure includes a first fill structure 556 having a first material, a second fill structure 557 having a second material, and / or one or more hybrid fill structures 550 having both materials. Can be included. Accordingly, determining the composition and distribution of the fill structure determines the distribution (ie, amount and position) of the first fill structure, and determines the distribution (ie, amount and position) of the second fill structure. And determining the distribution (ie quantity and position) of different hybrid fill structures having different predetermined ratios of the first material and the second material (see, eg, hybrid fill structures 551-553). Including.

より詳細には、ほぼ一様な反射率を達成するために、第1及び第2デバイス501、502に対するフィル構造体(ハイブリッド・フィル構造体550を含む)の構成及び分布は、ウェハの各々の領域510、520及び最適には各々の領域内の各々のサブ領域(例えば、領域510のサブ領域511−513、領域520のサブ領域521−523、など)が異なる反射率を有する異なる材料のほぼ同じ全体的比率及び密度を有することになるように、予め定められる。すなわち、フィル構造体の構成及び分布は、各々の領域510、520、最適には各々のサブ領域が、第1デバイス501における第1材料の表面積、第1フィル構造体556における第1材料の表面積、及びハイブリッド・フィル構造体550における第1材料の表面積の合計と、第2デバイス502における第2材料の表面積、第2フィル構造体557における第2材料の表面積、及びハイブリッド・フィル構造体550における第2材料の表面積の合計との間でほぼ同じ全体的比率を有することになるように予め定められる。   More specifically, to achieve a substantially uniform reflectivity, the configuration and distribution of fill structures (including hybrid fill structure 550) for the first and second devices 501, 502 are determined for each of the wafers. The regions 510, 520 and optimally each sub-region within each region (eg, sub-region 511-513 of region 510, sub-region 521-523 of region 520, etc.) is approximately of different materials having different reflectivities. Predetermined to have the same overall ratio and density. That is, the structure and distribution of the fill structure is such that each region 510, 520, optimally, each sub-region has a surface area of the first material in the first device 501, a surface area of the first material in the first fill structure 556. And the total surface area of the first material in the hybrid fill structure 550, the surface area of the second material in the second device 502, the surface area of the second material in the second fill structure 557, and in the hybrid fill structure 550 It is predetermined to have approximately the same overall ratio with the total surface area of the second material.

前述の実施形態と同様に、この同じ全体的比率は、予め定めることができ、例えば、ウェハ上の全ての第1デバイス501とウェハ上の全ての第2デバイス502との比率に基づくものとすることができる。したがって、単なる説明の目的で、ウェハ設計が100個の第1デバイスと300個の第2デバイスとを含む場合に、各々の領域510、520についての第1材料と第2材料との所定の比率は、ほぼ1:3となるべきである。しかしながら、第1デバイスと第2デバイスとの比率、並びに、ウェハのいずれの所与の領域内及び/又はいずれの所与のサブ領域内のそれらの位置も設計に応じて変化することになるため、一様な反射率を達成するのに必要なフィル構造体の分布(すなわち、ハイブリッド・フィル構造体550を含む、フィル構造体の量及び位置)は、ハイブリッド構造体550内の第1材料と第2材料との比率と同様に、領域間及びサブ領域間で変化することになる。   Similar to the previous embodiment, this same overall ratio can be predetermined, eg, based on the ratio of all first devices 501 on the wafer to all second devices 502 on the wafer. be able to. Thus, for purposes of illustration only, if the wafer design includes 100 first devices and 300 second devices, a predetermined ratio of the first material to the second material for each region 510, 520 Should be approximately 1: 3. However, the ratio of the first device to the second device and their position in any given region and / or any given sub-region of the wafer will vary depending on the design. The distribution of fill structures necessary to achieve uniform reflectivity (ie, the amount and location of the fill structures, including the hybrid fill structures 550), and the first material in the hybrid structures 550 Similar to the ratio with the second material, it varies between regions and between subregions.

例えば、領域510及び520の各々は、第1材料と第2材料とのほぼ1:3の比率(すなわち、第1デバイス501における第1材料の表面積、第1フィル構造体556における第1材料の表面積、及びハイブリッド・フィル構造体550における第1材料の表面積の合計と、第2デバイス502における第2材料の表面積、第2フィル構造体557における第2材料の表面積、及びハイブリッド・フィル構造体550における第2材料の表面積の合計との比率)を示している。しかしながら、領域510のサブ領域511−512における回路と領域520のサブ領域521−522における回路は異なる(すなわち、それらは異なる数及び/又は構成の第1及び第2デバイス501、502を含む)ため、ハイブリッド・フィル構造体550を含むフィル構造体の分布、並びに、ハイブリッド・フィル構造体550内の第1材料と第2材料との比率も変化することがある。   For example, each of the regions 510 and 520 may have a ratio of approximately 1: 3 of the first material to the second material (ie, the surface area of the first material in the first device 501, the first material in the first fill structure 556). The total surface area and the surface area of the first material in the hybrid fill structure 550, the surface area of the second material in the second device 502, the surface area of the second material in the second fill structure 557, and the hybrid fill structure 550. The ratio to the total surface area of the second material in FIG. However, because the circuitry in sub-region 511-512 of region 510 and the circuit in sub-region 521-522 of region 520 are different (ie, they include different numbers and / or configurations of first and second devices 501, 502). The distribution of the fill structure including the hybrid fill structure 550 and the ratio of the first material to the second material in the hybrid fill structure 550 may also change.

例えば、あまり密集していないサブ領域(例えば、領域510のサブ領域513及び領域520のサブ領域523)又は第1材料と第2材料との所定の比率を既に呈するサブ領域(例えば、領域510のサブ領域511)においては、各々の領域についての所定の比率と同じ第1材料と第2材料との比率(例えば1:3)を有する第1ハイブリッド・フィル構造体551、及び/又は、同じ比率の第1及び第2フィル構造体556、557を形成することができる。しかしながら、第1デバイスと第2デバイスとの比率が各々の領域についての所定の比率よりも大きい又は小さいサブ領域においては、付加的なハイブリッド・フィル構造体(例えば552−553)、第1フィル構造体556、及び/又は、第2フィル構造体557を用いることができる。例えば、領域510のサブ領域512において、第1デバイスの第2デバイスに対する、より大きい比率は、第1ハイブリッド・フィル構造体551に比べて比例的に多い量の第2材料を有する第2ハイブリッド・フィル構造体552によって、バランスをとることができる。もう1つの方法として、領域520のサブ領域521−522において、第1デバイスの第2デバイスに対する、より小さい比率は、第1ハイブリッド・フィル構造体551に比べて比例的に少ない量の第2材料を有する第3ハイブリッド・フィル構造体553によって、バランスをとることができる。   For example, sub-regions that are not very dense (eg, sub-region 513 of region 510 and sub-region 523 of region 520) or sub-regions that already exhibit a predetermined ratio of first material to second material (eg, of region 510) In the sub-region 511), the first hybrid fill structure 551 having the same ratio of the first material and the second material (eg 1: 3) as the predetermined ratio for each region and / or the same ratio First and second fill structures 556, 557 can be formed. However, in sub-regions where the ratio of the first device to the second device is greater or less than the predetermined ratio for each region, additional hybrid fill structures (eg, 552-553), first fill structures The body 556 and / or the second fill structure 557 can be used. For example, in the sub-region 512 of region 510, the larger ratio of the first device to the second device is a second hybrid that has a proportionally greater amount of the second material compared to the first hybrid fill structure 551. A balance can be achieved by the fill structure 552. Alternatively, in the sub-regions 521-522 of the region 520, the smaller ratio of the first device to the second device is a proportionately smaller amount of the second material compared to the first hybrid fill structure 551. A third hybrid fill structure 553 with can be balanced.

回路がマップされ、ハイブリッド・フィル構造体551−553を含むフィル構造体の位置及び量が予め定められると、第1及び第2デバイス501、502、並びに、ハイブリッド・フィル構造体551−553を、ウェハ上に同時に形成することができる(918)。前述の実施形態と同様に、第1及び第2デバイス501、502は、同じウェハ上に、エピタキシャル成長シリコン・ゲルマニウム・ソース及びドレーン領域を有するpFETと単結晶シリコン・ソース及びドレーン領域を有するnFETとを形成するための従来の処理技術を用いて、形成することができる。ハイブリッド構造体550上では、構造体の一部のみが、エピタキシャル成長シリコン・ゲルマニウムによって置き換えられる。   Once the circuit is mapped and the position and amount of the fill structure including the hybrid fill structure 551-553 is predetermined, the first and second devices 501, 502 and the hybrid fill structure 551-553 are It can be formed simultaneously on the wafer (918). Similar to the previous embodiment, the first and second devices 501, 502 include a pFET having an epitaxially grown silicon germanium source and drain region and an nFET having a single crystal silicon source and drain region on the same wafer. It can be formed using conventional processing techniques for forming. On the hybrid structure 550, only a portion of the structure is replaced by epitaxially grown silicon germanium.

図10を図6及び図7と組み合わせて参照すると、この方法のさらに別の実施形態は、ハイブリッド配向(HOT)ウェハと、ウェハ上に形成されるべき集積回路のための設計を提供することを含む(1001−1006)。   Referring to FIG. 10 in combination with FIGS. 6 and 7, yet another embodiment of the method provides a design for a hybrid orientation (HOT) wafer and an integrated circuit to be formed on the wafer. (1001-1006).

特に、図7を参照すると、HOTウェハは、例えば、半導体基板700上に誘電体層780を付着させ、誘電体層上に半導体層を付着させることによって形成することができる。半導体層は、半導体基板とは異なる結晶配向を有するように選択されるべきである。トレンチを、半導体層及び誘電体層の中へ半導体基板に向けて下向きにパターン形成して、第1配向を有する半導体材料区域(例えば第1区域751)を形成することができる。次に、同じ半導体材料を、基板と同じ配向を有するようにトレンチ内の基板上にエピタキシャル成長させて、第2配向を有する半導体材料の付加的な区域(例えば第2区域752)を形成することができる。第1区域751は、例えば、pFET性能に最適な110配向単結晶シリコンを含むことができ、第2区域752は、例えば、nFET性能に最適な100配向単結晶シリコンを含むことができる。第1及び第2区域751、752は、形成するのに用いられるプロセスのために、異なる厚さを有することになる。すなわち、第1結晶配向を有する半導体材料の第1区域751の第1厚さ761は、第2結晶配向を有する半導体材料の第2区域752の第2厚さ762よりも小さい。結果として、第1及び第2区域751、752は、異なる反射及び吸収特性(すなわち、それぞれ第1反射率及び第2反射率)を有することになる(1001−1003)。   In particular, referring to FIG. 7, a HOT wafer can be formed, for example, by depositing a dielectric layer 780 on a semiconductor substrate 700 and depositing a semiconductor layer on the dielectric layer. The semiconductor layer should be selected to have a different crystal orientation than the semiconductor substrate. The trench can be patterned downwardly into the semiconductor layer and the dielectric layer toward the semiconductor substrate to form a semiconductor material area having a first orientation (eg, first area 751). Next, the same semiconductor material may be epitaxially grown on the substrate in the trench so as to have the same orientation as the substrate to form an additional area of semiconductor material having a second orientation (eg, second area 752). it can. The first region 751 can include, for example, 110-oriented single crystal silicon that is optimal for pFET performance, and the second region 752 can include, for example, 100-oriented single crystal silicon that is optimal for nFET performance. The first and second areas 751, 752 will have different thicknesses due to the process used to form. That is, the first thickness 761 of the first region 751 of the semiconductor material having the first crystal orientation is smaller than the second thickness 762 of the second region 752 of the semiconductor material having the second crystal orientation. As a result, the first and second areas 751, 752 will have different reflection and absorption characteristics (ie, first reflectivity and second reflectivity, respectively) (1001-1003).

集積回路設計は、多数の回路(例えば、静的ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)及び論理回路)を含むことができ、これらの多数の回路の各々は、例えば、第1型デバイス601(例えば、p型電界効果トランジスタ(pFET))及び第2型デバイス602(例えば、n型電界効果トランジスタ(nFET))との両方を組み入れた、相補型金属酸化物半導体(CMOS)デバイスを含むことができる(1004−1006、図6参照)。   An integrated circuit design may include a number of circuits (eg, static random access memory (SRAM) and logic circuitry), each of which is, for example, a first type device 601 (eg, Complementary metal oxide semiconductor (CMOS) devices that incorporate both a p-type field effect transistor (pFET)) and a second type device 602 (eg, an n-type field effect transistor (nFET)) may be included ( 1004-1006, see FIG.

集積回路設計及びHOTウェハの構成に基づいて、第1デバイス601及び第2デバイス602がウェハ上にマップされる(1008)。特に、第1及び第2デバイス601、602は、最適な性能を保証するために、それぞれ第1及び第2区域751、752に形成されるようにマップされる(1009−1010)。例えば、第1シリコン区域751が110配向であり、第1デバイス601がpFETである場合には、第1デバイス601は、最適な性能を保証するために第1区域751に形成されることになる(1009)。同様に、第2シリコン区域752が100配向であり、第2デバイス602がnFETである場合には、第2デバイス602は最適な性能を保証するために第2区域752に形成されることになる(1010)。   Based on the integrated circuit design and the configuration of the HOT wafer, the first device 601 and the second device 602 are mapped onto the wafer (1008). In particular, the first and second devices 601 and 602 are mapped to be formed in the first and second areas 751 and 752, respectively, to ensure optimal performance (1009-1010). For example, if the first silicon area 751 is 110-oriented and the first device 601 is a pFET, the first device 601 will be formed in the first area 751 to ensure optimal performance. (1009). Similarly, if the second silicon area 752 is 100 oriented and the second device 602 is an nFET, the second device 602 will be formed in the second area 752 to ensure optimal performance. (1010).

次に、第1及び第2デバイス601−602のマッピングに基づいて、ウェハ上の領域間の、並びに、各々の領域内のサブ領域間のフィル構造体650(すなわち、第1及び第2フィル構造体651、652)の分布(すなわち、量及び位置)が、ウェハ全域にわたる反射率がほぼ一様となるように(すなわち、反射及び吸収特性のバランスが取れるように、反射及び吸収特性がほぼ等しくなるように、など))予め定められる(1012)。より詳細には、ウェハの各々の領域610、620、最適には各々の領域内の所与のサブ領域(例えば、領域610のサブ領域611−612、領域620のサブ領域621−622、など)のいずれもが、第1厚さ及び第1反射率を有する半導体材料と第2厚さ及び第2反射率を有する半導体材料とのほぼ同じ全体的比率及び密度を有するときに、ほぼ一様な反射率を達成することができる(1014)。すなわち、フィル構造体651及び652の分布は、各々の領域610、620、最適には各々のサブ領域が、第1デバイス601及び第1フィル構造体651における第1厚さ761を有する半導体材料の表面積の合計と第2デバイス602及び第2フィル構造体652における第2厚さ762を有する半導体材料の表面積の合計との間でほぼ同じ全体的比率を有するように予め定められる。この同じ全体的比率は、予め定めることができ、例えば、ウェハ上の全ての第1デバイス601とウェハ上の全ての第2デバイス602との比率に基づくものとすることができる。したがって、単なる説明の目的で、ウェハ設計が100個の第1デバイスと300個の第2デバイスとを含む場合に、各々の領域610、620についての所定の比率は、ほぼ1:3となるべきである。しかしながら、第1デバイスと第2デバイスとの比率、並びに、ウェハのいずれの所与の領域内及び/又はいずれの所与のサブ領域内のそれらの位置も設計に応じて変化することになるため、一様な反射率を達成するのに必要な第1及び第2フィル構造体651、652の分布(すなわち量及び位置)も変化することになる。   Next, based on the mapping of the first and second devices 601-602, a fill structure 650 between regions on the wafer and between sub-regions within each region (ie, the first and second fill structures). The distribution (ie quantity and position) of the bodies 651, 652) so that the reflectivity and absorption characteristics are approximately equal so that the reflectivity across the wafer is approximately uniform (ie, the reflection and absorption characteristics are balanced). And so on))) predetermined (1012). More particularly, each region 610, 620 of the wafer, optimally a given sub-region within each region (eg, sub-region 611-612 of region 610, sub-region 621-622 of region 620, etc.). Are substantially uniform when they have approximately the same overall ratio and density of the semiconductor material having the first thickness and the first reflectivity and the semiconductor material having the second thickness and the second reflectivity. Reflectance can be achieved (1014). That is, the distribution of the fill structures 651 and 652 is such that each region 610, 620, optimally, each sub-region has a first thickness 761 in the first device 601 and the first fill structure 651. It is predetermined to have approximately the same overall ratio between the total surface area and the total surface area of the semiconductor material having the second thickness 762 in the second device 602 and the second fill structure 652. This same overall ratio can be predetermined, for example, based on the ratio of all first devices 601 on the wafer to all second devices 602 on the wafer. Thus, for purposes of explanation only, if the wafer design includes 100 first devices and 300 second devices, the predetermined ratio for each region 610, 620 should be approximately 1: 3. It is. However, the ratio of the first device to the second device and their position in any given region and / or any given sub-region of the wafer will vary depending on the design. The distribution (ie, amount and position) of the first and second fill structures 651, 652 required to achieve a uniform reflectivity will also change.

回路がマップされ、フィル構造体650の位置及び量が予め定められると、第1及び第2デバイス601、602、並びに、第1及び第2フィル構造体651−652が、ウェハ上に同時に形成される(1018)。第1及び第2デバイス601、602は、例えば、同じHOTウェハ上に、第1区域に第1配向(例えば110)シリコンを有するpFETと、第2区域に第2配向(例えば100)シリコンを有するnFETとを形成するための従来の処理技術を用いて形成することができる。さらに、第1デバイス601が形成される際に、第1フィル構造体651は、例えば、同じ厚さの同じ配向のシリコンを含むように第1デバイス601と同じ方法で構造体化されウェハ上の同じ第1区域に形成されるダミー第1デバイス(すなわち非機能性デバイス)を形成することによって、形成することができる(1020)。同様に、第2デバイス602が形成される際に、第2フィル構造体652は、例えば、同じ厚さの同じ配向のシリコンを含むように第2デバイス602と同じ方法で構造体化されウェハ上の同じ第2区域に形成されるダミー第2デバイス(すなわち非機能性デバイス)を形成することによって、形成することができる(1022)。   Once the circuit is mapped and the position and amount of the fill structure 650 are predetermined, the first and second devices 601, 602 and the first and second fill structures 651-652 are simultaneously formed on the wafer. (1018). The first and second devices 601, 602 have, for example, a pFET having a first orientation (eg, 110) silicon in a first area and a second orientation (eg, 100) silicon in a second area on the same HOT wafer. It can be formed using conventional processing techniques for forming nFETs. Furthermore, when the first device 601 is formed, the first fill structure 651 is structured in the same manner as the first device 601 to include, for example, silicon of the same thickness and the same orientation on the wafer. It can be formed by forming a dummy first device (ie, a non-functional device) formed in the same first area (1020). Similarly, when the second device 602 is formed, the second fill structure 652 is structured in the same manner as the second device 602 to include, for example, silicon of the same thickness and the same orientation on the wafer. Can be formed (1022) by forming a dummy second device (ie, a non-functional device) formed in the same second area.

図11は、例示的な設計フロー1100のブロック図を示す。設計フロー1100は、設計されているICの型に応じて変化することがある。例えば、特定用途向けIC(ASIC)を構築するための設計フロー1100は、標準コンポーネントを設計するための設計フロー1100とは異なっていることがある。設計構造体1120は、好ましくは、設計プロセス1110への入力であり、IPプロバイダ、コア開発者、若しくは他の設計会社からもたらされてもよく、又は、設計フローのオペレータによって生成されてもよく、又は他のソースからもたらされてもよい。設計構造体1120は、結線図、又はHDL、すなわちハードウェア記述言語(例えば、Verilog、VHDL、Cなど)の形態の図1−図7の回路を含む。設計構造体1120は、1つ又は複数の機械可読媒体上に格納されてもよい。例えば、設計構造体1120は、図1−図7の回路のテキスト・ファイル又は図形表示であってもよい。設計プロセス1110は、好ましくは、図1−図7の回路をネットリスト1180に合成(又は変換)し、ネットリスト1180は、例えば、集積回路設計における他の素子及び回路への接続を記述し、少なくとも1つの機械可読媒体上に記録される、配線、トランジスタ、論理ゲート、制御回路、I/O、モデルなどのリストである。これは、回路のための設計仕様及びパラメータに応じてネットリスト1180が1回又はそれ以上再合成される、繰返しプロセスであってもよい。   FIG. 11 shows a block diagram of an exemplary design flow 1100. The design flow 1100 may vary depending on the type of IC being designed. For example, the design flow 1100 for building an application specific IC (ASIC) may be different from the design flow 1100 for designing standard components. The design structure 1120 is preferably an input to the design process 1110 and may come from an IP provider, core developer, or other design company, or may be generated by a design flow operator. Or may come from other sources. The design structure 1120 includes the circuits of FIGS. 1-7 in the form of a schematic diagram or HDL, ie, a hardware description language (eg, Verilog, VHDL, C, etc.). Design structure 1120 may be stored on one or more machine-readable media. For example, the design structure 1120 may be a text file or a graphical representation of the circuits of FIGS. The design process 1110 preferably synthesizes (or translates) the circuits of FIGS. 1-7 into a netlist 1180 that describes, for example, connections to other elements and circuits in the integrated circuit design; A list of wiring, transistors, logic gates, control circuits, I / O, models, etc. recorded on at least one machine readable medium. This may be an iterative process where the netlist 1180 is re-synthesized one or more times depending on the design specifications and parameters for the circuit.

設計プロセス1110は、種々の入力、例えば、所与の製造技術(例えば、異なる技術ノード、32nm、45nm、90nmなど)についてのモデル、レイアウト、及び記号表示を含む、一組の一般的に用いられる素子、回路及びデバイスを収容することができるライブラリ要素1130、設計仕様1140、特性データ1150、検証データ1160、設計基準1170、及びテスト・データ・ファイル1185(テスト・パターンその他のテスト情報を含むことができる)からの入力を用いることを含んでもよい。設計プロセス1110はさらに、例えば、タイミング分析、検証、設計基準検査、位置及びルート動作などのような標準回路設計プロセスを含んでもよい。集積回路設計の当業者であれば、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、設計プロセス1110において用いられる可能な電子設計自動化ツール及びアプリケーションの範囲を認識することができる。本発明の設計構造体は、いかなる特定の設計フローにも限定されない。   The design process 1110 is a set of commonly used, including models, layouts, and symbolic representations for various inputs, eg, a given manufacturing technology (eg, different technology nodes, 32 nm, 45 nm, 90 nm, etc.). Library elements 1130 that can contain elements, circuits and devices, design specifications 1140, characteristic data 1150, verification data 1160, design criteria 1170, and test data file 1185 (which may include test patterns and other test information). Using the input from). The design process 1110 may further include standard circuit design processes such as, for example, timing analysis, verification, design criteria checking, location and route operations, etc. Those skilled in the art of integrated circuit design can recognize the range of possible electronic design automation tools and applications used in the design process 1110 without departing from the scope and spirit of the present invention. The design structure of the present invention is not limited to any particular design flow.

設計プロセス1110は、好ましくは、図11に示されるように、本発明の実施形態を、任意の付加的な集積回路設計又はデータ(適用可能であれば)と共に、第2設計構造体1190に変換する。設計構造体1190は、集積回路のレイアウト・データの交換のために用いられるデータ・フォーマット(例えば、GDSII(GDS2)、GL1、OASIS、又はこうした設計構造体を格納するためのその他の適切なフォーマット)で記憶媒体上に常駐する。設計構造体1190は、例えば、テスト・データ・ファイル、設計コンテンツ・ファイル、製造データ、レイアウト・パラメータ、配線、金属レベル、ビア、形状、製造ラインを通る経路選択のためのデータ、及び図11に示されるような本発明の実施形態を生成するために半導体製造業者によって要求される任意の他のデータといった情報を含んでもよい。次に、設計構造体1190は、ステージ1195に進み、そこでは、例えば、テープ・アウトに進んだ設計構造体1190は、製造に公開されたり、マスク業者に公開されたり、別の設計業者に送られたり、顧客に返送されたりする。   The design process 1110 preferably converts an embodiment of the invention into a second design structure 1190, along with any additional integrated circuit design or data (if applicable), as shown in FIG. To do. The design structure 1190 is a data format (eg, GDSII (GDS2), GL1, OASIS, or other suitable format for storing such a design structure) used for the exchange of integrated circuit layout data. It resides on a storage medium. The design structure 1190 includes, for example, test data files, design content files, manufacturing data, layout parameters, wiring, metal levels, vias, shapes, data for routing through the manufacturing line, and FIG. Information such as any other data required by a semiconductor manufacturer to produce an embodiment of the invention as shown may be included. The design structure 1190 then proceeds to stage 1195 where, for example, the design structure 1190 that has been taped out is published to manufacturing, published to the mask manufacturer, or sent to another designer. Or sent back to the customer.

したがって、上記で開示されるのは、急速熱アニールの間のウェハ全域にわたる一様な温度変化を保証するために、ウェハ全域にわたる一様な反射率を与える多様な構成を有するダミー・フィル構造体を使用する、半導体構造体、及び、それに関連する構造体形成方法の実施形態である。1つの実施形態は、異なる半導体材料を含むフィル構造体を、ウェハの各々の領域内及び最適には各々のサブ領域内で異なる半導体材料間のほぼ同じ全体的比率及び密度が達成されるように、ウェハ全域にわたって分布させることによって、一様な反射率を達成する。別の実施形態は、種々の割合の異なる半導体材料を含む1つ又は複数のハイブリッド・フィル構造体を含むフィル構造体を、ウェハの各々の領域内及び最適には各々のサブ領域内で異なる半導体材料間のほぼ同じ全体的比率及び密度が達成されるように、ウェハ全域にわたって分布させることによって、一様な反射率を達成する。さらに別の実施形態は、異なる厚さを有する半導体材料を含むフィル構造体を、ウェハの各々の領域内及び最適には各々のサブ領域内で異なる厚さを有する半導体材料間のほぼ同じ全体的比率及び密度が達成されるように、ウェハ全域にわたって分布させることによって、一様な反射率を達成する。   Accordingly, disclosed above is a dummy fill structure having a variety of configurations that provides uniform reflectivity across the wafer to ensure uniform temperature variation across the wafer during rapid thermal annealing. Is an embodiment of a semiconductor structure and a related method of forming a structure. One embodiment allows a fill structure comprising different semiconductor materials to achieve approximately the same overall ratio and density between different semiconductor materials within each region of the wafer and optimally within each sub-region. A uniform reflectivity is achieved by distributing over the entire wafer. Another embodiment provides a fill structure that includes one or more hybrid fill structures that include various proportions of different semiconductor materials, with different semiconductors within each region of the wafer and optimally within each sub-region. Uniform reflectivity is achieved by distributing across the wafer so that approximately the same overall ratio and density between materials is achieved. Yet another embodiment provides a fill structure comprising semiconductor materials having different thicknesses, with approximately the same overall between semiconductor materials having different thicknesses within each region of the wafer and optimally within each sub-region. Uniform reflectivity is achieved by distributing across the wafer so that ratio and density are achieved.

上記の実施形態の発明者らは、その各々が本出願と同時に出願され、引用によりここに全体が組み入れられる、急速熱アニールの間のウェハの反射及び吸収特性に関する以下の付加的な発明、すなわち、(1)米国特許出願第11/678,783号の「Localized Temperature Control During Rapid Thermal Anneal」と題する同時出願された特許文献2、(2)米国特許出願第11/678,756号の「Semiconductor Wafer Structure With Balanced Reflectance AndAbsorption Characteristics For Rapid Thermal Anneal Uniformity」と題する同時出願された特許文献3、及び、(3)米国特許出願第11/678,799号の「Localized Temperature Control During Rapid Thermal Anneal」と題する同時出願された特許文献4に夫々係る発明をしたことに留意されたい。   The inventors of the above embodiments have the following additional inventions relating to the reflection and absorption properties of the wafer during rapid thermal annealing, each of which is filed concurrently with this application and is hereby incorporated by reference in its entirety: (1) U.S. Patent Application No. 11 / 678,783 entitled "Localized Temperature Control During Rapid Thermal Anneal" Patent application 3 entitled "Wafer Structure With Balanced Reflectance And Absorption Characteristics For Rapid Thermal Anneal Uniformity" and (3) "Localized Temperature Control During Rapid Thermal Anneal" of US Patent Application No. 11 / 678,799 It should be noted that the inventions related to Patent Document 4 filed at the same time have been made.

特定の実施形態の上記の説明は本発明の一般的性質を十分に明らかにし、他者は、現在の知識を当てはめることによって、そうした特定の実施形態を、包括的な概念から逸脱することなく種々の用途のために容易に修正し及び/又は適応させることができ、したがって、そうした適応及び修正は、開示された実施形態の均等物の意味及び範囲内に包含されるべきであり、包含されることを意図されている。ここで用いられる表現法又は用語は、説明を目的とするものであって、限定するものではないことを理解されたい。したがって、当業者であれば、本発明の実施形態は、添付の請求項の意図及び範囲内の修正を伴って実施することができる。   The above description of specific embodiments sufficiently clarifies the general nature of the invention, and others can apply such knowledge to various embodiments without departing from the generic concept by applying current knowledge. Can be easily modified and / or adapted for use with such applications, and such adaptations and modifications should and should be encompassed within the meaning and scope of equivalents of the disclosed embodiments. Is intended to be. It should be understood that the terminology or terminology used herein is for the purpose of description and is not limiting. Accordingly, one of ordinary skill in the art may implement the embodiments of the invention with modifications within the spirit and scope of the appended claims.

例示的なウェハを示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an exemplary wafer. FIG. 例示的な集積回路を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an exemplary integrated circuit. FIG. ウェハ構造体に組み入れられたフィル構造体を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a fill structure incorporated in a wafer structure. 本発明の構造体の実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows embodiment of the structure of this invention. 本発明の構造体の別の実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows another embodiment of the structure of this invention. 本発明の構造体のさらに別の実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows another embodiment of the structure of this invention. 例示的なハイブリッド配向(HOT)ウェハを示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an exemplary hybrid orientation (HOT) wafer. FIG. 本発明の方法の実施形態を示す流れ図である。3 is a flow diagram illustrating an embodiment of the method of the present invention. 本発明の方法の別の実施形態を示す流れ図である。6 is a flow diagram illustrating another embodiment of the method of the present invention. 本発明の方法のさらに別の実施形態を示す流れ図である。6 is a flow diagram illustrating yet another embodiment of the method of the present invention. 半導体設計、製造、及び/又は試験に用いられる設計プロセスの流れ図である。2 is a flow diagram of a design process used for semiconductor design, manufacturing, and / or testing.

符号の説明Explanation of symbols

100:ウェハ
110、210、310、410、420、510、520、610、620:領域
201、301、401、501、601:第1デバイス
202、302、402、502、602:第2デバイス
211、212、411、412、421、422、511、512、513、521、522、523、611、612、621、622:サブ領域
300、450、650:フィル構造体
550:ハイブリッド・フィル構造体
700:半導体基板
751:第1区域
752:第2区域
761:第1厚さ
762:第2厚さ
780:誘電体層
100: Wafers 110, 210, 310, 410, 420, 510, 520, 610, 620: regions 201, 301, 401, 501, 601: first devices 202, 302, 402, 502, 602: second devices 211, 212, 411, 412, 421, 422, 511, 512, 513, 521, 522, 523, 611, 612, 621, 622: Sub-regions 300, 450, 650: Fill structure 550: Hybrid fill structure 700: Semiconductor substrate 751: first area 752: second area 761: first thickness 762: second thickness 780: dielectric layer

Claims (11)

ウェハと、
前記ウェハにおける複数の第1デバイスであって、第1反射率を有する第1材料を含む第1デバイスと、
前記ウェハにおける複数の第2デバイスであって、前記第1反射率とは異なる第2反射率を有する第2材料を含む第2デバイスと、
前記ウェハにおける複数の第1フィル構造体及び第2フィル構造体であって、前記第1フィル構造体が前記第1材料を含み、前記第2フィル構造体が前記第2材料を含み、前記第1デバイス及び前記第2デバイスに対して前記ウェハ全域にわたり前記第1フィル構造体及び前記第2フィル構造体が、前記ウェハ全域にわたり反射率がほぼ一様となるように、設けられた、前記第1フィル構造体及び前記第2フィル構造体と、
を含む、半導体構造体。
A wafer,
A plurality of first devices on the wafer, the first device comprising a first material having a first reflectivity;
A plurality of second devices on the wafer, the second device comprising a second material having a second reflectivity different from the first reflectivity;
A plurality of first fill structures and second fill structures on the wafer, wherein the first fill structure includes the first material, the second fill structure includes the second material, The first fill structure and the second fill structure over the entire wafer with respect to one device and the second device are provided so that the reflectance is substantially uniform over the entire wafer. 1 fill structure and the second fill structure;
A semiconductor structure comprising:
前記ウェハが多数の領域を含み、
前記領域の各々において、前記第1デバイス及び前記第2デバイスに対して前記第1フィル構造体及び前記第2フィル構造体が、前記領域の各々において前記第1材料の前記第2材料に対する比率がほぼ同じになるように、設けられた、請求項1に記載の半導体構造体。
The wafer includes multiple regions;
In each of the regions, the first fill structure and the second fill structure with respect to the first device and the second device have a ratio of the first material to the second material in each of the regions. The semiconductor structure according to claim 1, which is provided so as to be substantially the same.
ウェハと、
前記ウェハにおける複数の第1デバイスであって、第1反射率を有する第1材料を含む第1デバイスと、
前記ウェハにおける複数の第2デバイスであって、前記第1反射率とは異なる第2反射率を有する第2材料を含む第2デバイスと、
少なくとも1つのハイブリッド・フィル構造体を含む複数のフィル構造体であって、前記少なくとも1つのハイブリッド・フィル構造体は前記第1材料と前記第2材料との両方を含み、前記第1デバイス及び前記第2デバイスに対して前記ウェハ全域にわたり前記複数のフィル構造体が、前記ウェハ全域にわたり反射率がほぼ一様となるように、設けられた、前記複数のフィル構造体と、
を含む、半導体構造体。
A wafer,
A plurality of first devices on the wafer, the first device comprising a first material having a first reflectivity;
A plurality of second devices on the wafer, the second device comprising a second material having a second reflectivity different from the first reflectivity;
A plurality of fill structures including at least one hybrid fill structure, wherein the at least one hybrid fill structure includes both the first material and the second material, the first device and the The plurality of fill structures provided to the second device so that the reflectivity is substantially uniform over the entire area of the wafer;
A semiconductor structure comprising:
前記ウェハが多数の領域を含み、
前記領域の各々において、前記第1デバイス及び前記第2デバイスに対して前記複数のフィル構造体が、前記領域の各々において前記第1材料の前記第2材料に対する比率がほぼ同じになるように設けられた、請求項3に記載の半導体構造体。
The wafer includes multiple regions;
In each of the regions, the plurality of fill structures are provided with respect to the first device and the second device so that a ratio of the first material to the second material is substantially the same in each of the regions. The semiconductor structure according to claim 3.
前記ウェハの異なる領域においては、前記第1デバイスの前記第2デバイスに対する比率が異なり、前記複数のフィル構造体が異なって設けられる、請求項3に記載の半導体構造体。   The semiconductor structure according to claim 3, wherein the ratio of the first device to the second device is different in different regions of the wafer, and the plurality of fill structures are provided differently. 少なくとも1つの前記領域内の異なるサブ領域においては、前記第1デバイスの前記第2デバイスに対する比率が異なり、前記複数のフィル構造体が異なって設けられる、請求項3に記載の半導体構造体。   4. The semiconductor structure according to claim 3, wherein in different sub-regions in at least one of the regions, the ratio of the first device to the second device is different, and the plurality of fill structures are provided differently. 前記少なくとも1つのハイブリッド・フィル構造体が、前記第1材料を前記第2材料に対して所定の比率で含む、請求項3に記載の半導体構造体。   The semiconductor structure of claim 3, wherein the at least one hybrid fill structure includes the first material in a predetermined ratio with respect to the second material. ウェハと、
前記ウェハにおける複数の第1デバイスであって、第1厚さを有する半導体材料を含む第1デバイスと、
前記ウェハにおける複数の第2デバイスであって、前記第1厚さとは異なる第2厚さを有する半導体材料を含む第2デバイスと、
前記ウェハにおける複数の第1フィル構造体及び第2フィル構造体であって、前記第1フィル構造体が前記第1厚さを有する前記半導体材料を含み、前記第2フィル構造体が前記第2厚さを有する前記半導体材料を含み、前記第1デバイス及び前記第2デバイスに対して前記ウェハ全域にわたり前記第1フィル構造体及び前記第2フィル構造体が、前記ウェハ全域にわたり反射率がほぼ一様となるように、設けられた、前記第1フィル構造体及び第2フィル構造体と、
を含む、半導体構造体。
A wafer,
A plurality of first devices on the wafer, the first device comprising a semiconductor material having a first thickness;
A plurality of second devices on the wafer, the second device comprising a semiconductor material having a second thickness different from the first thickness;
A plurality of first fill structures and second fill structures on the wafer, wherein the first fill structure includes the semiconductor material having the first thickness, and the second fill structure is the second fill structure. The semiconductor material having a thickness, and the first fill structure and the second fill structure over the entire wafer relative to the first device and the second device have substantially the same reflectance over the entire wafer. The first fill structure and the second fill structure provided to be
A semiconductor structure comprising:
前記ウェハが、前記第1厚さ及び第1配向を有する前記半導体材料の第1区域と、前記第1区域に隣接し、前記第2厚さ及び第2配向を有する前記半導体材料の第2区域とを含む、ハイブリッド配向ウェハを含み、前記第1デバイス及び前記第1フィル構造体が前記第1区域にあり、前記第2デバイス及び前記第2フィル構造体が前記第2区域にある、請求項8に記載の半導体構造体。   A first area of the semiconductor material having the first thickness and a first orientation; and a second area of the semiconductor material having the second thickness and a second orientation adjacent to the first area. And wherein the first device and the first fill structure are in the first area, and the second device and the second fill structure are in the second area. 9. The semiconductor structure according to 8. 前記半導体材料が単結晶シリコンを含む、請求項8に記載の半導体構造体。   The semiconductor structure of claim 8, wherein the semiconductor material comprises single crystal silicon. 前記ウェハが多数の領域を含み、
前記領域の各々において、前記第1デバイス及び前記第2デバイスに対して前記第1フィル構造体及び前記第2フィル構造体が、前記領域の各々において前記第1厚さを有する前記半導体材料の前記第2厚さを有する半導体材料に対する比率がほぼ同じになるように、設けられた、請求項8に記載の半導体構造体。
The wafer includes multiple regions;
In each of the regions, the first fill structure and the second fill structure with respect to the first device and the second device, the semiconductor material having the first thickness in each of the regions. 9. The semiconductor structure according to claim 8, wherein the semiconductor structure is provided so that a ratio to a semiconductor material having the second thickness is substantially the same.
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